快速溫變試驗箱的制冷系統原理

更新時間：2025-11-06

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快速溫變試驗箱的制冷系統是實現低溫環境模擬與快速溫變的核心，其運行基于蒸汽壓縮式制冷循環，通過制冷劑的相變傳遞熱量，滿足設備對 - 70℃至 150℃（常規范圍）內快速降溫與恒溫控制的需求。

系統核心由四大部件構成：壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器，形成密閉循環回路。壓縮機作為動力源，將低溫低壓的氣態制冷劑（如 R404A、R507）壓縮為高溫高壓氣體，此過程通過機械能轉化為制冷劑熱能，為熱量轉移提供動力。高溫高壓氣體隨后進入冷凝器，在風機或冷卻水作用下，制冷劑釋放熱量，冷凝為中溫高壓的液態，熱量被外界冷卻介質帶走，完成 “放熱" 環節。

液態制冷劑經干燥過濾器去除水分與雜質后，進入膨脹閥。膨脹閥通過節流作用，使中溫高壓液態制冷劑迅速降壓，變為低溫低壓的氣液混合物，為后續吸熱做準備。隨后，氣液混合態的制冷劑進入試驗箱內膽中的蒸發器，蒸發器通過翅片與箱內空氣進行熱交換，制冷劑吸收空氣中的熱量，蒸發為低溫低壓氣態，同時箱內空氣溫度快速降低，實現 “吸熱" 降溫。最后，氣態制冷劑重新回到壓縮機，開啟下一輪循環，形成持續制冷過程。

為適配快速溫變需求，系統常采用雙級壓縮或復疊式制冷設計。雙級壓縮通過兩臺壓縮機分級壓縮，降低單臺壓縮機負荷，提升低溫工況下的制冷效率；復疊式制冷則通過高溫級與低溫級兩個獨立循環，采用不同沸點的制冷劑，突破單一制冷劑的制冷溫度限制，滿足深低溫與快速降溫要求。此外，制冷系統與加熱系統、風道系統協同工作，通過 PLC 控制系統精準調節制冷劑流量、壓縮機啟停與風機轉速，實現溫變速率 0.5-20℃/min 的精準控制，保障試驗環境的穩定性與可靠性。

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