●Dva jednostupňové chladicí systémy kaskádový chladicí cyklus
●Dvoustupňový kompresní systém kaskádový chladicí cyklus
●Ternární kaskádový chladicí cyklus
S ohledem na nízkou teplotu nižší než -20 °C se přijímá systém kaskádového chladicího cyklu a důvod pro použití dvoustupňového cyklu chlazení kompresní kaskády k dosažení nízké teploty:
1. Omezení tepelných fyzikálních vlastností chladiv
Chladivo střední teploty používané v jednostupňovém chladicím cyklu zkušebního stroje s konstantní teplotou a vlhkostí je v podstatě R404A, a jeho teplota odpařování je -46,5 °C (R22/-40,7 °C) při jednom atmosférickém tlaku, ale teplotní rozdíl teploty přenosu tepla vzduchem chlazeného kondenzátoru se obvykle užívá Asi 10 °C (teplotní rozdíl mezi výparníkem a vnitřním boxem v cyklu nuceného chlazení vzduchem), což znamená, že v krabici lze vytvořit pouze nízkou teplotu -36,5 °C. R404A lze samozřejmě ochladit snížením odpařovací tlak kompresoru. Nejnižší teplota odpařování chladiva se sníží na -50 °C; pro dosažení nízké teploty -50 °C a nižší musí být proto k vytvoření nízké teploty -50 °C až -80 °C použit kaskádový chladicí cyklus chladiva se střední teplotou a chladiva s nízkou teplotou. Nízkoteplotní chladiva obvykle používají R23, která má teplotu odpařování -81,7 °C při jednom atmosférickém tlaku.
2. Omezení poměru tlaku jednostupňového cyklu chlazení stlačených par
Minimální teplota odpařování jednostupňové chladničky pro kompresi par závisí především na kondenzačním tlaku a kompresním poměru. Kondenzační tlak chladiva je určen typem chladiva a teplotou environmentálního média (jako je vzduch nebo voda). Za normálních okolností se pohybuje v rozmezí 0,7 ~ 1,8Mpa a kompresní poměr souvisí s kondenzačním tlakem a tlakem odpařování. Když je kondenzační tlak konstantní, jak se snižuje teplota odpařování, snižuje se také tlak odpařování, takže se zvyšuje kompresní poměr, což způsobí, že kompresor S tím, jak se zvyšuje teplota výfuku, se mazací olej ztenčí a podmínky mazání se zhorší. V závažných případech může dojít k tvorbě uhlíku a tahání lahví; na druhé straně zvýšení kompresního poměru způsobí snížení koeficientu dodávky vzduchu kompresoru a snížení chladicí kapacity, tím dále se skutečný proces komprese odchyluje od isentropního procesu, zvyšuje se spotřeba energie kompresoru, snižuje se koeficient chlazení a snižuje se ekonomika. Dojde k následujícím účinkům.
3. U chladiva snižte teplotu odpařování, tím nižší je odpařovací tlak. Příliš nízký odpařovací tlak může někdy kompresoru ztížit vdechování nebo umožnit vstup vnějšího vzduchu do chladicího systému.
4. Když je teplota odpařování příliš nízká, některá běžně používaná chladiva dosáhla teploty mrazu a průtok a cirkulaci chladiva nelze realizovat.
5. Tlak odpařování se snižuje, zvyšuje se specifický objem chladiva, snižuje se hmotnostní průtok chladiva a výrazně se snižuje chladicí kapacita. Aby se dosáhlo požadované chladicí kapacity, musí se zvýšit objem sání, takže kompresor je příliš objemný.
6. Omezení odvodu tepla kompresorové cívky
Když jednostupňový kompresor pracuje, teplota je kolem -35 °C, protože cívka kompresoru je dutá uprostřed kompresoru, což způsobuje problém. Při -35 °C je nízký tlak kompresoru zápornou hodnotou, to znamená, že je vytvořeno vakuum, takže teplo v horní části cívky nelze rozptýlit, takže povrch kompresoru je velmi chladný, ale ve skutečnosti je teplota uvnitř velmi vysoká (protože vakuum je nejlepší tepelně izolační médium).
Z výše uvedeného nelze vidět, že zkouška konstantní teploty a vlhkosti může přijmout jednostupňový chladicí cyklus nebo systém kaskádového chladicího cyklu pro model -40 °C, ale jednostupňový chladicí cyklus závisí na snížení stupně otevření expanzního ventilu kompresoru, aby se snížilo omezení průtoku chladiva, aby se snížil odpařovací tlak (asi 0,7 atmosféry) , čímž se získá nižší teplota odpařování. Tato konstrukce je dosažena na úkor chladicí kapacity systému (chladicí kapacita je pouze o standardním 0,7-0,8), Což vede k nízké účinnosti chlazení a zvýšení zatížení kompresoru a je snadné způsobit přehřátí kompresorové cívky, což ovlivňuje životnost kompresoru.