步入式恒溫恒濕試驗(yàn)箱的制冷原理

2025年04月17日 09:54:21 人氣: 302 來(lái)源: 湖北高天試驗(yàn)設(shè)備有限公司

步入式恒溫恒濕試驗(yàn)箱用于為大型產(chǎn)品或大量樣品提供穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境，其制冷原理基于壓縮式制冷循環(huán)，主要由四大部件協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)，以下為您詳細(xì)闡述：

1. 壓縮機(jī)

壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的核心部件，如同人的心臟，起著輸送和壓縮制冷劑的關(guān)鍵作用。在步入式恒溫恒濕試驗(yàn)箱中，壓縮機(jī)吸入來(lái)自蒸發(fā)器的低溫低壓氣態(tài)制冷劑。這些制冷劑處于低溫（通常在 -20℃至 -10℃左右）和低壓（一般為幾百千帕）狀態(tài)。

壓縮機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，內(nèi)部的活塞或轉(zhuǎn)子等部件對(duì)制冷劑氣體進(jìn)行壓縮。在壓縮過(guò)程中，制冷劑氣體的體積被強(qiáng)制減小，分子間距離縮短，壓力和溫度急劇升高。壓縮后的制冷劑變?yōu)楦邷馗邏簹怏w（溫度可達(dá) 70℃ - 90℃，壓力可達(dá) 1.5MPa - 2.5MPa 甚至更高），隨后被排出壓縮機(jī)，進(jìn)入冷凝器。

2. 冷凝器

從壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)入冷凝器。冷凝器通常由一系列的金屬管道組成，外部配有散熱翅片，以增加散熱面積。當(dāng)高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，會(huì)與周?chē)h(huán)境空氣（風(fēng)冷式冷凝器）或冷卻水（水冷式冷凝器）進(jìn)行熱交換。

在熱交換過(guò)程中，制冷劑將自身攜帶的大量熱量傳遞給空氣或冷卻水。隨著熱量的散失，制冷劑氣體溫度逐漸降低，開(kāi)始液化，從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。經(jīng)過(guò)冷凝器的充分冷卻和液化后，制冷劑變?yōu)橹袦馗邏旱囊后w（溫度一般在 40℃ - 50℃，壓力與壓縮機(jī)排出壓力相近），為后續(xù)的節(jié)流降壓過(guò)程做好準(zhǔn)備。

3. 節(jié)流裝置

經(jīng)過(guò)冷凝器液化后的中溫高壓液態(tài)制冷劑，接著進(jìn)入節(jié)流裝置，常見(jiàn)的節(jié)流裝置有毛細(xì)管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。節(jié)流裝置的作用是對(duì)制冷劑進(jìn)行節(jié)流降壓，使制冷劑的壓力和溫度急劇降低。

當(dāng)液態(tài)制冷劑通過(guò)節(jié)流裝置的狹窄通道時(shí)，由于通道的阻力作用，制冷劑的壓力瞬間下降。壓力降低的同時(shí)，制冷劑的溫度也隨之降低，變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑（溫度通常在 5℃ - 10℃，壓力降至幾百千帕）。這種低溫低壓的液態(tài)制冷劑具有很強(qiáng)的吸熱能力，為在蒸發(fā)器中吸收熱量創(chuàng)造了條件。

4. 蒸發(fā)器

低溫低壓的液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器同樣由金屬管道組成，與試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換。試驗(yàn)箱內(nèi)的熱空氣在風(fēng)機(jī)的作用下，不斷流經(jīng)蒸發(fā)器表面。

由于液態(tài)制冷劑的溫度遠(yuǎn)低于試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的溫度，根據(jù)熱量傳遞原理，空氣的熱量會(huì)自發(fā)地傳遞給制冷劑。液態(tài)制冷劑吸收熱量后開(kāi)始沸騰汽化，從液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。在這個(gè)過(guò)程中，制冷劑不斷吸收試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的熱量，使試驗(yàn)箱內(nèi)空氣溫度降低，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)環(huán)境的制冷降溫。

從蒸發(fā)器出來(lái)的制冷劑變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài)，再次被壓縮機(jī)吸入，開(kāi)始新一輪的制冷循環(huán)。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)對(duì)步入式恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)溫度的持續(xù)控制，使其保持在設(shè)定的低溫范圍內(nèi)。

除了上述主要的制冷循環(huán)部件，步入式恒溫恒濕試驗(yàn)箱的制冷系統(tǒng)還可能配備一些輔助部件，如干燥過(guò)濾器，用于去除制冷劑中的水分和雜質(zhì)，防止冰堵和臟堵現(xiàn)象；氣液分離器，避免液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)造成液擊損壞等，以確保制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定、有效運(yùn)行。

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