● Dva jednostepena rashladna sistema kaskadno ciklus hlađenja
● Dvostepeni sistem kompresije kaskadnog ciklusa hlađenja
● Ternarni kaskadni ciklus hlađenja
S obzirom na nisku temperaturu ispod -20 ℃, usvojen je kaskadni sistem ciklusa hlađenja, a razlog za upotrebu dvostepenog kompresijskog kaskadnog ciklusa hlađenja za dobivanje niske temperature:
1. Ograničenja toplotnih fizičkih svojstava rashladnih sredstava
Rashladno sredstvo srednje temperature koje se koristi u jednostepenom ciklusu hlađenja stroja za ispitivanje stalne temperature i vlažnosti u osnovi je R404A, a temperatura isparavanja mu je -46,5 ° C (R22 / -40,7 ° C) pri jednom atmosferskom pritisku, ali prijenos toplote temperaturna razlika vazdušno hlađenog kondenzatora obično se uzima oko 10 ° C (temperaturna razlika između isparivača i unutrašnje kutije u okviru ciklusa prisilnog hlađenja vazduha), što znači da se samo niska temperatura od -36,5 ° C može proizvesti u kutije. Naravno, R404A se može hladiti smanjenjem pritiska isparavanja kompresora. Najniža temperatura isparavanja rashladnog sredstva smanjena je na -50 ° C; stoga, da bi se dobila niska temperatura od -50 ° C i niža, mora se koristiti kaskadni ciklus hlađenja srednje temperaturnog rashladnog sredstva i niskotemperaturnog rashladnog sredstva za proizvodnju niske temperature od -50 ° C do -80 ° C. Rashladna sredstva sa niskom temperaturom obično koriste R23, koji ima temperaturu isparavanja -81,7 ° C pod jednim atmosferskim pritiskom.
2. Ograničenje odnosa pritiska jednostepenog ciklusa hlađenja komprimovanom parom
Minimalna temperatura isparavanja jednostepenog hladnjaka za kompresiju pare uglavnom ovisi o tlaku kondenzacije i omjeru kompresije. Kondenzacijski pritisak rashladnog sredstva određuje se prema vrsti rashladnog sredstva i temperaturi okolišnog medija (poput zraka ili vode). U normalnim okolnostima nalazi se u rasponu od 0,7 ~ 1,8Mpa, a omjer kompresije povezan je s tlakom kondenzacije i tlakom isparavanja. Kada je pritisak kondenzacije konstantan, kako se temperatura isparavanja smanjuje, smanjuje se i pritisak isparavanja, tako da se povećava stepen kompresije, što će uzrokovati kompresor Kako se temperatura izduvnih gasova povećava, ulje za podmazivanje postaje rjeđe, a uvjeti podmazivanja pogoršavaju se. U težim slučajevima može doći do stvaranja ugljika i izvlačenja cilindara; s druge strane, povećanje koeficijenta kompresije prouzročit će smanjenje koeficijenta dotoka zraka kompresora&i smanjenje rashladnog kapaciteta, što stvarniji proces kompresije odstupa od izentropnog procesa, povećava se potrošnja energije kompresora, koeficijent hlađenja se smanjuje, a ekonomija smanjuje. Pojavit će se sljedeći efekti.
3. Za bilo koje rashladno sredstvo, što je niža temperatura isparavanja, to je niži tlak isparavanja. Prenizak pritisak isparavanja ponekad može otežati kompresoru udisanje ili omogućiti ulazak vanjskog zraka u rashladni sistem.
4. Kada je temperatura isparavanja preniska, neka uobičajena sredstva za hlađenje dostigla su temperaturu smrzavanja i protok i cirkulacija rashladnog sredstva ne mogu se ostvariti.
5. Pritisak isparavanja se smanjuje, specifična zapremina rashladnog sredstva povećava, maseni protok rashladnog sredstva smanjuje i rashladni kapacitet je znatno smanjen. Da bi se dobio potreban rashladni kapacitet, mora se povećati usisna zapremina, čineći kompresor previše glomaznim.
6. Ograničenje odvođenja toplote zavojnice kompresora
Kada jednostepeni kompresor radi, temperatura je oko -35 ℃, jer je zavojnica kompresora udubljena u sredini kompresora, što uzrokuje problem. Na -35 ℃, nizak pritisak kompresora je negativna vrijednost, odnosno stvara se vakuum, tako da se toplina na vrhu zavojnice ne može rasipati, tako da je površina kompresora vrlo hladna, ali zapravo je temperatura unutra vrlo visoka (jer je vakuum najbolji medij za toplotnu izolaciju).
Iz navedenog se vidi da ispitivanje konstantne temperature i vlažnosti može usvojiti jednostepeni ciklus hlađenja ili kaskadni sistem ciklusa hlađenja za model -40 ℃, ali jednostepeni ciklus hlađenja oslanja se na smanjenje stepena otvaranja ekspanzijski ventil kompresora za smanjenje ograničenja protoka rashladnog sredstva koristi se za smanjenje pritiska isparavanja (oko 0,7 atmosfere), čime se postiže niža temperatura isparavanja. Ovaj dizajn postiže se nauštrb rashladnog kapaciteta sistema (kapacitet hlađenja je samo oko standardnih 0,7-0,8), što rezultira niskom efikasnošću hlađenja i povećanjem opterećenja kompresora, a lako je izazvati zavojnicu kompresora da se pregrije, što utječe na životni vijek kompresora.