改进的R23/R134a自复叠制冷系统实验研究

　　自复叠制冷(auto-cascade refrigeration,ACR)是实现-40~-150e温区制冷的一种方式。为了了解自复叠制冷系统的实际特性,须要展开相关实验研究,从实验研究中获得的数据和结论,可以为该系统的应用奠定基础。实验研究的结果可以对理论分析结果进行验证。

　　1 系统介绍

　　笔者所研究的自复叠制冷系统试验台是自行设计并安装的,详细内容可参考文献[1]。系统循环主要包括压缩机、冷凝器、气液分离器、蒸发冷凝器、膨胀容器、蒸发器、分凝器、毛细管节流装置、安全阀、电磁阀等部件。循环流程见图1。

　　2 系统的排空与制冷剂的充注

　　系统安装时在压缩机吸气管上留有3个工艺接口,用于抽真空、充注制冷剂等。待系统安装完成后,充注制冷剂前,须要检查整个系统是否有渗漏现象。由于系统内各主要设备在制造时已经进行过保压检漏工作,所以系统安装完成后的检漏工作主要是针对各部件的连接处以及管路焊接处进行的。本实验系统结构较为复杂,且管路中接入多个视液镜,接头和焊点繁多,也增加了出现泄漏点的可能性。

　　向管路内充注氮气,加压至2.0MPa,将肥皂水涂于各接头处,观察是否有气泡产生。如有气泡产生则说明该处接头存在漏气现象,须重新焊接或旋紧。如无上述现象则待管路内压力平衡,且温度与环境温度平衡后记录管路内压力,静置保持24h后观察系统内压力是否下降,若压力没有下降,认为管路的密闭性满足要求。

　　进行下一步制冷剂充注工作之前,须放掉系统中的氮气,对系统管路抽真空处理,待系统内压力逐渐趋于稳定并保持一段时间后,充注少部分R134a,稀释管路内剩余气体,继续抽真空,直至系统内压力稳定在一个最小值为止。

　　R23属于低温制冷剂,R134a属于中温制冷剂,相同温度下前者饱和压力远高于后者,因此,系统先充注R134a,再充注R23。受到实验条件限制,没有大量程电子秤,因此使用老式磅秤配合砝码来确定充入制冷系统工质的具体质量[2]。

　　混合工质充注步骤:

　　1)将R134a气瓶置于磅秤上,连接充气管,打开钢瓶阀门;

　　2)调节磅秤至平衡后,将砝码放置在秤盘上(砝码质量与所须充注工质的质量相等);

　　3)开始充气,由于充入管路的为气相制冷剂,

　　该过程中可能因压力平衡而无法继续充注,此时须开启系统压缩机,降低吸气管内压力,使制冷剂能够继续充入;

　　4)当磅秤恢复平衡时,关闭阀门,停止充气;

　　5)换上R23气瓶,并重复上述步骤;

　　6)完成充气过程后须将充气管从制冷系统上拆下,以免漏气。