可燃冰低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)與性能研究.pdf

1、隨著可燃冰利用技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)可以貯存和儲(chǔ)藏可燃冰的環(huán)境的要求越來越高，對(duì)貯存可燃冰環(huán)境的性能探究也達(dá)到了新的高度。所以，人們對(duì)可燃冰低溫環(huán)境貯藏空間的探究已經(jīng)被提上的研究日程，越來越多的研究所和高校開展了此類的課題。對(duì)于可以貯存可燃冰的低溫環(huán)境的研發(fā)，最為行之有效的方法就是建造超低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，由于超低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室對(duì)實(shí)驗(yàn)工況要求較高，雙級(jí)壓縮系統(tǒng)則成為了為其提供良好運(yùn)行基礎(chǔ)的重要保障。
　　低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室分為超低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，

2、低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和恒溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，分別使用的是雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)和單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)，在超低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室中可以研發(fā)可燃冰的性能。本文通過理論研究與工程實(shí)踐，對(duì)可燃冰低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了研發(fā)和性能探究。蒸汽壓縮式理論循環(huán)是本工程所采用的制冷方式，制冷系統(tǒng)分成三個(gè)部分，一個(gè)是應(yīng)用于恒溫實(shí)驗(yàn)室的單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)；另一個(gè)是應(yīng)用于超低溫實(shí)驗(yàn)室的雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)；第三個(gè)是應(yīng)用于低溫實(shí)驗(yàn)室的單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)。恒溫實(shí)驗(yàn)室的單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)使用R134a，超低

3、溫實(shí)驗(yàn)室和低溫實(shí)驗(yàn)室的雙級(jí)和單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)使用R404A。根據(jù)設(shè)計(jì)工況計(jì)算出三個(gè)實(shí)驗(yàn)室的冷負(fù)荷，并根據(jù)設(shè)計(jì)工況選型得到壓縮機(jī)、冷風(fēng)機(jī)以及冷凝器的相關(guān)參數(shù)。搭建了三個(gè)實(shí)驗(yàn)室，分別對(duì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使得三個(gè)實(shí)驗(yàn)室的溫度從環(huán)境溫度分別降低至各自的設(shè)計(jì)溫度，并在不同的實(shí)驗(yàn)室溫度的條件下記錄制冷機(jī)組的相關(guān)參數(shù)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)排氣溫度、蒸發(fā)溫度、COP、制冷量、壓縮機(jī)耗功量等參數(shù)在不同的實(shí)驗(yàn)室溫度下的變化曲線，記錄了實(shí)驗(yàn)室從

4、環(huán)境溫度降低至設(shè)計(jì)溫度所需的時(shí)間，并且對(duì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)室的送回風(fēng)溫度場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試。同時(shí)，也對(duì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)室的制冷系統(tǒng)建立了理論模型，分析制冷系統(tǒng)在不同實(shí)驗(yàn)室溫度的條件下的參數(shù)變化情況，將理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證理論模型的準(zhǔn)確性。
　　研究結(jié)果表明，制冷系統(tǒng)在測(cè)試條件下，所得到的相關(guān)參數(shù)（即恒溫實(shí)驗(yàn)室，低溫實(shí)驗(yàn)室和超低溫實(shí)驗(yàn)室的制冷量、耗功量、COP、蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)壓力、冷凝溫度、冷凝壓力等參數(shù)）可以說明制冷系統(tǒng)工作穩(wěn)定，恒溫實(shí)驗(yàn)室的

5、系統(tǒng)性能與壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家所提供的壓縮機(jī)性能比較吻合。低溫實(shí)驗(yàn)室和超低溫實(shí)驗(yàn)室的制冷量、耗功量、COP低于壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家提供的理論參數(shù)，進(jìn)一步說明了壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家提供的壓縮機(jī)理論參數(shù)存在正常偏差。外置冷風(fēng)機(jī)方式提供給實(shí)驗(yàn)室良好的環(huán)境，無論氣流組織、溫度場(chǎng)、降低噪音和減少實(shí)驗(yàn)人員吹風(fēng)感等方面都有明顯的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況低溫實(shí)驗(yàn)室采用雙級(jí)系統(tǒng)，超低溫實(shí)驗(yàn)室采用復(fù)疊式系統(tǒng)效果會(huì)更好。提高室內(nèi)環(huán)境溫度場(chǎng)精度，需要采用變頻制冷系統(tǒng)，節(jié)流機(jī)構(gòu)使