恒溫恒濕試驗(yàn)箱針對-40℃機(jī)型可以采用單級制冷循環(huán)，也可以采用復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，但單級制冷循環(huán)是靠調(diào)小壓縮機(jī)的膨脹閥開啟度，減小制冷劑流量限流來調(diào)低蒸發(fā)壓力(約0.7個大氣壓)，從而獲得更低的蒸發(fā)溫度的，這樣的設(shè)計(jì)是以犧牲系統(tǒng)的制冷量來達(dá)到的(制冷量約只有標(biāo)準(zhǔn)的0.7～0.8)，導(dǎo)致制冷效率低并加大了壓縮機(jī)的負(fù)載，而且易引起壓縮機(jī)線圈過熱，影響了壓縮機(jī)的壽命。
冷凍系統(tǒng)設(shè)計(jì)：獲取-20℃以下的低溫時均采用復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)。
先談?wù)劄楹銣睾銤裨囼?yàn)箱獲取低溫而采用兩級壓縮復(fù)疊制冷循環(huán)的原因：
(1)單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓比的限制
單級蒸氣壓縮式制冷機(jī)的zui低蒸發(fā)溫度，主要取決于它的冷凝壓力及壓縮比。制冷劑的冷凝壓力由制冷劑的類別和環(huán)境介質(zhì)(如空氣或水)的溫度決定，在通常情況下，它處于0.7~1.8Mpa范圍內(nèi)。壓縮比與冷凝壓力和蒸發(fā)壓力有關(guān)，當(dāng)冷凝壓力一定時，隨著蒸發(fā)溫度的降低，蒸發(fā)壓力也相應(yīng)下降，因而使壓縮比上升，它將引起壓縮機(jī)排氣溫度的升高，潤滑油變稀，使?jié)櫥瑮l件變壞，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)結(jié)炭和拉缸現(xiàn)象;另一方面，壓縮比的增大將導(dǎo)致壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)降低，制冷量減少，實(shí)際壓縮過程偏離等熵過程越遠(yuǎn)，壓縮機(jī)功耗增加，制冷系數(shù)下降，經(jīng)濟(jì)性降低。將出現(xiàn)以下一些影響。
a.任何制冷劑，蒸發(fā)溫度越低，則蒸發(fā)壓力也就越低。過低的蒸發(fā)壓力，有時可能造成壓縮機(jī)難以吸氣，或者使外界的空氣進(jìn)入制冷系統(tǒng)。
b.當(dāng)蒸發(fā)溫度過低時，某些常用制冷劑已達(dá)凝固溫度，無法實(shí)現(xiàn)制冷劑的流動，循環(huán)。
c.蒸發(fā)壓力降低，制冷劑的比體積增大，制冷劑的質(zhì)量流量減少，制冷量大大下降。為了獲得所需制冷量，必須增大吸氣容積，使壓縮機(jī)體積過于龐大
(2)制冷劑熱物理特性的限制
現(xiàn)在恒溫恒濕箱中單級制冷循環(huán)基本上采用的中溫制冷劑是R404A，在一個大氣壓下其蒸發(fā)溫度是-46.5℃(R22/-40.7℃)，但空氣冷卻式冷凝器傳熱溫差通常取10℃左右(在強(qiáng)制送風(fēng)散熱循環(huán)下，蒸發(fā)器和內(nèi)箱的溫差)，就是說箱內(nèi)只能制取-36.5℃的低溫，當(dāng)然，通過調(diào)低壓縮機(jī)的蒸發(fā)壓力，可以將R404A制冷劑的zui低蒸發(fā)溫度降低到-50℃;所以要獲取-50℃及以下的低溫時必須采用中溫制冷劑與低溫制冷劑復(fù)疊式的制冷循環(huán)，制取-50℃～-80℃的低溫，低溫制冷劑一般選用R23它在一個大氣壓下的蒸發(fā)溫度是-81.7℃。
(3)壓縮機(jī)線圈散熱的限制
單級壓縮機(jī)工作時，在做-35℃左右，因?yàn)閴嚎s機(jī)的線圈是旋空在壓縮機(jī)中間的，這就產(chǎn)生一個問題，-35℃時，壓縮機(jī)的低壓是為負(fù)數(shù)值，也就是產(chǎn)生了一個真空度，這樣線圈的頂端熱量就沒有辦法散去，這樣就壓縮機(jī)表面是十分涼，可是實(shí)際上內(nèi)部，他的溫度是很高的，(因?yàn)檎婵帐堑母魺峤橘|(zhì))。
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