高低溫試驗(yàn)箱單機(jī)自復(fù)疊低溫制冷技術(shù)簡介

高低溫試驗(yàn)箱單機(jī)自復(fù)疊低溫制冷技術(shù)簡介

1. 技術(shù)背景

實(shí)現(xiàn)制冷溫度低于-70℃甚至-100℃以下的低溫制冷，傳統(tǒng)的復(fù)疊式（即雙級(jí)復(fù)疊或者多級(jí)復(fù)疊）制冷系統(tǒng)必須采用雙機(jī)復(fù)疊甚至三機(jī)復(fù)疊才能實(shí)現(xiàn)，如此復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)組龐大、可靠性差等問題系統(tǒng)。

現(xiàn)有-70℃~-120℃溫區(qū)的低溫制冷技術(shù)主要存在如下問題：

a）機(jī)組龐大、效率低、能耗大；

b）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大、初投資大；

c）可靠性差、使用壽命短。

1. 單機(jī)自復(fù)疊低溫制冷技術(shù)

單機(jī)混合工質(zhì)自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，將精餾裝置用于非共沸混合工質(zhì)組元以及潤滑油的汽液兩相分離過程，采用單臺(tái)普通商用空調(diào)壓縮機(jī)，通過精餾的方法巧妙的將潤滑油從低沸點(diǎn)制冷劑中分離出來，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的-120℃低溫制冷。結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、成本低、穩(wěn)定性高。

相比傳統(tǒng)雙機(jī)復(fù)疊式制冷技術(shù)，混合工質(zhì)單機(jī)自復(fù)疊低溫制冷技術(shù)具有以下優(yōu)勢：

1. 裝機(jī)成本低

單機(jī)自復(fù)疊制冷技術(shù)相比雙機(jī)復(fù)疊（-70℃）少一套壓縮機(jī)，這意味著減少了一套制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、油分離器及其他相關(guān)配件，并減少了一個(gè)用于兩級(jí)制冷復(fù)疊用的板式換熱器，這些減少的部件的成本可覆蓋單機(jī)自復(fù)疊增加的自復(fù)疊套件的成本。單機(jī)復(fù)疊的總成本基本與雙機(jī)復(fù)疊的總成本持平，且相比于制冷溫度-100℃ 甚至更低的三機(jī)復(fù)疊，單機(jī)復(fù)疊可減少兩臺(tái)壓縮機(jī)及相關(guān)配件，成本優(yōu)勢更為明顯。

1. 運(yùn)行能耗低

相同制冷溫度與降溫速率下，單機(jī)復(fù)疊低溫制冷機(jī)技術(shù)的單臺(tái)壓縮機(jī)功率低于雙機(jī)復(fù)疊兩臺(tái)壓縮機(jī)的總功率，運(yùn)行總能耗約能降低40%。以某低溫乙醇箱工程項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)目標(biāo)溫度為-70℃，對500L的酒精進(jìn)行降溫，雙機(jī)復(fù)疊需采用兩臺(tái)20匹壓縮機(jī)，而單機(jī)復(fù)疊只需采用單臺(tái)25匹壓縮機(jī)即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，總能耗得到了有效的降低。

1. 可靠性高

單機(jī)復(fù)疊制冷技術(shù)僅有一套制冷系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，部件少，因而連接管路與連接點(diǎn)少。相比雙機(jī)復(fù)疊技術(shù)，單機(jī)復(fù)疊機(jī)組焊接點(diǎn)減少了約20%，而焊點(diǎn)是影響制冷機(jī)組可靠性的重要因素，減少焊點(diǎn)可有效提高機(jī)組的長期運(yùn)行可靠性。

壓縮機(jī)為制冷機(jī)組的運(yùn)動(dòng)部件，其壽命直接關(guān)系到機(jī)組的整機(jī)使用壽命。單機(jī)復(fù)疊減少一臺(tái)壓縮機(jī)相當(dāng)于將機(jī)組中壓縮機(jī)損壞的概率減半，可有效提高機(jī)組可靠性。單機(jī)復(fù)疊增加的部件均為結(jié)構(gòu)件，不存在運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高。

1. 控制與調(diào)試簡便

雙機(jī)復(fù)疊需控制兩臺(tái)壓縮機(jī)的運(yùn)行，高溫級(jí)系統(tǒng)為低溫級(jí)系統(tǒng)提供冷量，其啟停順序以及時(shí)間需進(jìn)行很好的耦合與調(diào)試，高溫級(jí)制冷溫度需達(dá)到一定的溫度后方可啟動(dòng)低溫級(jí)，如存在一些變動(dòng)復(fù)雜的制冷要求，兩級(jí)耦合將會(huì)相當(dāng)復(fù)雜。而且高、低溫兩級(jí)系統(tǒng)的規(guī)格匹配與調(diào)試也需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)與改進(jìn)。

而單機(jī)復(fù)疊則只需對一臺(tái)壓縮機(jī)進(jìn)行控制，無需復(fù)雜的控制邏輯，且調(diào)試簡單，機(jī)組安裝與運(yùn)行操作簡單。

1. 維修維護(hù)方便

單機(jī)復(fù)疊機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單，整機(jī)部件少，布置也相對簡單，因而后期維護(hù)相對簡單，故障排除與維修也相對簡單。