CN1077029A - 节能型高低温试验设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种具有复叠式回路运行的带压缩 机的制冷系统，试验设备由电加热器、风机和复叠式 制冷系统组成外，在高温级和低温级制冷回路中还各 设一旁道回路使冷态制冷剂和吸热后的高温制冷剂 混合后进入压缩机，以适应设备在高温工况下工作， 另外在高温级制冷回路中还增设一单循环制冷系统， 以满足降温至-40℃以上工况下工作时节能的需 要。本设备配上相应的控制设备和仪表后，使温度精 度和降温速率都有很大提高，是一种多用途节能型的 高低温环境试验设备。

Description

本发明涉及具有复迭式回路运行的带压缩机的制冷系统。

环境试验中对具有温度变化率的高低温变化试验一般都使用“一箱法”试验设备，即试验是在一个有温度变化的试验箱内进行，由高温和低温的温度值，冷却和加热的速度及循环次数来模拟周围环境的温度变化，以检测试验样品的性能。试验箱的加温一般都采用电加热器，冷却降温一般都采用复迭式制冷系统，其传统结构为由一个压缩机-冷凝器-膨胀阀-蒸发冷凝器，再回到压缩机，组成高温级制冷系统，再有另一压缩机-蒸发冷凝器-膨胀阀-蒸发器，回压缩机，组成低温级制冷系统，这两个系统通过蒸发冷凝器迭置成复迭式制冷系统。日本特许出愿公开昭61-89429公开了这种复迭式制冷系统，以及为改善加热升温所作的改进。但这种单一回路的系统不能满足各种不同工况条件下的使用要求，勉强使用势必有很多浪费能源和增加运行费用的缺点，另外对在高温条件下使用时电动机和冷冻油因高温影响会出现损坏和变质的情况，同时，对控制温度精度要求较高和对降温速率有要求的试验是不能很好适用的。

本发明的目的是设计一种能满足高温（达+200℃）、常温（+40℃）和低温（低于-40℃）等各种工况条件的高低温试验设备，配置上相应的控制设备和仪表后，使温度精度和降温速率都有很大的提高。

本发明的目的是通过下述措施实现的，即在高温级制冷回路和低温级制冷回路中各增设一旁通回路，使冷态制冷剂和吸热后的高温制冷剂混合后进入压缩机，以避免制冷剂处于高温下工作。另外在高温级制冷回路中还增设一单循环制冷回路，以适应降温要求在-40℃以上工况下工作时节能的要求。

附图1为本发明的元器件配置结构图，图2为一种简易的降低低温级压缩机吸入气体温度的系统图，是图1的局部结构图，图3是一种只作为单级制冷系统使用时的制冷剂加温系统示意图，图中1和25为压缩机，2和21为热交换器，3和19为油分离器，4为冷凝器，5为干燥过滤器，6、7、15、18、28、29为电磁阀，8、11、22、31为单向阀，9、10、30为膨胀阀，12、13、16、33为截止阀，14、34为蒸发器，17、27为针尖阀，20为蒸发冷凝器，23为干燥器，24为过滤器，26为膨胀容器，32为电加热器，35为送风机。

结合附图给出本技术方案的实施例。

现有的复迭式制冷系统如图1中黑线所示的两个回路。低温级制冷系统由压缩机25排出的高温高压气态制冷剂经油分离器19，进入蒸发冷凝器20中，在将热量释放给高温级制冷剂后，相态发生变化，成为低温高压液态制冷剂，在干燥器23、过滤器24中排除可能存在的杂质后，经电磁阀29，膨胀阀30，发生相态变化，成为温度更低的、低压气液两态制冷剂，进入蒸发器34，以间壁传热的形式，吸收试验箱中的热量，降低了试验箱的温度，其降温程度取决于制冷剂在蒸发冷凝器中所释放的热量，然后再返回到压缩机25。同样由压缩机1、油分离器3、冷凝器4、电磁阀7、膨胀阀10、蒸发冷凝器20组成的高温级制冷系统，也按此循环，不同的只是制冷剂是在冷凝器4中将热量释放给冷凝液带给外界的冷却源，在蒸发冷凝器20中吸收低温级制冷剂释放的热量，使低温级制冷剂能吸收更多的热量，从而使试验箱中的温度能降得更低。当试验箱的温度由常温降至-40℃更低的工况下，本装置就使用这一循环回路，经实际试验，温度可降低到-80℃。但当试验箱的高温温度超过常温，甚至高达200℃工况下，这样的循环回路就不能正常工作。本装置中还设有两个旁通回路，即电磁阀18、针尖阀17组成的高温级旁通回路和由电磁阀28、针尖阀27组成的低温级旁通回路。高温级的旁通回路并联在膨胀阀10之前，低温级的旁通回路一路并联在膨胀阀30之前，另一路并联在膨胀阀通向蒸发器的管路中，在电磁阀28前还装有一个单向阀。此时可打开这两组阀门，使部分制冷剂，由干燥过滤器5和23、24直接通过旁通回路与在蒸发器蒸发冷凝器中吸收了热量后的制冷剂一起被压缩机吸入，从而大大降低了制冷剂和压缩机的温度，保护了压缩机和驱动压缩机的电动机，以及避免了制冷剂因受高温影响而变质的弊病。当降温要求达到-40℃以上时，利用这样的复迭回路，需开启两台压缩机显然是不经济的，故本装置在高温级制冷系统中还设有由电磁阀6、15膨胀阀9、截止阀12、16、蒸发器14（置于试验箱内）、单向阀8、11组成的另一制冷回路，这一回路可由制冷剂在蒸发器14中吸收试验箱中的热量、进行降温。此时关闭压缩机25使低温级制冷系统停止工作，同时关闭电磁阀7，这样以单循环代替复迭循环，同样能达到降温至-40℃的目的，大大的节省了能量的消耗。本设备配以电脑控制设备可作下述工况的运行。

