高低溫交變試驗箱的制冷量調節

在采用氟利昂壓縮機制冷的高低溫交變試驗箱中,由于以下一些情況,常常需要對壓縮機的制冷量進行調節:

一、試驗箱達到低溫恒溫狀態后由于熱負荷大大減少,此時如不相應減少蒸發器的制冷量,則平衡多余制冷量的加熱功率會比較大,從而使控制品質變壞,影響箱內溫度波動度、均勻度的指標。

二、當高低溫交變試驗箱的溫度需要恒定在室溫附近時,此時如不開壓縮機,則箱內溫度恒不住,開啟壓縮機,則此時多余的制冷量會最大,這是因為:

1.在室溫附近恒溫,熱負荷最小,因為圍護結構漏熱最少,試品需要的冷量也最少。

2.恒溫在室溫附近時,由于膨脹閥開啟度大,蒸發溫度高,使制冷量大為增加。此時如不能調節制冷量,則需用更大的加熱功率去平衡,如果加熱功率小了,則會發生溫度恒不住而繼續下降的情況。我廠過去生產的某些小型低溫箱,就有用戶反映,降溫速率快,恒定到最低溫度時效果很好,但在室溫附近,甚至0℃時有溫度恒不住繼續下降的情況,如某-70℃高低溫交變試驗箱,在最低蒸發溫度時的制冷量為600W,采用1000W的加熱功率,箱溫在室溫附近甚至在0℃時,溫度還是恒不住,最后采用加熱功率1400W。

三、對高低溫變化試驗箱,當試驗箱的溫度從高溫(+150甚至+180℃)等速率降溫的開始階段,也需要對制冷量進行調節。首先,為了使壓縮機不致因回氣溫度過高而損壞,需要部分冷氣旁通,即從蒸發器前分流部分冷液經膨脹變為冷氣后到蒸發器的出口,與從蒸發器出來的熱氣混合降溫后,經壓縮機的回氣管進入壓縮機。其次,如圖1所示,曲線Ⅰ為開啟壓縮機制冷、不加熱、從+180℃下降至-70℃時的曲線,斜線Ⅱ為按照WGD高低溫變化試驗箱、當降溫速率為1℃/m in要求的降溫斜線。顯然,曲線Ⅰ不能滿足等速降溫要求,降溫過快,需要在降溫開始一段箱溫較高的過程中,大大減少制冷量,將一部分氟利昂不通過蒸發器而旁通到蒸發器出口的回氣管路上,以減少制冷量是必要的。再用有程控的溫度控制器經PID調節加熱功率,不要多大的加熱量就可達到斜線Ⅱ的降溫要求。

四、當壓縮機處于最小負荷期間循環,吸氣壓力會愈來愈低。為了防止吸氣壓力低于壓縮機制造商推薦的最低值,雖然已普遍采用壓縮機在低壓下斷電控制的方法,但周期性通斷會嚴重影響壓縮機的使用壽命,且會使箱內溫度波動度增大而超標。因此,也需要隨著熱負荷減小而減小壓縮機的制冷量,提高吸氣壓力。

以上說明,對高低溫交變試驗箱的制冷量進行調節是很有必要的,但制冷功率的調節比加熱功率的調節要困難和復雜得多,已往采用的方法如:采用多缸壓縮機分缸工作的方法以減少排氣量,從而減少制冷量,此法多用于大型制冷系統中;改變壓縮機的轉速而減少制冷量也是可行的,但需采用較昂貴的變頻調速器;也可采用并聯的兩個或三個小制冷系統,分系統工作,但結構較復雜,可靠性也會降低;還可采用恒溫時壓縮機通/斷控制方式,但箱溫的波動度會過大地超差,對高低溫交變試驗箱是不合適的。