● Ciclo de refrigeração em cascata de dois sistemas de refrigeração de estágio único
● Ciclo de refrigeração em cascata do sistema de compressão de dois estágios
● Ciclo de refrigeração em cascata ternária
Em vista da baixa temperatura abaixo de -20 ℃, o sistema de ciclo de refrigeração em cascata é adotado, e a razão para usar o ciclo de refrigeração em cascata de compressão de dois estágios para obter a baixa temperatura:
1. Restrições nas propriedades físicas térmicas de refrigerantes
O refrigerante de média temperatura usado no ciclo de refrigeração de estágio único da máquina de teste de temperatura e umidade constante é basicamente R404A, e sua temperatura de evaporação é -46,5 ° C (R22 / -40,7 ° C) a uma pressão atmosférica, mas a transferência de calor a diferença de temperatura do condensador resfriado a ar é geralmente tomada em torno de 10 ° C (a diferença de temperatura entre o evaporador e a caixa interna sob o ciclo de resfriamento de ar forçado), o que significa que apenas uma baixa temperatura de -36,5 ° C pode ser produzida a Caixa. Obviamente, o R404A pode ser resfriado reduzindo a pressão de evaporação do compressor. A temperatura de evaporação mais baixa do refrigerante é reduzida para -50 ° C; portanto, para obter uma temperatura baixa de -50 ° C e abaixo, um ciclo de refrigeração em cascata de refrigerante de média temperatura e refrigerante de baixa temperatura deve ser usado para produzir uma temperatura baixa de -50 ° C a -80 ° C. Os refrigerantes de baixa temperatura geralmente usam R23, que tem uma temperatura de evaporação de -81,7 ° C sob uma pressão atmosférica.
2. Limitação da razão de pressão do ciclo de refrigeração de vapor comprimido de estágio único
A temperatura mínima de evaporação de um refrigerador de compressão de vapor de estágio único depende principalmente de sua pressão de condensação e razão de compressão. A pressão de condensação do refrigerante é determinada pelo tipo de refrigerante e a temperatura do meio ambiente (como ar ou água). Em circunstâncias normais, está na faixa de 0,7 ~ 1,8Mpa, e a taxa de compressão está relacionada à pressão de condensação e à pressão de evaporação. Quando a pressão de condensação é constante, conforme a temperatura de evaporação diminui, a pressão de evaporação também diminui, de modo que a taxa de compressão aumenta, o que fará com que o compressor. À medida que a temperatura de escape aumenta, o óleo lubrificante fica mais fino e as condições de lubrificação pioram. Em casos graves, pode ocorrer a formação de carbono e a tração do cilindro; por outro lado, o aumento da taxa de compressão fará com que o coeficiente de entrega de ar' do compressor diminua e a capacidade de resfriamento diminua, quanto mais o processo de compressão real se desvia do processo isentrópico, o consumo de energia do compressor aumenta, o coeficiente de refrigeração diminui e a economia diminui. Os seguintes efeitos ocorrerão.
3. Para qualquer refrigerante, quanto menor a temperatura de evaporação, menor a pressão de evaporação. A pressão de evaporação muito baixa às vezes pode dificultar a inalação do compressor ou permitir que o ar externo entre no sistema de refrigeração.
4. Quando a temperatura de evaporação é muito baixa, alguns refrigerantes comumente usados atingiram a temperatura de congelamento e o fluxo e a circulação do refrigerante não podem ser realizados.
5. A pressão de evaporação diminui, o volume específico do refrigerante aumenta, o fluxo de massa do refrigerante diminui e a capacidade de refrigeração é grandemente reduzida. Para obter a capacidade de refrigeração necessária, o volume de sucção deve ser aumentado, tornando o compressor muito volumoso.
6. Limitação da dissipação de calor da bobina do compressor
Quando o compressor de estágio único está funcionando, a temperatura fica em torno de -35 ℃, porque a bobina do compressor está oca no meio do compressor, o que causa um problema. A -35 ℃, a baixa pressão do compressor é um valor negativo, ou seja, um vácuo é criado, de modo que o calor no topo da bobina não pode ser dissipado, de modo que a superfície do compressor é muito fria, mas na verdade, a temperatura interna é muito alta (porque o vácuo é o melhor meio de isolamento térmico).
Pode ser visto do acima que o teste de temperatura e umidade constantes pode adotar um ciclo de refrigeração de estágio único ou um sistema de ciclo de refrigeração em cascata para o modelo de -40 ℃, mas o ciclo de refrigeração de estágio único depende da redução do grau de abertura do válvula de expansão do compressor para reduzir A restrição do fluxo de refrigerante é usada para reduzir a pressão de evaporação (cerca de 0,7 atmosferas), obtendo-se assim uma temperatura de evaporação mais baixa. Este projeto é alcançado às custas da capacidade de resfriamento do sistema (a capacidade de resfriamento é apenas cerca do padrão 0,7-0,8), resultando em baixa eficiência de refrigeração e aumentando a carga do compressor, e é fácil causar a bobina do compressor superaquecer, o que afeta a vida útil do compressor.