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慶聲新型高低溫試驗箱,有效節(jié)能30%電能
文章出處：本站責任編輯：admin人氣：699發(fā)表時間：2019-01-07 06:35:18
在復疊式制冷系統(tǒng)中尚有一種特殊的形式，稱為自動復疊制冷。這種系統(tǒng)中充灌了兩種制冷劑，如R23和R22，它們在相同的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力下工作，因而在系統(tǒng)中只需要一臺壓縮機。制冷系統(tǒng)利用了R23的冷凝溫度遠低于R22的冷凝溫度這一特性。
自動復疊制冷系統(tǒng)采用一個普通低溫壓縮機制取很低的溫度，其奧妙在于“一級壓縮，多級復疊，自動分離”，即混合工質一次壓縮后，在多級復疊管路中的多個冷凝蒸發(fā)器中逐級分離，使沸點最低的制冷劑進入蒸發(fā)器，制取預定的低溫。最簡單的自動復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)圖如圖2-2所示。當混合的制冷劑進入冷凝器時，
通常的冷卻水溫度(或空氣溫度)不足以使R23冷凝，故R23仍保持氣體狀態(tài)。氣態(tài)的R23進入冷凝蒸發(fā)器中，該處的溫度低至可使R23冷凝成液體，再經(jīng)過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器蒸發(fā)實現(xiàn)低溫制冷。對于R22,由于其冷凝溫度較高，在冷凝器內被冷卻水(或空氣)冷凝成液體，冷凝液體經(jīng)節(jié)流閥后進入冷凝蒸發(fā)器，產(chǎn)生較低的溫度使R23冷凝成液體。制冷劑R22吸收了R23冷凝時放出的熱量變成蒸氣，與來自蒸發(fā)器的R23蒸氣相匯合，進入壓縮機中。嚴格地講，在R23的回路中混有少量的R22，在R22的回路中也混有少量的R23。自動復疊制冷循環(huán)實際上也就是制冷原理中的分凝循環(huán)。分凝循環(huán)有單級分凝和多級分凝循環(huán)。
一、單級壓縮一次分凝循環(huán)
用R22/R23混合工質的單級壓縮一次節(jié)流制冷機的系統(tǒng)圖。在壓縮機A中壓縮后的蒸氣排到冷凝器B，在這里大量中溫組分R22及少量低溫組分R23組成的冷凝液體經(jīng)儲液器C和節(jié)流閥D到達冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)；而大量低溫組分R23及少量R22組成的未冷凝蒸氣，由冷凝器上部引入冷凝蒸發(fā)器E，在這里被管內蒸發(fā)的液體冷凝。冷凝液流入儲液器F，然后由下部引出經(jīng)節(jié)流閥I去蒸發(fā)器H蒸發(fā)制冷。為了減少損失，在系統(tǒng)中還裝設了一個回熱器G。 雖按單級壓縮循環(huán)工作，但由于引入了低溫制冷劑R23及采用了分凝過程，從而可以達到比較低的蒸發(fā)溫度，其溫度范圍低于采用純工質的兩級壓縮循環(huán)。同時因為蒸發(fā)器中R23的液體（含少量R22）蒸發(fā)，其蒸發(fā)壓力較一般的中溫制冷劑高，改善了壓縮機的工作條件。上述優(yōu)點在應用純工質的常規(guī)制冷系統(tǒng)中是無法實現(xiàn)的。
二、單級壓縮兩級分凝循環(huán)
應用混合工質單級壓縮一次分凝循環(huán)可得到較低的溫度，但是這種循環(huán)的效率還不很高。因此提出了單級壓縮多次分凝混合工質循環(huán)(圖2-4)。這種循環(huán)是基于同一臺壓縮機實現(xiàn)復疊循環(huán)的思想，在它的換熱器中，混合工質的冷凝與蒸發(fā)有最合適的溫差及焓差，同時也消除了常規(guī)復疊式循環(huán)的級間損耗，因而效率較高。單級壓縮兩次分凝循環(huán)系統(tǒng)中設有一個冷凝器及兩個冷凝蒸發(fā)器。壓縮氣體先進入冷凝器中冷凝，然后進入氣液分離器被分為氣態(tài)和液態(tài)兩部分。其中含大
