[發明專利]一種提高壓縮機制冷能力的方法

在審

• 申請號: 201810322814.5
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108759136A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 李首慧;李凱凱;李兆金;李璐瑤
• 申請（專利權）人: 廣州市慶瑞電子科技有限公司
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明涉及產品環境試驗領域，更具體地涉及一種提高壓縮機制冷能力的方法。采用流量指標較大的毛細管式節流器，在毛細管式節流器前面安裝一個閥門，實時測量蒸發器內壓強及試驗箱內溫度，當環境試驗箱內溫度接近極限低溫時，控制閥門交替處于關閉、開啟狀態，逐步減少制冷工質流量，降低蒸發器內的飽和蒸汽壓強，達到降低極限低溫、加快降溫速率的目的，從而提高制冷能力。

技術領域

本發明涉及產品環境試驗領域，更具體地涉及一種提高壓縮機制冷能力的方法。

背景技術

對于具有低溫試驗功能的環境試驗箱（以下簡稱為試驗箱）來說，制冷裝置是試驗箱的主要部件。試驗箱的制冷系統絕大多數采用蒸汽壓縮式制冷循環。使用單一制冷工質（以下簡稱為工質）的單級蒸汽壓縮式制冷系統由壓縮機、冷凝器、膨脹閥（又稱節流閥）、蒸發器及連接管路組成。對于小功率的制冷系統，通?？墒褂妹毠苁焦澚髌魈娲蛎涢y的功能，這種方法在環境試驗設備的制冷系統中得到廣泛的應用。但是，使用毛細管節流，對工質流量的調節性較差，當制冷系統的負荷發生變化時，有可能出現工質的供應量過多造成液擊，也可能出現工質的供應量不夠，使試驗箱不能達到預設的低溫。

通常情況下，采用單級蒸汽壓縮式制冷循環，試驗箱可以達到的極限低溫值約 -10℃～ -35℃（不同的工質具有不同的極限低溫值），最低溫度一般不低于 -40℃。在環境試驗中，不僅有高低溫要求，而且還有快速溫變的要求（典型的試驗箱，試驗箱內極限低溫約 -70℃，極限高溫約180℃，極限低溫低于-40℃的試驗箱，通常不采用單級制冷系統，而是采用復疊式制冷系統。典型的快速變溫速率有5℃/min、10℃/min、15℃/min等）。這就決定了環境試驗箱的制冷系統與普通的空調或冰箱制冷系統完全不同。當試驗箱內的溫度降低到接近極限低溫值時，將出現降溫緩慢現象。例如，極限低溫值為-40℃的制冷系統，當試驗箱內的溫度低于-30℃時，降溫非常緩慢。一般的解決辦法是加大壓縮機的功率并配套使用工質流量指標較大的管路、蒸發器、冷凝器、毛細管式節流器等制冷系統部件。這種方法雖然可以達到快速降溫、滿足環境試驗條件的目的，但同時存在三個缺點：第一，增加制冷系統制造成本；第二，當試驗箱內溫度接近極限低溫的時候，由于試驗箱內的溫度與蒸發器內工質的溫度的差值變小，單位時間內熱傳導量隨著減少，可能使得蒸發器內的部分液態工質未能完全氣化，未氣化的液態工質回流至壓縮機的回風口，產生對壓縮機運轉極為不利的液擊現象，嚴重威脅壓縮機的安全運轉；第三，如果在蒸發器內有部分液態工質未能完全氣化,必然降低制冷效率，增加能耗，不利于節能減排。

根據熱力學原理，如果降低蒸發器內的飽和蒸汽壓強，工質的氣化點溫度將降低。例如，R404a的標準氣化溫度是 -46.2℃，當環境壓強降低到0.084MPa時，R404a的氣化溫度降低到約 -50℃，反過來，當環境壓強增加到0.135MPa時，R404a的氣化溫度升高到約 -40℃（這與青藏高原上燒開水，水沒有到100℃就開了是一樣的原理。海拔高，氣壓低，液體的氣化點溫度降低）。

由此可見，在使用毛細管式節流器替代膨脹閥功能的制冷系統中，由于對工質流量的調節性較差，如果工質流量偏大，不但有造成液擊的可能性，而且由于壓強偏高，氣化點溫度升高，制冷系統無法達到設計的低溫極限值，而且降溫速率緩慢；如果工質流量偏小，雖然理論上可以使得氣化點溫度降低，但由于單位時間內進入蒸發器的液態工質的質量偏小，無法提供足夠的制冷量，同樣也會造成制冷系統無法達到設計的低溫極限值，而且降溫速率緩慢。

綜上所述，采用流量指標較大的毛細管式節流器，調節工質流量，在保證制冷量大于等于試驗箱外部環境的熱傳導量前提下，如果適當降低蒸發器內的飽和蒸汽壓強，就可以降低極限低溫值，加快降溫速率，從而提高制冷能力。

發明內容

本發明為解決上述存在的技術缺陷，提供一種提高壓縮機制冷能力的方法，與普通的制冷系統相比，在使用同一種工質的條件下，采用本發明技術措施的制冷系統，全程（從常溫到極限低溫）降溫速率大約可提高10%～15%，極限低溫值可降低約4℃～5℃。