● Cicle de refrigeració en cascada de dos sistemes de refrigeració en una sola etapa
● Cicle de refrigeració en cascada del sistema de compressió en dues etapes
● Cicle de refrigeració en cascada ternària
Tenint en compte la baixa temperatura inferior a -20 ℃, s’adopta el sistema de cicle de refrigeració en cascada i la raó per la qual s’utilitza el cicle de refrigeració en cascada de compressió de dues etapes per obtenir la baixa temperatura:
1. Restriccions a les propietats físiques tèrmiques dels refrigerants
El refrigerant de temperatura mitjana que s’utilitza en el cicle de refrigeració d’una sola etapa de la màquina de proves de temperatura i humitat constants és bàsicament R404A i la seva temperatura d’evaporació és de -46,5 ° C (R22 / -40,7 ° C) a una pressió atmosfèrica, però la transferència de calor la diferència de temperatura del condensador refredat per aire es pren generalment a uns 10 ° C (la diferència de temperatura entre l’evaporador i la caixa interior sota el cicle de refredament per aire forçat), cosa que significa que només es pot produir una temperatura baixa de -36,5 ° C la Caixa. Per descomptat, el R404A es pot refredar reduint la pressió d’evaporació del compressor. La temperatura d’evaporació més baixa del refrigerant es redueix a -50 ° C; per tant, per obtenir una temperatura baixa de -50 ° C i inferior, s’ha d’utilitzar un cicle de refrigeració en cascada de refrigerant de temperatura mitjana i refrigerant de baixa temperatura per produir una temperatura baixa de -50 ° C a -80 ° C. Els refrigerants de baixa temperatura solen utilitzar R23, que té una temperatura d’evaporació de -81,7 ° C sota una pressió atmosfèrica.
2. Limitació de la relació de pressió del cicle de refrigeració de vapor comprimit d’una sola etapa
La temperatura mínima d’evaporació d’un refrigerador de compressió de vapor d’una sola etapa depèn principalment de la seva pressió de condensació i de la seva relació de compressió. La pressió de condensació del refrigerant ve determinada pel tipus de refrigerant i la temperatura del medi ambient (com l’aire o l’aigua). En circumstàncies normals, està en el rang de 0,7 ~ 1,8 MPa, i la relació de compressió està relacionada amb la pressió de condensació i la pressió d'evaporació. Quan la pressió de condensació és constant, a mesura que disminueix la temperatura d’evaporació, també disminueix la pressió d’evaporació, de manera que augmenta la proporció de compressió, cosa que farà que el compressor A mesura que augmenti la temperatura d’escapament, l’oli lubricant es fa més prim i les condicions de lubricació empitjoren. En casos greus, es pot produir formació de carboni i estirament del cilindre; d'altra banda, l'augment de la relació de compressió farà que el coeficient de distribució d'aire del compressor&disminueixi i disminueixi la capacitat de refrigeració, com més lluny es desvii el procés de compressió real del procés isentròpic, augmenti el consum d'energia del compressor, el coeficient de refrigeració disminueix i l'economia disminueix. Es produiran els següents efectes.
3. Per a qualsevol refrigerant, com més baixa sigui la temperatura d’evaporació, més baixa serà la pressió d’evaporació. De vegades, una pressió d’evaporació massa baixa pot dificultar la inhalació del compressor o permetre l’entrada d’aire exterior al sistema de refrigeració.
4. Quan la temperatura d'evaporació és massa baixa, alguns refrigerants d'ús habitual han arribat a la temperatura de congelació i no es pot realitzar el flux i la circulació del refrigerant.
5. La pressió d’evaporació disminueix, augmenta el volum específic del refrigerant, disminueix el flux massiu del refrigerant i es redueix molt la capacitat de refrigeració. Per obtenir la capacitat de refrigeració requerida, s’ha d’augmentar el volum d’aspiració, cosa que fa que el compressor sigui massa voluminós.
6. Limitació de la dissipació de calor de la bobina del compressor
Quan el compressor d'una sola etapa funciona, la temperatura és al voltant de -35 ℃, perquè la bobina del compressor està buida al centre del compressor, cosa que provoca un problema. A -35 ℃, la baixa pressió del compressor és un valor negatiu, és a dir, es crea un buit, de manera que la calor de la part superior de la bobina no es pot dissipar, de manera que la superfície del compressor és molt fresca, però de fet, la temperatura interior és molt elevada (perquè el buit és el millor mitjà d’aïllament tèrmic).
Es pot observar, a partir de l’anterior, que la prova de temperatura i humitat constants pot adoptar un cicle de refrigeració en una sola etapa o un sistema de cicle de refrigeració en cascada per al model de -40 ℃, però el cicle de refrigeració d’una sola etapa depèn de reduir el grau d’obertura del La vàlvula d’expansió del compressor per reduir la restricció de flux de refrigerant s’utilitza per reduir la pressió d’evaporació (aproximadament 0,7 atmosferes), obtenint així una temperatura d’evaporació més baixa. Aquest disseny s’aconsegueix a costa de la capacitat de refrigeració del sistema (la capacitat de refrigeració només és aproximada de l’estàndard 0,7-0,8), resultant en una baixa eficiència de refrigeració i augmentant la càrrega del compressor, i és fàcil provocar la bobina del compressor. per sobreescalfar, que afecta la vida útil del compressor.