量R22及少量R23的液體經(jīng)節(jié)流閥減壓降溫，進入套管式冷凝蒸發(fā)器的管間蒸發(fā)，用以冷卻進入管內的混合氣體，并使之分凝。管間蒸發(fā)的氣體被壓縮機吸入，管內的氣液混合物則被引到氣液分離器又分為氣態(tài)和液態(tài)兩部分。其中含較多量R23的及少量R22的液體經(jīng)毛細管節(jié)流降壓，進入管間蒸發(fā)，以冷卻管內的混合氣體。管間蒸發(fā)的氣流被壓縮機吸入;管內冷凝下來的液體已基本上是R23(含有微量R22)，經(jīng)毛細管節(jié)流后進入蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。這個系統(tǒng)進入蒸發(fā)器的液體是經(jīng)過兩次氣液分離后得到的，故在低溫端不會出現(xiàn)油霧凍結而產(chǎn)生的液堵；同時，因吸氣連續(xù)經(jīng)過幾個換熱器，溫度回升較高，使循環(huán)效率提高，壓縮機也不會結霜。
三、自動復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)及原理
超低溫試驗箱的自動復疊制冷循環(huán)實驗原理，R22/R23混合工質從壓縮機高壓排出，在冷凝器中被部分冷凝。由于制冷劑R22、R23的沸點不 同，在冷凝器中大部分高沸點組分R22被冷凝成液體，制冷劑中大部分低沸點組分R23仍然為蒸氣，混合制冷劑進入氣液分離器中。在氣液分離器中，由于氣液分離器的截面積比管路的截面積大得多，致使制冷劑流速驟降，在減速和轉向的雙重作用下，制冷劑分為R23含量少的液體和R23含量多的蒸氣，其中制冷劑液體部分經(jīng)過一級節(jié)流裝置后，與從蒸發(fā)器出來的溫度較低的蒸氣混合進入冷凝蒸發(fā)器E并和主要成分為R23的蒸氣部分進行熱交換。主要成分為R23的蒸氣被冷凝為液體后，經(jīng)二級節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)制冷。最后，從蒸發(fā)器出來的低沸點組分與從一級節(jié)流裝置出來的高沸點組分混合后進入壓縮機，從而完成整個循環(huán)。
四、自動復疊制冷循環(huán)的優(yōu)點及應用領域
自動復疊制冷循環(huán)充分利用了非共沸混合工質的特性，從以下幾方面可以看出，與經(jīng)典復疊制冷循環(huán)相比，該循環(huán)的采用是一個重大的改進。 首先，它可以提高系統(tǒng)的熱力學效率。在逆流熱交換器中，假如其中流動的是純質，因為冷熱流體的熱容不同造成熱交換器兩端溫差不同，最終導致了系統(tǒng)有較大的熵差。而如果在熱交換器中流動的是非共沸混合工質，其變溫特性使得它與變溫熱源之間可實現(xiàn)最佳的溫差匹配，有效地改變了循環(huán)中高低壓氣流的水當量匹配，減少回熱損失，改善熱交換器中溫度分布，減少了由溫差引起的不可逆損失，降低了節(jié)流前的溫度，大大減少了節(jié)流損失，從而使系統(tǒng)的熵增減少，系統(tǒng)的效率得到提高。
其次，自動復疊制冷循環(huán)具有良好的適應性，在對硬件部分不做重大改變的情況下，通過選擇合適的混合物組成，不但可以獲得從-40℃~ -180℃較廣的制冷溫度區(qū)間，而且可以采用對臭氧無破壞作用的綠色工質，滿足環(huán)保的需要。
其三，充分利用了混合物熱物性的特點使其具有優(yōu)于其它低溫制冷器的許多優(yōu)點，增大制冷能力、降低運行壓力，減少降溫時間。
此外，自動復疊制冷循環(huán)由于采用單級油潤滑制冷壓縮機，而且不需要油分離器，油分離裝置是內含于氣液分離器的?；旌瞎べ|中較高沸點的制冷劑與潤滑油最好能夠互溶，在氣液分離后，含有大量高沸點組分的液體把潤滑油帶回到壓縮機，系統(tǒng)中蒸發(fā)器不會因為滯留有大量的潤滑油而使效率降低；而且低溫端沒有運動部件使其振動很小，結構簡單緊湊，設計簡單靈活，使其更具有高可靠性和低造價的特點。
自動復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)與常規(guī)復疊制冷系統(tǒng)相比費用較低。常規(guī)復疊制冷循環(huán)需要幾臺壓縮機串聯(lián)達到制冷要求，而自動復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)用一臺壓縮機，單級壓縮就可以獲得較低的制冷溫度，從而降低了制造成本。
