自动复叠蒸发冷凝器参数变化影响的研究

　　自动复叠制冷循环是混合制冷剂的多级分凝循环,系统只需要一台压缩机,可同时充注2种或多种制冷剂,它们在相同的冷凝压力和蒸发压力下工作,利用非共沸混合制冷剂在相平衡时气、液相成分不同的特点,工作中混合制冷剂自动分凝分离,分别工作完成复叠制冷。由于自动复叠系统具有较大的工作温区[1],因此,无论是在普冷领域还是在低温医学中血浆、疫苗保存及生物领域中遗传酶、培养基、生物标本保存等深冷领域,都具有比较大的使用价值。

　　自动复叠制冷循环因结构简单、性能可靠而引起广泛的关注。对它的研究主要集中在优化系统流程和混合制冷剂这2个方面,在循环优化方面,主要是对现有的循环加以改进,改进方式直接影响到系统的COP值。

　　1 蒸发冷凝器的结构形式

　　蒸发冷凝器是低温制冷系统中的热交换设备,是自动复叠制冷循环中必不可少的换热设备之一。蒸发冷凝器的作用是高温制冷剂蒸发使低温制冷剂冷凝,它既是高温级的蒸发器,又是低温级的冷凝器。

　　按其结构来分,蒸发冷凝器主要有3种形式:立式壳管式、立式盘管式和套管式[2]。

　　1. 1 立式壳管式蒸发冷凝器

　　立式壳管式蒸发冷凝器的结构与一般壳管式冷凝器基本相同。在这种蒸发冷凝器中,高温级的制冷剂液体在管内吸热蒸发,低温级的制冷剂蒸气在管外放热冷凝。该蒸发冷凝器的结构简单,但高温级的制冷剂充注量大,且液体静压力对蒸发温度的影响较大。

　　1. 2 立式盘管式蒸发冷凝器

　　立式盘管式蒸发冷凝器在圆形的壳体中装有一组套在一起的盘管。

　　当蒸发冷凝器工作时,高温级制冷剂液体从壳体一侧上端的进液管经分液器分4路进入盘管,吸热蒸发后,蒸气从该侧下端的出气管引出;低温级制冷剂蒸气从顶部进气管进入,在盘管外冷凝后由底部出液管流出。

　　1. 3 套管式蒸发冷凝器

　　套管式蒸发冷凝器与套管式冷凝器相似,它由2根直径不同的铜管套在一起后弯曲而成。在这种蒸发器中,高温级制冷剂在内管中蒸发汽化,低温级制冷剂在内管与外管之间放热冷凝。尽管这种蒸发冷凝器的结构简单,加工方便,但其金属消耗量较大,因此只适用于小型低温设备。

　　笔者所研究的自动复叠制冷系统中采用的就是套管式蒸发冷凝器。

　　2 试验研究与数据分析

　　本试验台搭建好以后,进行一系列试验研究,主要针对单级压缩单级分凝的自动复叠制冷循环中蒸发冷凝器的温度变化对系统其他部分的影响,并对数据进行分析,从而找出设计中合理的部分和存在的问题,为今后的深入探讨与研究奠定一定的基础。