【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制冷，具体涉及一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统、快速温变试验箱及运行方法。
技术介绍
1、近年来，随着社会的进步和科技的发展，越来越多的领域如航空航天、低温医疗、冷冻干燥和电工电子等对于不同温度低温环境的需求不断增加。针对-40℃～-80℃的制冷温区，目前广泛采用的混合工质多为二元或者三元混合物，三元以上的混合物制冷剂研究相对较少。采用多元混合工质可以充分发挥不同组元在不同温区的制冷效应，提高系统热力学匹配和整体性能，同时，多元非共沸混合工质节流制冷系统在加快降温速度和获得更低制冷温度方面优势显著，这使得使用多元混合工质的制冷系统在温变试验等对降温速度变化有特殊需求的设备中具有巨大的应用潜力，快速温变试验箱是一种为被测试对象提供高温和低温环境的工业设备，主要用于仪器仪表和机械零部件的老化、热胀冷缩等性能测试，根据测试需求，快速温变试验箱需要为被测试对象提供不同的制冷温度和降温速度，应用非常广泛。
2、目前市场上的快速温变试验箱一般采用两级复叠制冷循环系统，受限于低温级循环制冷工质的制冷能力，系统在-40℃以下的降温速度较慢。为了提高快速温变试验箱在-40℃以下制冷温度的降温速度，可以使用多元非共沸混合工质节流制冷系统，但由于多元工质热物性差别较大，且与系统多部件配置参数和运行参数密切耦合，多元非共沸混合工质节流制冷系统运行特性依然不够明晰，控制策略还需要进一步深入探讨。
3、目前国内外诸多研究人员对混合工质低温制冷系统的研究主要集中在如何选择合适的混合制冷剂实现不同制冷温度的制冷
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统、快速温变试验箱及运行方法，以克服上述现有技术中的不足。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，包括：压缩机，压缩机的排气口与冷凝器的入口相连通，冷凝器的出口与回热器高压侧的入口相连通，回热器高压侧的出口分别与多路毛细管的入口相连通，毛细管的出口与蒸发器的入口相连通，蒸发器的出口与回热器低压侧的入口相连通，回热器低压侧的出口与压缩机的吸气口相连通；冷凝器的出口与压缩机的吸气口之间接用于储存和释放制冷剂的膨胀罐；制冷剂为由r245fa、r1234yf、r125、r23、r14组成的混合工质。
3、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
4、进一步，制冷剂的充注量为5.00kg～9.00kg。
5、进一步，压缩机运行排气压力为1.65mpa～2.25mpa，压比范围为3～10。
6、进一步，蒸发器采用风冷翅片管式蒸发器，换热面积为2.50m2～3.50m2，管路型式为等边三角形叉排管布置，单管有效长度为0.75m，铜管外径9.52mm，管间距25.00mm，翅片间距4.00mm，翅片厚度0.18mm，管排布置为5排×8根管。
7、进一步，冷凝器采用风冷翅片管式冷凝器，冷凝器换热面积为20m2～30m2，管外径为9.52mm，管排布置为5排×22根管，翅片管型式为等边三角形叉排布置。
8、进一步，采用套管形式换热器，每组16根φ3mm铜管套入φ19.05mm铜管内，共8组，总换热面积5m2～7m2。
9、进一步，回热器高压侧的出口与蒸发器的入口之间具有三路并联布置的毛细管，单根毛细管的外径为6.35mm，长度为500mm，三路毛细管中其中两路上设有与控制器电连接的电磁阀。
10、更进一步，压缩机的排气口及吸气口处均设有温度传感器和压力传感器，回热器高压侧的入口、出口以及低压侧的入口、出口处均设有温度传感器和压力传感器，蒸发器的入口处设有温度传感器和压力传感器；膨胀罐的入口及出口处均设有电磁阀和压力传感器，温度传感器、压力传感器和电磁阀分别与控制器电连接。
11、基于上述技术方案，本专利技术还提供一种快速温变试验箱，包括：箱体，以及设置在箱体内并对其内部温度进行调节的主动电加热温控系统和多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统设置在箱体上。
12、进一步，开启一路毛细管，压缩机运行排气压力为2.25mpa，混合工质r245fa、r1234yf、r125、r23、r14的配比为22.62％、14.28％、17.86％、21.43％、23.81％，充注量为8.40kg。
13、基于上述技术方案，本专利技术还提供一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环运行方法，其采用如上述多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，具体流程如下：
14、以r245fa、r1234yf、r125、r23、r14组成的混合工质作为制冷剂注入系统中；
15、系统启动，低压的过热气相制冷剂经过压缩机压缩后变成高温高压的过热气相制冷剂，启动初期，压缩机排气压力迅速升高，当排气压力超过最高压力时，部分制冷剂从压缩机排气侧进入膨胀罐，当排气压力低于最高压力时，阀关闭，系统正常运行；当排气压力低于所设定的最低运行压力时，膨胀罐向系统补气的电磁阀开启，膨胀罐中的制冷剂部分补充到压缩机的吸气侧；
16、随后进入冷凝器被部分冷凝，具有较大干度的气液两相制冷剂再进入回热器的高压侧与来自蒸发器的低温制冷剂进行换热，达到过冷状态；
17、过冷制冷剂进入毛细管节流，降温降压，变成具有较小干度的气液两相制冷剂，然后进入蒸发器发生相变吸热，产生制冷效应；
18、在蒸发器出口制冷剂为具有较大干度的气液两相状态，然后进入回热器的低压侧，吸收热量变成具有一定过热度的低压气相制冷剂；
19、最后再进入压缩机的吸气口，完成一个完整循环，多次循环，以实现制冷。
20、本专利技术的有益效果是：
