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恒温恒湿箱定频制冷压缩机吸气喷液实验研究-上海精宏实验设备有限公司

[导读]在对传统及采用吸气喷液冷却的上海精宏实验设备有限公司恒温恒湿箱进行温湿度设定时, 本文阐述箱内温湿度、制冷系统、电加热及蒸汽加湿等试验, 通过检测压缩机的吸排气压力及温度、压缩机机壳温度等, 分析吸气喷液对定频压缩机常开运行工况的排气温度等参数的影响。

极端工况下制冷压缩机排气温度过高是压缩机故障率多的主要原因, 为此对采用定频制冷、电加热补偿和电热蒸汽加湿的恒温恒湿箱的12个设定温湿度工况进行试验。结果表明:采用压缩机吸气少量喷液可有效降低压缩机排气温度, 从而降低压缩机故障率;而内置式电热蒸汽加湿器在加湿时, 由于带入过多热量, 且加湿量难以精确调节, 易导致加湿滞后性过大。

引言

生物医药、电子工业等领域, 需恒温恒湿箱提供稳定环境以供样品试验、保存, 而温湿度控制是恒温恒湿箱的核心。控制精度的高低与恒温恒湿箱的制冷系统、电热补偿系统和加湿系统的特性及匹配有关, 还与控制算法有密切关联。恒温恒湿箱的温湿度调节原理是:采用制冷机组对箱内空气进行降温除湿后, 再利用电加热或电极、蒸汽加湿器分别进行再热升温和湿度补偿, 以达到设定温度和湿度[1,2]。目前, 传统恒温恒湿箱的温度调节主要是通过定频制冷压缩机启停控制, 或压缩机常开外加电加热补偿等方式进行[3], 但该控制方式严重影响恒温恒湿箱制冷系统的可靠性, 特别是恒温恒湿箱在高温环境运行或箱内温湿度设定较为极端时 (如高温低湿及低温高湿) , 易造成制冷压缩机排气温度过高、压缩机使用寿命降低等问题。因此, 在控制总成本的情况下, 改进恒温恒湿箱制冷系统温湿度调节, 是亟待攻克的关键技术。近年来, 在采用吸气喷液技术来降低压缩机过高的排气温度方面, 研究人员做了许多理论和实验研究。针对高温空调压缩机排气温度过高, 樊斌等[4]提出毛细管旁通喷液冷却结构, 实验表明可有效降低压缩机排气温度, 同时制冷量和压缩机耗功也随之下降。董冰冰[5]、孔维利等[6]及王超等[7]试制了R32工质的空气源热泵机组, 高温环境时采用喷液冷却来降低压缩机排气温度, 低温环境时采用喷气增焓来提高吸气压力、降低排气温度, 均能提高热泵系统在两个极端工况下的安全稳定性。马麟等[8]介绍了低环境温度热泵用涡旋压缩机运行特性及技术要求, 并分析制冷剂喷液冷却和喷气增焓的技术特点, 扩大了压缩机低温环境下的运行范围, 提高了制热性能。

在对传统及采用吸气喷液冷却的恒温恒湿箱进行温湿度设定时, 本文阐述箱内温湿度、制冷系统、电加热及蒸汽加湿等试验, 通过检测压缩机的吸排气压力及温度、压缩机机壳温度等, 分析吸气喷液对定频压缩机常开运行工况的排气温度等参数的影响。

2 吸气喷液原理


采用吸气喷液冷却技术的制冷系统压焓图如图1所示, 冷凝器出口点4液态制冷剂分为两部分, 大部分节流降压到蒸发器入口点5, 进行低压下气化吸热制冷, 少部分节流至旁通毛细管出口点6 (气液两相状态, 压力略高于吸气压力) , 蒸发后制冷剂由蒸发器出口点1与旁通毛细管出口点6的气液两相制冷剂混合至压缩机吸气口点2, 被压缩机吸入并压缩至过热状态点3, 进入冷凝器冷却液化。点6的气液两相制冷剂与点1的低温低压过热气态制冷剂混合至较高压力和较低过热度, 再进入压缩机, 使压缩机进口吸气过热度降低而吸气压力升高, 等熵压缩过程左移, 按较低的等熵线进行压缩, 达到降低压缩机排气温度的目的, 提高极端工况下压缩机运行的安全性和效率。

位于干燥过滤器与蒸发器进口间的毛细管用于节流主流制冷剂液体至气液两相, 产生制冷效应。旁通节流毛细管也从干燥过滤器出口接入, 将部分液态制冷剂节流后与蒸发器出口主流低压过热制冷剂气体混合, 再进入压缩机吸气口, 用于旁通部分液态制冷剂, 直接用于降低蒸发器出口气态制冷剂的过热度、提高吸气压力和降低压缩机排气温度, 改善压缩机运行工况, 但由于消耗了部分液态制冷剂, 则使直接产生制冷效应的制冷剂流量略减少。

3 实验系统

3.1 实验装置


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