1、引言

    2、制冷工質(zhì)的選擇

    復疊式制冷系統(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。由于國際社會對環(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、壓縮機工作的可靠性和環(huán)境友好性后，選擇R404A/R23作為復疊式制冷系統(tǒng)的制冷劑， R404A 和R23的性能參數(shù)見表1。其中，R404A由R125( 標準沸點- 49℃)、R143a(標準沸點-47.2℃)和R134a(標準沸點-26.1℃)按質(zhì)量分數(shù)44:52:4混合而成，具有與R22(標準沸點-40.8℃ )較為相近的熱物理性質(zhì)。

    3、實驗裝置與實驗

    圖1為高低溫沖擊試驗箱實驗裝置系統(tǒng)圖。試驗箱本體主要包括高溫箱和低溫箱。低溫箱內(nèi)的復疊制冷系統(tǒng)由高溫制冷循環(huán)和低溫制冷循環(huán)組成，設備主要有壓縮機、冷凝器、膨脹閥(或毛細管)、蒸發(fā)冷凝器、蒸發(fā)器、油分離器，干燥過濾器等，兩個制冷循環(huán)通過蒸發(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，每個箱體.上部都有兩個百葉進風口，下部有兩個百葉出風口，風口裝有兩個循環(huán)風機，且裝有電加熱盤管調(diào)節(jié)溫度。當風機工作時，受迫循環(huán)空氣經(jīng)過熱盤管、蒸發(fā)器調(diào)節(jié)高低溫箱內(nèi)的溫度到達目標值。測試箱內(nèi)部尺寸為500mm x 500mm x 500mm ，容積為125L，通過氣缸的運動快速拉動測試箱，分別在高、低溫箱中進行冷熱沖擊試驗，氣缸由空壓機的壓縮空氣提供動力。為了研究測試箱內(nèi)的溫度均勻度，在測試箱內(nèi)布置了9個T型熱電偶作為溫度測試點。在高、低溫循環(huán)壓縮機的進、出口布置壓力測試點，研究壓縮機的工作狀況。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、實驗研究

    實驗選取兩組沖擊溫度進行測試，分別用實驗1和實驗2表示。實驗1:沖擊溫度為- 55℃和200℃ ;實驗2:沖擊溫度為-45℃和150℃。測試箱由高溫箱沖擊到低溫箱時，高、低溫箱的預熱、預冷溫度分別為200℃、- 70 ℃(實驗1)和150℃、-60℃(實驗2);測試箱由低溫箱沖擊到高溫箱時，高、低溫箱的預熱、預冷溫度分別為210℃、-55℃(實驗1)和160℃、-45℃(實驗2)。實驗前使用真空泵將高、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)，并用電子稱測出制冷劑的充人量。經(jīng)過調(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PID調(diào)節(jié)將高溫箱環(huán)境預熱到目標溫度。為確保壓縮機安全工作，防止誤操作，電源接通后30s，高溫級壓縮機啟動，當高溫級蒸發(fā)溫度達到低溫級冷凝溫度時，低溫級壓縮機再啟動。低溫級制冷劑進人蒸發(fā)器將低溫箱環(huán)境預冷到目標溫度，同時低溫箱內(nèi)電加熱盤管在PID調(diào)節(jié)下工作，使低溫箱內(nèi)穩(wěn)定后的溫度波動范圍控制在±0.5℃。當高、低溫箱達到預熱、預冷溫度并穩(wěn)定后，測試箱在氣缸的拉動下瞬間從高溫箱沖擊到低溫箱(或低溫箱沖擊到高溫箱) ， 測試箱內(nèi)溫度迅速變化，終穩(wěn)定在沖擊溫度設定值。在這期間，記錄下壓縮機進、排氣口壓力和高、低溫箱內(nèi)的溫度隨時間變化的值。

    5、結(jié)果與討論

    圖4和圖5分別表示在整個沖擊循環(huán)試驗過程中高、低溫箱內(nèi)環(huán)境溫度隨時間的變化曲線。圖4表明，在實驗的預熱段(O41A41或O42A42段)，高溫箱溫度在電源啟動后迅速上升，隨著溫度接近預熱溫度，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。實驗1經(jīng)過770s(約12. 8min) ，高溫箱從室溫(13.8℃)升到200℃。

    6、結(jié)論