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新型單機壓縮機高低溫試驗箱的制冷系統設計

作者: salmon范 編輯: 瑞凱儀器 來源: m.yntbf.com 發布日期: 2019.09.07

    1、前言

    隨著環境試驗技術的發展,對-些重要軍用設備的關鍵部件和電子元器件。需用到體積小、制冷溫度低、控制精度高的小型高低溫試驗箱。而目前我國生產的高低溫試驗箱(箱內容積小為60升),其制冷系統均以氟利昂作為制冷劑,且必須使用2臺壓縮機,不僅體積大,而且降溫時間也比較長。為此,我們新近研制了一種容 積為30升的小型高低溫試驗箱,采用非氟利昂制冷劑,單機壓縮機,不僅使制冷系統整體體積縮小,而且低溫性能良好。它可進行高溫恒溫、超低溫恒溫、高低溫程控循環試驗。該設備生產成本低、箱體體積小、溫控精度高、設計安全可靠,在電工、電子、軍用材料、:家用電器和醫學生物等領域均有廣泛用途。

    2、制冷系統設計

    本箱體的制冷系統是采用單個全封閉小型壓縮機,非氟里昂制冷劑,達到-70 ℃以下低溫的制冷系統。其特點是:體積小,制冷效率高。
    2.1制冷系統的工作原理
    如附圖1所示單機壓縮機制冷系統,由1.壓縮機, 2.冷凝器, 3.通風機, 4.干燥過濾器,5.同流換熱器,6.低溫節流閥,7.蒸發器,8.調節閥組成。在裝置中充滿三種成份的烴類混合制冷劑。壓縮在壓縮機中的混合物流向冷凝器。在冷凝器中只有一種 成分轉換成液相。通過冷凝器后,高壓蒸汽液體混合物通過過濾器到達同流換熱器,冷卻至約-40℃~ 50 ℃,通過同流換熱器后的蒸汽液體混合物不斷地節流,溫度降低至約-100c,并流向熱交換器。在這里混合物汽化,并回升至-80℃,然后逆流流到冷卻直流的同流換熱器中。從同流換熱器中出來后,逆流混合物的溫度比室溫低10~ 15 ℃,并回到壓縮機中。
    2.2制冷系統主要特性的計算
    2. 2. 1箱子的熱計算
    主箱體可看作一個正方體,容積Vo=40升,表面積F= 0。 7㎡。在箱子為正方體的條件下,所計算的熱流表面積等于箱子的表面積,且不取決于絕熱層的厚度δ。隨著δ的變化,箱子的外部尺寸也隨著之變化。箱子本身及其外殼是用厚度為0。 6 ~ 2。 5mm的不銹鋼作的,箱壁和外殼的熱阻可以忽略不計。用聚苯乙烯作為絕熱層,其熱導系數為λ=0。04W/MK,比重為γ T =33KG/M熱流量Q=FK(T-T0)
    K-環境空氣和箱內空氣之間的散熱系數;
    T和T0-環境溫度和箱內溫度,計算時T=300K, T0=203K
K值
    a1、a2為 高低溫試驗箱內外的散熱系數,在自然對流沒有通風的條件下,
    a =a z=10 W/M2K。絕熱體的厚度為90毫米。此時,可計算出箱體的熱流量為28W。估算表明,通過導線的熱流量不超過10瓦,而熱橋上的則不超過7瓦。所以,可以精確的計算,靜止狀態下的箱內溫度等于-70℃,流到箱內的總流量為45瓦。
    2.2.2混合制冷劑的熱力性質的計算
    對于多成分工質,可運用體積狀態方程來進行熱力計算和節流循環的分析。其主要優點在于:
    1)熱力性質計算精確,方程式簡單,
    2)說明氣態和液態平衡物質的連續性
    在體積狀態方程中,我們使用P K B (列德里赫克沃格)方程計算熱力性質。P KB方程:
P值
    P、V、T分別為氣壓,體積比和溫度
    R為通用氣體常數;溫度函數為:
溫度函數
    Tk—臨界溫度, k-由成分的氣體液態平衡的試驗數據確定的參數。

    計算焓值i和熵值S的關系式為:

i值

新型單機壓縮機高低溫試驗箱的制冷系統設計

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