恒温恒湿箱制冷系统的原理分析
仪器信息网 · 2011-11-26 18:29 · 8832 次点击
制冷系统决定恒温恒湿箱的寿命,
首先讲讲什么叫制冷。制冷两字只能说是技术上的术语,严格讲是错误的,世界上没有那国的科学家能制造出“冷”来。那到底什么是冷,先举例说明:在寒冬腊月,气温降到-5℃,我们说今天天气真冷,可东北人说不冷;在大伏天,气温在+32℃时,我们会说不算热,但气温突然降到+25℃,我们会说太冷了;这冷是随着人的常识来定的,在物理学中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问,冷库打冷了吗?你说打冷了,这个冷是指-18℃;老总问,水果库温度稳定吗?你说很稳定,这回答的含义是水果库温度稳定在±0℃了,这是我们这个行业对冷的定义。但是我们还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷,这就是术语。什么叫制冷,比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上,没有多久水就开了,如果不拿开水壶,不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热,反过来也可以说水在对钢板降温。而且,降了多少度,都可计算出来,因为一公斤水从20℃升到100℃,它需要外界提供它80大卡热量,水从100℃到烧干,它需要外界提供539大卡热量,也就是说一公斤20℃冷水烧到干,要外界提供619大卡热量。如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽,使钢板降温了,这就是制冷,是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上,那就更直观了。
恒温恒湿箱制冷系统的原理分析
针对获取-20℃以下的低温时均采用复叠式制冷循环系统.获取低温而采用两级压缩复叠制冷循环的原因:
一、制冷剂热物理特性的限制
现在恒温恒湿箱中单级制冷循环基本上采用的中温制冷剂是R404A,在一个大气压下其蒸发温度是-46.5℃(R22/-40.7℃),但空气冷却式冷凝器传热温差通常取10℃左右(在强制送风散热循环下,蒸发器和内箱的温差),就是说箱内只能制取-36.5℃的低温,当然,通过调低压缩机的蒸发压力,可以将R404A制冷剂的最低蒸发温度降低到-50℃;所以要获取-50℃及以下的低温时必须采用中温制冷剂与低温制冷剂复叠式的制冷循环,制取-50℃~-80℃的低温,低温制冷剂一般选用R23它在一个大气压下的蒸发温度是-81.7℃。、
二、.压缩机线圈散热的限制
单级压缩机工作时,在做-35℃左右,因为压缩机的线圈是旋空在压缩机中间的,这就产生一个问题,-35℃时,压缩机的低压是为负数值,也就是产生了一个真空度,这样线圈的顶端热量就没有办法散去,这样就压缩机表面是十分凉,可是实际上内部,他的温度是很高的,(因为真空是最好的隔热介质)!
三、.单级压缩蒸气制冷循环压比的限制
单级蒸气压缩式制冷机的最低蒸发温度,主要取决于它的冷凝压力及压缩比.制冷剂的冷凝压力由制冷剂的类别和环境介质(如空气或水)的温度决定,在通常情况下,它处于0.7~1.8Mpa范围内.压缩比与冷凝压力和蒸发压力有关,当冷凝压力一定时,随着蒸发温度的降低,蒸发压力也相应下降,因而使压缩比上升,它将引起压缩机排气温度的升高,润滑油变稀,使润滑条件变坏,严重时甚至会出现结炭和拉缸现象;另一方面,压缩比的增大将导致压缩机的输气系数降低,制冷量减少,实际压缩过程偏离等熵过程越远,压缩机功耗增加,制冷系数下降,经济性降低.将出现以下一些影响.
(1).任何制冷剂,蒸发温度越低,则蒸发压力也就越低.过低的蒸发压力,有时可能造成压缩机难以吸气,或者使外界的空气进入制冷系统.
(2)当蒸发温度过低时,某些常用制冷剂已达凝固温度,无法实现制冷剂的流动,循环.
(3).蒸发压力降低,制冷剂的比体积增大,制冷剂的质量流量减少,制冷量大大下降.为了获得所需制冷量,必须增大吸气容积,使压缩机体积过于庞大.