恒溫恒濕試驗設備的制冷系統是實現低溫環境模擬的核心模塊,主要通過制冷劑循環實現熱量轉移,從而控制試驗箱內的溫度。以下從組成部件、工作原理、常見類型及關鍵特點四方面進行簡單介紹:
一、組成部件
制冷系統主要由以下關鍵部件構成:
壓縮機
作用:壓縮制冷劑氣體,提高其壓力和溫度,為制冷循環提供動力。
類型:常見有活塞式、渦旋式、螺桿式壓縮機,小型設備多采用渦旋式或活塞式。
冷凝器
作用:將高溫高壓的制冷劑氣體冷卻,使其液化并釋放熱量。
類型:風冷式(通過風扇散熱)或水冷式(通過循環水散熱)。
膨脹閥(節流裝置)
作用:降低制冷劑壓力,使其從液態變為低溫低壓的氣液混合態,為蒸發吸熱做準備。
蒸發器
作用:低溫低壓的制冷劑在此蒸發吸熱,降低試驗箱內的溫度。
制冷劑
常見類型:R404A、R23、R32 等,根據設備制冷溫度需求選擇(如低溫環境常用 R23)。
二、工作原理
制冷系統通過壓縮→冷凝→節流→蒸發四個循環步驟實現降溫:
壓縮過程:壓縮機將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮為高溫高壓氣體。
冷凝過程:高溫高壓氣體進入冷凝器,通過風冷或水冷方式散熱,冷凝為中溫高壓液體。
節流過程:液體經膨脹閥節流降壓,變為低溫低壓的氣液混合物。
蒸發過程:混合物進入蒸發器,吸收試驗箱內的熱量蒸發為氣體,使箱內溫度降低。
循環往復:蒸發后的制冷劑氣體再次進入壓縮機,完成閉環循環。
三、常見制冷系統類型
根據試驗設備的溫度范圍和需求,制冷系統可分為:
單級制冷系統
適用范圍:常用于 - 10℃以上的溫度控制,結構簡單、成本低。
局限性:低溫效率較低,難以達到 - 40℃以下的超低溫環境。
復疊式制冷系統
結構:由高溫級和低溫級兩個單級系統串聯組成,通過中間換熱器連接。
適用范圍:可實現 - 40℃~-80℃的超低溫環境,高溫級常用中溫制冷劑(如 R404A),低溫級常用低溫制冷劑(如 R23)。
二元制冷系統
通過兩種制冷劑(如氟利昂與液氮)混合或切換,實現更寬溫區的精準控制,常見于試驗設備。
四、關鍵特點與技術要求
溫度控制精度
制冷系統需配合溫控傳感器和控制器,實現 ±0.5℃~±2℃的溫度波動控制(高精度設備可達 ±0.1℃)。
節能性
采用變頻壓縮機、熱回收技術(如將冷凝熱用于加濕)等,降低能耗。
可靠性
需配置壓力保護、過載保護、制冷劑泄漏檢測等安全裝置,避免系統故障。
環境適應性
可在高溫高濕環境下穩定運行,冷凝器需定期清潔以維持散熱效率。