自動復疊制冷循環(huán)還可用一臺壓縮機得到多個不同的蒸發(fā)溫度，作多種不同的用途。當蒸發(fā)冷凝器中的冷量不完全用來冷卻含較多低沸點的制冷劑蒸氣時，剩余的一部分冷量可以用于其他溫區(qū)的制冷。
自動復疊制冷系統(tǒng)采用一個普通低溫壓縮機制取很低的溫度，其奧妙在于“一級壓縮，多級復疊，自動分離”，即混合工質一次壓縮后，在多級復疊管路中的多個冷凝蒸發(fā)器中逐級分離，使沸點最低的制冷劑進入蒸發(fā)器，制取預定的低溫。最簡單的自動復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)圖如圖2-2所示。當混合的制冷劑進入冷凝器時，
通常的冷卻水溫度(或空氣溫度)不足以使R23冷凝，故R23仍保持氣體狀態(tài)。氣態(tài)的R23進入冷凝蒸發(fā)器中，該處的溫度低至可使R23冷凝成液體，再經(jīng)過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器蒸發(fā)實現(xiàn)低溫制冷。對于R22,由于其冷凝溫度較高，在冷凝器內被冷卻水(或空氣)冷凝成液體，冷凝液體經(jīng)節(jié)流閥后進入冷凝蒸發(fā)器，產(chǎn)生較低的溫度使R23冷凝成液體。制冷劑R22吸收了R23冷凝時放出的熱量變成蒸氣，與來自蒸發(fā)器的R23蒸氣相匯合，進入壓縮機中。嚴格地講，在R23的回路中混有少量的R22，在R22的回路中也混有少量的R23。自動復疊制冷循環(huán)實際上也就是制冷原理中的分凝循環(huán)。分凝循環(huán)有單級分凝和多級分凝循環(huán)。
一、單級壓縮一次分凝循環(huán)
用R22/R23混合工質的單級壓縮一次節(jié)流制冷機的系統(tǒng)圖。在壓縮機A中壓縮后的蒸氣排到冷凝器B，在這里大量中溫組分R22及少量低溫組分R23組成的冷凝液體經(jīng)儲液器C和節(jié)流閥D到達冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)；而大量低溫組分R23及少量R22組成的未冷凝蒸氣，由冷凝器上部引入冷凝蒸發(fā)器E，在這里被管內蒸發(fā)的液體冷凝。冷凝液流入儲液器F，然后由下部引出經(jīng)節(jié)流閥I去蒸發(fā)器H蒸發(fā)制冷。為了減少損失，在系統(tǒng)中還裝設了一個回熱器G。 雖按單級壓縮循環(huán)工作，但由于引入了低溫制冷劑R23及采用了分凝過程，從而可以達到比較低的蒸發(fā)溫度，其溫度范圍低于采用純工質的兩級壓縮循環(huán)。同時因為蒸發(fā)器中R23的液體（含少量R22）蒸發(fā)，其蒸發(fā)壓力較一般的中溫制冷劑高，改善了壓縮機的工作條件。上述優(yōu)點在應用純工質的常規(guī)制冷系統(tǒng)中是無法實現(xiàn)的。
二、單級壓縮兩級分凝循環(huán)
應用混合工質單級壓縮一次分凝循環(huán)可得到較低的溫度，但是這種循環(huán)的效率還不很高。因此提出了單級壓縮多次分凝混合工質循環(huán)(圖2-4)。這種循環(huán)是基于同一臺壓縮機實現(xiàn)復疊循環(huán)的思想，在它的換熱器中，混合工質的冷凝與蒸發(fā)有最合適的溫差及焓差，同時也消除了常規(guī)復疊式循環(huán)的級間損耗，因而效率較高。單級壓縮兩次分凝循環(huán)系統(tǒng)中設有一個冷凝器及兩個冷凝蒸發(fā)器。壓縮氣體先進入冷凝器中冷凝，然后進入氣液分離器被分為氣態(tài)和液態(tài)兩部分。其中含大
量R22及少量R23的液體經(jīng)節(jié)流閥減壓降溫，進入套管式冷凝蒸發(fā)器的管間蒸發(fā)，用以冷卻進入管內的混合氣體，并使之分凝。管間蒸發(fā)的氣體被壓縮機吸入，管內的氣液混合物則被引到氣液分離器又分為氣態(tài)和液態(tài)兩部分。其中含較多量R23的及少量R22的液體經(jīng)毛細管節(jié)流降壓，進入管間蒸發(fā)，以冷卻管內的混合氣體。管間蒸發(fā)的氣流被壓縮機吸入;管內冷凝下來的液體已基本上是R23(含有微量R22)，經(jīng)毛細管節(jié)流后進入蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。這個系統(tǒng)進入蒸發(fā)器的液體是經(jīng)過兩次氣液分離后得到的，故在低溫端不會出現(xiàn)油霧凍結而產(chǎn)生的液堵；同時，因吸氣連續(xù)經(jīng)過幾個換熱器，溫度回升較高，使循環(huán)效率提高，壓縮機也不會結霜。
