1、引言

    2、制冷工質(zhì)的選擇

    復(fù)疊式制冷系統(tǒng)需要選擇兩種類型的制冷劑，即中溫制冷劑和低溫制冷劑。由于國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)境安全的日益重視，此前廣泛使用的R13、R22等CFC、HCFC類型的制冷劑已逐步被代替。鑒于R23和R404A的ODP為零，安全性好，是環(huán)境友好型制冷劑，因此在綜合考慮制冷劑的制冷性能、壓縮機(jī)工作的可靠性和環(huán)境友好性后，選擇R404A/R23作為復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的制冷劑， R404A 和R23的性能參數(shù)見(jiàn)表1。其中，R404A由R125( 標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)- 49℃)、R143a(標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)-47.2℃)和R134a(標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)-26.1℃)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)44:52:4混合而成，具有與R22(標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)-40.8℃ )較為相近的熱物理性質(zhì)。

    3、實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)

    圖1為高低溫沖擊試驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)圖。試驗(yàn)箱本體主要包括高溫箱和低溫箱。低溫箱內(nèi)的復(fù)疊制冷系統(tǒng)由高溫制冷循環(huán)和低溫制冷循環(huán)組成，設(shè)備主要有壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥(或毛細(xì)管)、蒸發(fā)冷凝器、蒸發(fā)器、油分離器，干燥過(guò)濾器等，兩個(gè)制冷循環(huán)通過(guò)蒸發(fā)冷凝器相結(jié)合。高、低溫箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似:幾何尺寸均為650mmx650mmx600mm，每個(gè)箱體.上部都有兩個(gè)百葉進(jìn)風(fēng)口，下部有兩個(gè)百葉出風(fēng)口，風(fēng)口裝有兩個(gè)循環(huán)風(fēng)機(jī)，且裝有電加熱盤(pán)管調(diào)節(jié)溫度。當(dāng)風(fēng)機(jī)工作時(shí)，受迫循環(huán)空氣經(jīng)過(guò)熱盤(pán)管、蒸發(fā)器調(diào)節(jié)高低溫箱內(nèi)的溫度到達(dá)目標(biāo)值。測(cè)試箱內(nèi)部尺寸為500mm x 500mm x 500mm ，容積為125L，通過(guò)氣缸的運(yùn)動(dòng)快速拉動(dòng)測(cè)試箱，分別在高、低溫箱中進(jìn)行冷熱沖擊試驗(yàn)，氣缸由空壓機(jī)的壓縮空氣提供動(dòng)力。為了研究測(cè)試箱內(nèi)的溫度均勻度，在測(cè)試箱內(nèi)布置了9個(gè)T型熱電偶作為溫度測(cè)試點(diǎn)。在高、低溫循環(huán)壓縮機(jī)的進(jìn)、出口布置壓力測(cè)試點(diǎn)，研究壓縮機(jī)的工作狀況。高、低溫箱內(nèi)都裝有三線制PT100溫度傳感器，精度為±0. 1℃，數(shù)據(jù)同步輸人UMC1000控制器中，控制制冷系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)工作狀況。

    4、實(shí)驗(yàn)研究

    實(shí)驗(yàn)選取兩組沖擊溫度進(jìn)行測(cè)試，分別用實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2表示。實(shí)驗(yàn)1:沖擊溫度為- 55℃和200℃ ;實(shí)驗(yàn)2:沖擊溫度為-45℃和150℃。測(cè)試箱由高溫箱沖擊到低溫箱時(shí)，高、低溫箱的預(yù)熱、預(yù)冷溫度分別為200℃、- 70 ℃(實(shí)驗(yàn)1)和150℃、-60℃(實(shí)驗(yàn)2);測(cè)試箱由低溫箱沖擊到高溫箱時(shí)，高、低溫箱的預(yù)熱、預(yù)冷溫度分別為210℃、-55℃(實(shí)驗(yàn)1)和160℃、-45℃(實(shí)驗(yàn)2)。實(shí)驗(yàn)前使用真空泵將高、低溫制冷循環(huán)系統(tǒng)抽真空后，再將選擇的制冷劑R404A和R23分別充人到高、低溫制冷循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，并用電子稱測(cè)出制冷劑的充人量。經(jīng)過(guò)調(diào)試，制冷系統(tǒng)工作正常。電源接通后，高溫區(qū)內(nèi)的電加熱管立即工作，通過(guò)PID調(diào)節(jié)將高溫箱環(huán)境預(yù)熱到目標(biāo)溫度。為確保壓縮機(jī)安全工作，防止誤操作，電源接通后30s，高溫級(jí)壓縮機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)高溫級(jí)蒸發(fā)溫度達(dá)到低溫級(jí)冷凝溫度時(shí)，低溫級(jí)壓縮機(jī)再啟動(dòng)。低溫級(jí)制冷劑進(jìn)人蒸發(fā)器將低溫箱環(huán)境預(yù)冷到目標(biāo)溫度，同時(shí)低溫箱內(nèi)電加熱盤(pán)管在PID調(diào)節(jié)下工作，使低溫箱內(nèi)穩(wěn)定后的溫度波動(dòng)范圍控制在±0.5℃。當(dāng)高、低溫箱達(dá)到預(yù)熱、預(yù)冷溫度并穩(wěn)定后，測(cè)試箱在氣缸的拉動(dòng)下瞬間從高溫箱沖擊到低溫箱(或低溫箱沖擊到高溫箱) ， 測(cè)試箱內(nèi)溫度迅速變化，終穩(wěn)定在沖擊溫度設(shè)定值。在這期間，記錄下壓縮機(jī)進(jìn)、排氣口壓力和高、低溫箱內(nèi)的溫度隨時(shí)間變化的值。

    5、結(jié)果與討論

    圖4和圖5分別表示在整個(gè)沖擊循環(huán)試驗(yàn)過(guò)程中高、低溫箱內(nèi)環(huán)境溫度隨時(shí)間的變化曲線。圖4表明，在實(shí)驗(yàn)的預(yù)熱段(O41A41或O42A42段)，高溫箱溫度在電源啟動(dòng)后迅速上升，隨著溫度接近預(yù)熱溫度，電加熱管輸出功率減小、溫升速率降低，箱內(nèi)溫度逐近穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)1經(jīng)過(guò)770s(約12. 8min) ，高溫箱從室溫(13.8℃)升到200℃。

    6、結(jié)論