高低温试验箱复叠式冷冻系统知识讲解。

关于高低温试验箱复叠式冷冻系统知识的讲解。我们知道高低温试验箱的温度在-40℃以下时，必须采用复叠式制冷系统。常见的复叠式制冷一般分为两部分,分别是高温部分与低温部分，然而每一部分都是一个完整的单级或双级压缩制冷系统。其两部分的制冷剂也各不相同。

通常高温部分使用高温制冷剂,常用的如R404A;低温部分则使用低温制冷剂,常用的如R23，各自组成一个独立的使用单一制冷剂的制冷系统(可以是单级压缩、也可以是两级压缩),高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来使低温部分系统中制冷剂冷凝，也就是说高温部分和低温部分是通过一个冷凝蒸发器联系起来,它既是高温部分的蒸发器,又是低温部分的冷凝器。

高温部分制冷系统中制冷剂的蒸发用来使低温部分系统中的制冷剂冷凝，而低温部分系统的制冷剂在蒸发时才制取冷量。这样,低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却对象吸收热量(即制冷量),并将此热量传给高温部分的制冷剂,然后再由高温部分制冷剂将热量传给冷却介质(水或空气)。由于高低温两部分均可根据各自的工作温度选用合适的制冷剂,因此,它既能满足在较低蒸发温度下具有合适的蒸发压力,又能满足在环境温度下适中的冷凝压力。

高低温试验箱复叠式制冷系统有两个比较重要的知识点：

1、中间温度的确定：
复叠式制冷循环中中间温度的确定应根据制冷系数最大或各个压缩机压力比大致相等的原则。前者对能量利用最经济,后者对压缩机气缸工作容积的利用率较高(即输气系数较大) 。由于中间温度在一定范围内变动时对制泠系数影响并不大,故按各级压力比大致相等的原则来确定中间温度似乎更为合理。
2、膨胀容器：
高低温试验箱复叠机组停止运转时,由于系统内的温度升高到了环境温度，低温制冷剂全部气化成过热蒸汽，并且将高于规定的最大工作压力，这种情况是不允许的。因此要在系统中接入一个膨胀容器，以便在停机后大部分的制冷剂蒸汽进入膨胀容器中，膨胀容器可以接到吸气管上，也可以接到排气管上，接到吸气管上时，膨胀容器所需要的容积较小，因而比较合理 。

膨胀容器的容积可按如下方法计算:
V p = ( Gd*vp – V d)*vd/(vd – vp)
式中: V d 为不计膨胀容器容积时，低温部分的制冷系统总容积(m3) ; vp 为设计温度、设计压力下低温系统制冷剂过热气体比容(m3/ kg) ; v d 为设计温度、吸气压力下低温系统制冷剂过热气体比容(m3/ kg) ; Gd 为不计膨胀容器容积时,低温系统制冷剂充注量(kg) 。

－70℃的高低温试验箱采用复叠制冷的方式，对于采用氨、R22等中温制冷剂的压缩式制冷系统，即使采用多级压缩，但能够到达的最低蒸发温度仍有一定的局限：
A、蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点（如：氨的凝固点为－77.7℃）；
B、制冷剂的蒸发温度过低，其相应的蒸发压力也很低。当蒸发压力低于0.1～0.15bar 时，外界空气易渗入系统，严重影响系统的正常运行（如：氨在蒸发温度为－65℃时，pk= 0.156bar ）；
C、蒸发压力很低时，制冷剂气态比容很大，单位容积制冷功率很小，要求压缩机的体积流量很大。
因此，为获得－60~70℃的低温，需采用低温制冷剂（凝固点低，沸点也很低），如R13、 R14等（R13的凝固点为－181℃ ，沸点为－81.4℃ ； R14的凝固点为－184.9℃ ，沸点为－127.9℃ ） 。

但这类制冷剂的临界温度很低，采用一般冷却水，存在以下局限：
由于水温接近其临界温度，使气态制冷剂难以冷凝；
即使冷凝，由于接近临界点，不但冷凝压力高，而且比潜热小，因而制冷效率也很低。
为降低冷凝温度，需采用另一台制冷装置为其冷凝器提供冷源，与之联合运行，及所谓的复叠式制冷循环（高低温试验箱一组压缩机采用R404A制冷剂，另一组压缩机采用R23制冷剂为前面这组压缩机冷凝器提供冷源）。
高低温试验箱复叠式压缩制冷的工作流程及理论循环：