恒温恒湿试验箱制冷系统工作原理是什么？

恒温恒湿试验箱制冷系统工作原理是什么？

恒温恒湿试验箱制冷系统工作原理

                    恒温恒湿试验箱制冷系统工作原理:
制冷系统是恒温恒湿试验箱的关键部分之一.一般来说,试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷:机械制冷采用蒸汽压缩式制冷.它们主要由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成.低温水槽由于我们试验的温度低温要达到-55℃,单级制冷难以满足满足要求,因此试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷.我司(上海尚群电子科技有限公司)生产的恒温恒湿箱的制冷系统由两部分组成.分别称为高温部分和低温部分,每一部分是一个相对独立的制冷系统.高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化;低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象(试验箱内的空气)吸热以获取冷量.高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来,它既是高温部分的冷凝器,也是低温部分的冷凝器.STH系列试验箱的高温部分制冷剂采用中温制冷剂,低温部分制冷剂是采用低温制冷剂,箱内温度能达到-70~150℃.(恒温恒湿试验箱制冷系统工作原理)
1.制冷剂热物理特性的限制.
     现在恒温恒湿试验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℃.
  
2.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.
  a.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.

  b.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.
  c.蒸发压力降低,制冷剂的制冷量大大下降、体积增大、质量流量也会减少.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.

3.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,这样就会使压缩机表面是十分凉,可是实际上内部过高!(因为真空是最好的隔热介质)
  
     由上可见:恒温恒湿试验箱针对-40℃机型可以采用单级制冷循环,也可以采用复叠式制冷循环系统.但单级制冷循环是靠调小压缩机的膨胀阀开启度,减小制冷剂流量限流来调低蒸发压力(约0.7个大气压),从而获得更低的蒸发温度.这样的设计是以牺牲系统的制冷量来达到的(制冷量约只有标准的0.7~0.8),导致制冷效率低并加大了压缩机的负载,而且易引起压缩机线圈过热影响了压缩机的寿命.

恒温恒湿试验箱制冷的工作原理;                     制冷循环采用逆卡若循环，该循环出两个等温过程和两个绝热过程组成，其过程如下：制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了的功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。后制冷剂经截流阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。最后制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温之目的。                     制冷系统的设计应用能量调节技术,既能保证制冷机组正常运行,又能对制冷系统的能耗及制冷量进行有效的调节，使制冷系统保持在最佳的运行状态。采用平衡调温(BTC),既在制冷系统在连续工作的情况下，控制系统根据设定之温度点通过PID自动运算输出的结果去控制加热器的输出量，最终达到一种动态平衡。

恒温恒湿箱由制冷系统，加热系统，控制系统，湿度系统，送风循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。制冷系统      制冷系统是综合试验箱的关键部分之一。一般来说，制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采用蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器组成。如果我们试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足要求，因此恒温恒湿箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。恒温恒湿箱的制冷系统由两部分组成，分别称为高温部分和低温部分，每一部分是一个相对独立的制冷系统。高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化；低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象（试验箱内的空气）吸热以获取冷量。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。加热系统      试验箱的加热系统相对制冷系统而言，是比较简单。它主要有大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大，而且在试验箱的底板也设有加热器。控制系统      控制系统是综合试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率，精度等重要指标。现在试验箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。由于控制系统基本上属于软件的范畴，而且此部分在使用过程中，一般不会出现问题。湿度系统和温度系统分为加湿和除湿两个子系统。