● Două sisteme de refrigerare cu o singură treaptă ciclul de refrigerare în cascadă
● Ciclul de refrigerare în cascadă al sistemului de compresie în două etape
● Ciclul de refrigerare în cascadă ternară
Având în vedere temperatura scăzută sub -20 ℃, se adoptă sistemul ciclului de refrigerare în cascadă și motivul utilizării ciclului de refrigerare în cascadă cu compresie în două trepte pentru a obține temperatura scăzută:
1. Restricții asupra proprietăților fizice termice ale agenților frigorifici
Agentul frigorific de temperatură medie utilizat în ciclul de refrigerare într-o singură etapă al mașinii de testat temperatura și umiditatea constantă este practic R404A, iar temperatura sa de evaporare este de -46,5 ° C (R22 / -40,7 ° C) la o presiune atmosferică, dar transferul de căldură diferența de temperatură a condensatorului răcit cu aer este de obicei de aproximativ 10 ° C (diferența de temperatură dintre evaporator și cutia interioară în cadrul ciclului de răcire forțată a aerului), ceea ce înseamnă că numai o temperatură scăzută de -36,5 ° C poate fi produsă în cutia. Desigur, R404A poate fi răcit prin reducerea presiunii de evaporare a compresorului. Cea mai scăzută temperatură de evaporare a agentului frigorific este redusă la -50 ° C; prin urmare, pentru a obține o temperatură scăzută de -50 ° C și mai mică, trebuie utilizat un ciclu de refrigerare în cascadă a agentului frigorific de temperatură medie și a agentului frigorific de temperatură scăzută pentru a produce o temperatură scăzută de la -50 ° C la -80 ° C. Agenții frigorifici cu temperatură scăzută utilizează în general R23, care are o temperatură de evaporare de -81,7 ° C sub o presiune atmosferică.
2. Limitarea raportului de presiune al ciclului de refrigerare cu vapori comprimați într-o singură etapă
Temperatura minimă de evaporare a unui frigider cu compresie de vapori într-o singură etapă depinde în principal de presiunea de condensare și de raportul de compresie. Presiunea de condensare a agentului frigorific este determinată de tipul agentului frigorific și de temperatura mediului ambiant (cum ar fi aerul sau apa). În circumstanțe normale, este în intervalul de 0,7 ~ 1,8Mpa, iar raportul de compresie este legat de presiunea de condensare și presiunea de evaporare. Când presiunea de condensare este constantă, odată cu scăderea temperaturii de evaporare, scade și presiunea de evaporare, astfel încât crește raportul de compresie, ceea ce va determina compresorul Pe măsură ce temperatura de evacuare crește, uleiul de lubrifiere devine mai subțire, iar condițiile de lubrifiere se înrăutățesc. În cazuri grave, poate apărea formarea carbonului și tragerea cilindrilor; pe de altă parte, creșterea raportului de compresie va determina scăderea coeficientului de livrare a aerului compresorului&și capacitatea de răcire scade, cu cât procesul de compresie efectiv deviază de la procesul izentropic, consumul de putere al compresorului crește, coeficientul de refrigerare scade, iar economia scade. Următoarele efecte vor apărea.
3. Pentru orice agent frigorific, cu cât temperatura de evaporare este mai mică, cu atât este mai mică presiunea de evaporare. O presiune de evaporare prea scăzută poate uneori să facă dificilă inhalarea compresorului sau să permită pătrunderea aerului exterior în sistemul frigorific.
4. Când temperatura de evaporare este prea scăzută, unii agenți frigorifici folosiți în mod obișnuit au atins temperatura de îngheț, iar debitul și circulația agentului frigorific nu pot fi realizate.
5. Presiunea de evaporare scade, volumul specific al agentului frigorific crește, debitul de masă al agentului frigorific scade și capacitatea de refrigerare este mult redusă. Pentru a obține capacitatea de refrigerare necesară, volumul de aspirație trebuie mărit, făcând compresorul prea voluminos.
6. Limitarea disipării căldurii bobinei compresorului
Când compresorul cu o singură treaptă funcționează, temperatura este în jur de -35 ℃, deoarece bobina compresorului este scobită în mijlocul compresorului, ceea ce cauzează o problemă. La -35 ℃, presiunea scăzută a compresorului este o valoare negativă, adică se creează un vid, astfel încât căldura din partea superioară a bobinei să nu poată fi disipată, astfel încât suprafața compresorului să fie foarte rece, dar de fapt, temperatura din interior este foarte ridicată (deoarece vidul este cel mai bun mediu de izolare termică).
Se poate observa din cele de mai sus că testul de temperatură și umiditate constantă poate adopta un ciclu de refrigerare cu o singură etapă sau un sistem de cicluri de refrigerare în cascadă pentru modelul -40 ℃, dar ciclul de refrigerare cu o singură etapă se bazează pe reducerea gradului de deschidere a supapa de expansiune a compresorului pentru a reduce restricția debitului de agent frigorific este utilizată pentru a reduce presiunea de evaporare (aproximativ 0,7 atmosfere), obținându-se astfel o temperatură de evaporare mai scăzută. Acest design este realizat în detrimentul capacității de răcire a sistemului (capacitatea de răcire este de aproximativ 0,7-0,8 standard), rezultând o eficiență frigorifică scăzută și creșterea sarcinii compresorului și este ușor să provoace bobina compresorului la supraîncălzire, care afectează durata de viață a compresorului.