三、自動復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)及原理
超低溫試驗箱的自動復疊制冷循環(huán)實驗原理，R22/R23混合工質從壓縮機高壓排出，在冷凝器中被部分冷凝。由于制冷劑R22、R23的沸點不 同，在冷凝器中大部分高沸點組分R22被冷凝成液體，制冷劑中大部分低沸點組分R23仍然為蒸氣，混合制冷劑進入氣液分離器中。在氣液分離器中，由于氣液分離器的截面積比管路的截面積大得多，致使制冷劑流速驟降，在減速和轉向的雙重作用下，制冷劑分為R23含量少的液體和R23含量多的蒸氣，其中制冷劑液體部分經(jīng)過一級節(jié)流裝置后，與從蒸發(fā)器出來的溫度較低的蒸氣混合進入冷凝蒸發(fā)器E并和主要成分為R23的蒸氣部分進行熱交換。主要成分為R23的蒸氣被冷凝為液體后，經(jīng)二級節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)制冷。最后，從蒸發(fā)器出來的低沸點組分與從一級節(jié)流裝置出來的高沸點組分混合后進入壓縮機，從而完成整個循環(huán)。
四、自動復疊制冷循環(huán)的優(yōu)點及應用領域
自動復疊制冷循環(huán)充分利用了非共沸混合工質的特性，從以下幾方面可以看出，與經(jīng)典復疊制冷循環(huán)相比，該循環(huán)的采用是一個重大的改進。 首先，它可以提高系統(tǒng)的熱力學效率。在逆流熱交換器中，假如其中流動的是純質，因為冷熱流體的熱容不同造成熱交換器兩端溫差不同，最終導致了系統(tǒng)有較大的熵差。而如果在熱交換器中流動的是非共沸混合工質，其變溫特性使得它與變溫熱源之間可實現(xiàn)最佳的溫差匹配，有效地改變了循環(huán)中高低壓氣流的水當量匹配，減少回熱損失，改善熱交換器中溫度分布，減少了由溫差引起的不可逆損失，降低了節(jié)流前的溫度，大大減少了節(jié)流損失，從而使系統(tǒng)的熵增減少，系統(tǒng)的效率得到提高。
其次，自動復疊制冷循環(huán)具有良好的適應性，在對硬件部分不做重大改變的情況下，通過選擇合適的混合物組成，不但可以獲得從-40℃~ -180℃較廣的制冷溫度區(qū)間，而且可以采用對臭氧無破壞作用的綠色工質，滿足環(huán)保的需要。
其三，充分利用了混合物熱物性的特點使其具有優(yōu)于其它低溫制冷器的許多優(yōu)點，增大制冷能力、降低運行壓力，減少降溫時間。
此外，自動復疊制冷循環(huán)由于采用單級油潤滑制冷壓縮機，而且不需要油分離器，油分離裝置是內含于氣液分離器的?；旌瞎べ|中較高沸點的制冷劑與潤滑油最好能夠互溶，在氣液分離后，含有大量高沸點組分的液體把潤滑油帶回到壓縮機，系統(tǒng)中蒸發(fā)器不會因為滯留有大量的潤滑油而使效率降低；而且低溫端沒有運動部件使其振動很小，結構簡單緊湊，設計簡單靈活，使其更具有高可靠性和低造價的特點。
自動復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)與常規(guī)復疊制冷系統(tǒng)相比費用較低。常規(guī)復疊制冷循環(huán)需要幾臺壓縮機串聯(lián)達到制冷要求，而自動復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)用一臺壓縮機，單級壓縮就可以獲得較低的制冷溫度，從而降低了制造成本。
自動復疊制冷循環(huán)還可用一臺壓縮機得到多個不同的蒸發(fā)溫度，作多種不同的用途。當蒸發(fā)冷凝器中的冷量不完全用來冷卻含較多低沸點的制冷劑蒸氣時，剩余的一部分冷量可以用于其他溫區(qū)的制冷。
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