快速溫變試驗箱的制冷系統(tǒng)原理

更新時間：2025-11-06

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快速溫變試驗箱的制冷系統(tǒng)是實現(xiàn)低溫環(huán)境模擬與快速溫變的核心，其運行基于蒸汽壓縮式制冷循環(huán)，通過制冷劑的相變傳遞熱量，滿足設(shè)備對 - 70℃至 150℃（常規(guī)范圍）內(nèi)快速降溫與恒溫控制的需求。

系統(tǒng)核心由四大部件構(gòu)成：壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器，形成密閉循環(huán)回路。壓縮機(jī)作為動力源，將低溫低壓的氣態(tài)制冷劑（如 R404A、R507）壓縮為高溫高壓氣體，此過程通過機(jī)械能轉(zhuǎn)化為制冷劑熱能，為熱量轉(zhuǎn)移提供動力。高溫高壓氣體隨后進(jìn)入冷凝器，在風(fēng)機(jī)或冷卻水作用下，制冷劑釋放熱量，冷凝為中溫高壓的液態(tài)，熱量被外界冷卻介質(zhì)帶走，完成 “放熱" 環(huán)節(jié)。

液態(tài)制冷劑經(jīng)干燥過濾器去除水分與雜質(zhì)后，進(jìn)入膨脹閥。膨脹閥通過節(jié)流作用，使中溫高壓液態(tài)制冷劑迅速降壓，變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖夯旌衔铮瑸楹罄m(xù)吸熱做準(zhǔn)備。隨后，氣液混合態(tài)的制冷劑進(jìn)入試驗箱內(nèi)膽中的蒸發(fā)器，蒸發(fā)器通過翅片與箱內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，制冷劑吸收空氣中的熱量，蒸發(fā)為低溫低壓氣態(tài)，同時箱內(nèi)空氣溫度快速降低，實現(xiàn) “吸熱" 降溫。最后，氣態(tài)制冷劑重新回到壓縮機(jī)，開啟下一輪循環(huán)，形成持續(xù)制冷過程。

為適配快速溫變需求，系統(tǒng)常采用雙級壓縮或復(fù)疊式制冷設(shè)計。雙級壓縮通過兩臺壓縮機(jī)分級壓縮，降低單臺壓縮機(jī)負(fù)荷，提升低溫工況下的制冷效率；復(fù)疊式制冷則通過高溫級與低溫級兩個獨立循環(huán)，采用不同沸點的制冷劑，突破單一制冷劑的制冷溫度限制，滿足深低溫與快速降溫要求。此外，制冷系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)、風(fēng)道系統(tǒng)協(xié)同工作，通過 PLC 控制系統(tǒng)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)制冷劑流量、壓縮機(jī)啟停與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)溫變速率 0.5-20℃/min 的精準(zhǔn)控制，保障試驗環(huán)境的穩(wěn)定性與可靠性。