21、1)所建立的单级压缩回热节流制冷循环系统中，在系统启动初期，低沸点工质r23和r14不容易液化，导致系统排气压力较高，过高的排气压力会造成压缩机故障，系统无法稳定可靠运行，因此，系统配置具有足够大容积的膨胀罐，启动初期，压缩机排气压力超过限定值时，迁移到高压侧的过量制冷剂可以进入膨胀罐以降低排气压力，避免压缩机故障，保证系统稳定可靠运行，此外，还可以使得制冷剂充注量对系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，包括：压缩机(1)，所述压缩机(1)的排气口与冷凝器(2)的入口相连通，所述冷凝器(2)的出口与回热器(3)高压侧的入口相连通，所述回热器(3)高压侧的出口分别与多路毛细管(4)的入口相连通，所述毛细管(4)的出口与蒸发器(5)的入口相连通，所述蒸发器(5)的出口与所述回热器(3)低压侧的入口相连通，所述回热器(3)低压侧的出口与压缩机(1)的吸气口相连通；所述冷凝器(2)的出口与所述压缩机(1)的吸气口之间接用于储存和释放制冷剂的膨胀罐(6)，所述制冷剂为由R245fa、R1234yf、R125、R23、R14组成的混合工质。
2.根据权利要求1所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述制冷剂的充注量为5.00kg～9.00kg。
3.根据权利要求2所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述压缩机(1)运行排气压力为1.65MPa～2.25MPa，压比范围为3～10。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种多元混合工质单级压缩回热节
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述冷凝器(2)采用风冷翅片管式冷凝器，冷凝器(2)换热面积为20m2～30m2，管外径为9.52mm，管排布置为5排×22根管，翅片管型式为等边三角形叉排布置。
6.根据权利要求2所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述回热器(3)采用套管形式换热器，每组16根φ3mm铜管套入φ19.05mm铜管内，共8组，总换热面积5m2～7m2。
7.根据权利要求2所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述回热器(3)高压侧的出口与所述蒸发器(5)的入口之间具有三路并联布置的毛细管(4)，单根毛细管(4)的外径为6.35mm，长度为500mm，三路毛细管(4)中其中两路上设有与控制器电连接的电磁阀。
8.一种快速温变试验箱，其特征在于，包括：箱体，以及设置在箱体内并对其内部温度进行调节的主动电加热温控系统和如权利要求1～7任一项所述多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，所述多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统设置在箱体上。
9.根据权利要求8所述的一种快速温变试验箱，其特征在于，开启一路所述毛细管(4)，所述压缩机(1)运行排气压力为2.25MPa，混合工质R245fa、R1234yf、R125、R23、R14的配比为22.62％、14.28％、17.86％、21.43％、23.81％，充注量为8.40kg。
10.一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环运行方法，其特征在于，采用如权利要求1～7任一项所述多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，具体流程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，包括：压缩机(1)，所述压缩机(1)的排气口与冷凝器(2)的入口相连通，所述冷凝器(2)的出口与回热器(3)高压侧的入口相连通，所述回热器(3)高压侧的出口分别与多路毛细管(4)的入口相连通，所述毛细管(4)的出口与蒸发器(5)的入口相连通，所述蒸发器(5)的出口与所述回热器(3)低压侧的入口相连通，所述回热器(3)低压侧的出口与压缩机(1)的吸气口相连通；所述冷凝器(2)的出口与所述压缩机(1)的吸气口之间接用于储存和释放制冷剂的膨胀罐(6)，所述制冷剂为由r245fa、r1234yf、r125、r23、r14组成的混合工质。
2.根据权利要求1所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述制冷剂的充注量为5.00kg～9.00kg。
3.根据权利要求2所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述压缩机(1)运行排气压力为1.65mpa～2.25mpa，压比范围为3～10。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述蒸发器(5)采用风冷翅片管式蒸发器，换热面积为2.50m2～3.50m2，管路型式为等边三角形叉排管布置，单管有效长度为0.75m，铜管外径9.52mm，管间距25.00mm，翅片间距4.00mm，翅片厚度0.18mm，管排布置为5排×8根管。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种多元混合工质单级压缩回热节流制冷循环系统，其特征在于，所述冷凝器...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪静，
申请(专利权)人：武汉克莱美特环境设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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