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高低温试验箱运行原理

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: xh-studios.com 发布日期: 2019.11.18
    本高低温试验箱的温度范围为-70℃~150℃,利用双级复叠式制冷系统来获取-70℃低温。
    一年中室内环境温度平均在5℃~35℃间,当 试验箱中设定的温度明显高于室温时,无需启动制冷循环,仅依靠电加热器和试验箱自身的散热就可以使温度平衡,达到设定值。
    当试验箱需要制取低于环境温度的低温时,需要开启冷源。为了节能,当设定的低温仅依靠高温级制冷循环就能达到时,只启动高温级循环;而当仅依靠高温级制冷循环无法达到设定低温时,则启动双级复叠式制冷循环。根据高温级循环制冷剂R404A的性质并且要保证高温级制冷循环时有一定富余的制冷能力来应对环境温度变化,故以-15℃它作为双级复叠式制冷循环和高温级制冷循环的切换温度。

    所以,试验箱制冷系统的运行模式为:当箱内温度设定高于室温时,复叠式制冷机组不启动,只靠电加热和试验箱散热来维持设定温度;当设定温度为-15℃到室温时,只启动高温级系统,以节约能耗;而当设定温度为-70℃~-16℃时,则启动双级复叠式制冷系统。

高温级系统流程图

    图1为高温级制冷系统流程图。当设定温度为-15℃~39℃时,高温级制冷系统运行流程为图1右侧部分,电磁阀四、六、七关闭,电磁阀一、二打开。制冷剂R404A从高温级压缩机1排出,流经冷凝器3、干燥过滤器8、压力控制器7,经过电磁阀一经电子膨胀阀6节流进入蒸发器5,再经电磁阀二后,流入高温级压缩机1,完成一个循环。
    此循环中还有一路由电磁阀三和毛细管11组成的旁通回路,其作用如下:
    1)若蒸发器内制冷量过大,则高温级制冷剂从冷凝器出来后,一部分经上述流程流回压缩机,另一部分经电磁阀三、毛细管11,与从蒸发器出来的高温级制冷剂合并后一起进入压缩机吸气口, 这样可减少蒸发器中的冷量;

网盟彩票     2)当压缩机吸气温度过高时,电磁阀三打开,降低压缩机吸气温度,从而降低排气温度。

高低温试验箱复叠式制冷系统原理图

    当箱内设定温度为-16℃~70℃时,采用双级复蠱式制冷系统流程,见图2。高温级运行流程用图中右侧箭头表示,电磁阀一、三关闭,电磁阀四打开。高温级制冷剂经高温级压缩机1排出,流经冷凝器3、干燥过滤器8、压力控制器7,经电磁阀四、毛细管11节流,进入冷凝蒸发器4蒸发后,经单向阀15后流入高温级压缩机1,完成一个循环流程。
    低温级运行流程用图中的左侧箭头表示,电磁阀七打开。低温级制冷剂经低温级压缩机2排出,经过油分离器14后进入预冷器3,减少冷凝蒸发器中的冷凝热负荷。而后流经压力控制器7,进入冷凝蒸发器4冷凝后,再经过干燥过滤器8,经电磁阀七、毛细管11节流后进入蒸发器5,最后流入低温级压缩机2,完成一个循环流程。
    低温级循环中还有-路由电磁阀六和毛细管组成的旁通回路,其作用如下:
    1)当复叠式制冷循环的蒸发器制冷量过大时,
    打开电磁阀六,从冷凝蒸发器4出来的制冷剂一部.分按上述流程流回压缩机,另-部分经过干燥过滤器s后流经电磁阀六、毛细管11后与流出蒸发器的低温级制冷剂混合后流入低温级压缩机,这样可降低蒸发器中低温级的制冷量;
    2)打开电磁阀六的另一个作用是防止低温级.压缩机吸气温度过高。
    本系统有两个单级压缩系统,R404A作为高温级的循环制冷剂,R23作为低温级的循环制冷剂。高温级冷凝温度定为45℃,本高低温试验箱的正常情况下最低温度为-70℃,但最恶劣情况下可达-5℃,若取传热温差5K,则系统低温级蒸发温度为-80℃。
    在低温系统停机时,由于R23处于超临界状态, .有压力过高的危险。为保证系统的安全运行,在低温级中,利用毛细管、卸荷阀连接--个膨胀容器,可避免超压状态。当启动时低温级压缩机排气压力超过设定安全值,则自动打开卸荷阀,使一部分排气流入膨胀容器,避免低温级出现超压危险,保证安全启动。当低温级正常运行后,膨胀容器内的R23制冷剂又通过毛细管压差作用流回系统中,使循环顺利进行。
    电磁阀有两个功能: 1 )通过打开和关闭电磁阀,控制系统; 2)防止系统停止运行后,高压的液体制
    冷剂进入蒸发器,否则当系统重新启动时,将有大量制冷剂液体进入压缩机,从而发生液击事故。
    复叠式制冷机组低温级蒸发温度较低,较大的压差使压缩机排气温度过高,冷凝温度过高,会使制冷量和COP降低,而且可能会对系统带来安全隐患。因此为低温级压缩机的排气增加了一-个预冷器,使排气温度快速降低后,再进入冷凝蒸发器器冷凝,保证系统安全,增强冷凝效果,提高制冷能力。
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