一是纯降温运行，包括：

1、高温至-40℃以上的降温运行。

制冷压缩机1、风机35、电磁阀6、15、18同步启动，当箱温降至+40℃时，电磁阀18关闭，温度接近设定值时，电加热器32启动，进行热平衡，以达到±0.5℃的精度。

2、高温至-40℃以下的降温运行。

制冷压缩机1、风机35，电磁阀7同步启动，0-10分钟后（按需要调节选定），制冷压缩机25，电磁阀28、29同步启动，当箱内温度降至+40℃时，电磁阀28关闭，箱内温度接近设定值时，电加热器32启动，进行热平衡，以达到±0.5℃温度精度。

3、常温至-40℃以上的降温运行。

制冷压缩机1，风机35，电磁阀6、15同步启动，到箱内温度接近设定值时，电加热器32启动，进行热平衡，以达到±0.5℃精度。

4、常温至-40℃以下的降温运行。

制冷压缩机1，风机35、电磁阀7同步启动，1～10分钟后，制冷压缩机25，电磁阀29同步启动，箱内温度接近设定值时，电加热器32启动，进行热平衡，以达到±0.5℃温度精度。

二是高低温循环运行

高温的形成是使用电加热器加热，其温度精度可达±1℃，电加热器工作时，风机35同步运行，降温过程见上述纯降温运行，同样也有高温至-40℃以上的循环;高温至-40℃以下的循环;常温至-40℃以上的循环和常温至-40℃以下的循环四种工况。

从上述分析来看现有的复迭式制冷系统只适用于常温至-40℃以下的制冷降温工况，至于到-40℃以上的工况就显得不经济了，一方面制冷系统放出的冷量过大，同时又要用加热器进行热平衡，显然是不合理的，另外对于高温下工作的压缩机驱动电机和制冷剂在高温下（可达200℃）缺乏保护措施，会使机件损坏和制冷剂变质。本技术方案很好的解决了上述的缺点，配上相应的控制机构，即可适合各种工况条件下工作，又能达到较高的温度精度，是一种新型的高低温试验设备。

Claims (5)

1、一种高低温试验设备，它由电加热器、风机和复迭式制冷系统组成，其特征是在复迭式制冷系统的高温级制冷回路和低温级制冷回路中各设有一旁通回路，即由冷凝器出口的制冷剂经由电磁阀和节流阀与从蒸发器中出来的高温制冷剂在进入压缩机前进行混合的并联旁通回路，或用这一旁通回路来降低制冷剂温度的方法。

2、一种高低温试验设备，它由电加热器、风机和复迭式制冷系统组成，其特征是在高温级回路中设有一个单循环制冷回路，即由原压缩机1、冷凝器4和增设的电磁阀6、膨胀阀9、截止阀12、蒸发器14、截止阀16、电磁阀15组成的制冷回路，或回路中的蒸发器14直接制冷的方法。

3、根据权利要求1或2所说的高低温试验设备，其特征是单循环制冷回路中蒸发器出口通道除设有截止阀16和电磁阀15通道外，还并联设有带单向阀11的通道。

4、根据权利要求1或2所说的高低温试验设备，其特征是单循环制冷回路还设有带单向阀8的泄压通道。

5、根据权利要求1所说的高低温试验设备，其特征是低温级制冷回路中，在蒸发器34前方设有带单向阀31的通向压缩机吸入口和电磁阀29前端的泄压通道。

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