低温制冷综合试验台的研究与探讨

　　制冷是指用人工的方法在一定的时间和空间内将物体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持这个温度。在不同的对象或在不同的领域中，低温制冷有着不同的定义：对于空调装置，0℃的冷水或乙二醇溶液就可以认为是低温;在低温学领域中，当装置温度在-40～-50℃时才被认为是低温[1]。所研制的低温制冷综合试验台，通过单级压缩蒸气制冷循环和对风洞内空气的温度、湿度和风速的处理控制装置，可以在一定的实验区域内达到恒温、恒湿和恒风速的实验环境，最低温度可达-35℃，并在较大的温度范围内进行调整，相对湿度范围在0～100%，风速范围在0～4m/s。可满足民用、商用制冷装置所能达到的环境要求，为制冷设备、空调器冷却设备的性能测试和在线实验提供实验条件，同时也为低温工况下蒸发器结霜融霜的特性研究[2-4]、蒸发器与风机的匹配研究提供了条件[5]，而且还可以对食品冻藏保鲜特性进行实验。

　　建成后的低温制冷综合试验台具有较强的综合性，学生可利用试验台进行制冷系统的运行培训、设备的故障诊断与分析，也可对感兴趣的科研项目进行综合型、创新型、研究型实验，提高学生实际动手能力、分析解决实际问题能力和创新意识;教师可以在其提供的温度湿度、空气风速、可调的环境中进行多种科研项目的研究。

　　1 低温制冷综合试验台的研制

　　1.1 低温制冷综合试验台简介

　　试验台由低温风洞系统、制冷循环系统、测量系统和控制系统组成(如图1所示)。制冷循环系统直接给低温风洞系统供冷，来获得低温工况(-35℃);低温风洞系统由风洞本体、送风系统、空气加热系统、空气加湿系统组成;控制系统由闭路回路和各种执行机构组成;测量系统由各种传感器、数据采集仪等组成。空气流过蒸发器表面，获得低温空气;依次流过加热器、加湿器，获得一定温度和湿度的空气;经过整流栅格，获得速度分布较为均匀的空气，到达实验区。待工况稳定后，可通过调节变频风机的转速来调节实验区的风速。

　　1.2 制冷循环系统

　　液体蒸发式制冷循环系统主要由压缩机、冷凝器、毛细管(节流阀)、蒸发器四大部件组成[6]。

　　(1)采用的制冷剂R407c，是由R32制冷剂和R125制冷剂再加上R134a制冷剂按一定的比例混合而成，是一种不破坏臭氧层的环保制冷剂。

　　(2)采用与R407c互溶的润滑油(POE油)。

　　(3)直接选用进口R407c压缩机[7]。

　　(4)采用空气强制对流风冷式冷凝器。

　　(5)采用热力膨胀阀，实现从冷凝压力至蒸发压力的压降，同时控制制冷剂的流量。