●Dwa jednostopniowe systemy chłodnicze kaskadowy cykl chłodzenia
●Dwustopniowy system kompresji kaskadowy cykl chłodzenia
●Trójskładniowy kaskadowy cykl chłodzenia
Ze względu na niską temperaturę poniżej -20°C przyjmuje się kaskadowy system cyklu chłodzenia, a także powód wykorzystania dwustopniowego kaskadowego cyklu chłodzenia w celu uzyskania niskiej temperatury:
1. Ograniczenia właściwości termicznych czynników chłodniczych
Czynnik chłodniczy o średniej temperaturze stosowany w jednostopniowym cyklu chłodniczym maszyny do testowania stałej temperatury i wilgotności to zasadniczo R404A, temperatura odparowania wynosi -46,5°C (R22/-40,7°C) przy jednym ciśnieniu atmosferycznym, ale różnica temperatury przenoszenia ciepła skraplacza chłodzonego powietrzem wynosi zwykle około 10°C (różnica temperatur między parownikiem a wewnętrzną skrzynką pod wymuszonym cyklem chłodzenia powietrzem), co oznacza, że w pudełku można wytworzyć tylko niską temperaturę -36,5°C. Oczywiście R404A można schłodzić poprzez zmniejszenie ciśnienia parowania sprężarki. Najniższa temperatura parowania czynnika chłodniczego jest obniżona do -50°C; w związku z tym, aby uzyskać niską temperaturę -50°C i niższą, do wytworzenia niskiej temperatury od -50°C do -80°C należy wykorzystać kaskadowy cykl chłodniczy czynnik chłodniczy o średniej temperaturze i czynnik chłodniczy o niskiej temperaturze. Niskotemperaturowe czynniki chłodnicze zazwyczaj używają R23, którego temperatura parowania wynosi -81,7°C pod jednym ciśnieniem atmosferycznym.
2. Ograniczenie współczynnika ciśnienia w jednostopniowym cyklu chłodzenia sprężonych oparów
Minimalna temperatura parowania jednostopniowej lodówki kompresyjnej pary zależy głównie od ciśnienia kondensacji i stopnia sprężania. Ciśnienie kondensacji czynnika chłodniczego zależy od rodzaju czynnika chłodniczego i temperatury czynnika środowiskowego (takiego jak powietrze lub woda). W normalnych warunkach , Jest w zakresie 0,7 ~ 1,8 Mpa, a stopień sprężania jest związany z ciśnieniem kondensacji i ciśnieniem odparowywania. Gdy ciśnienie kondensacji jest stałe, wraz ze spadkiem temperatury parowania zmniejsza się również ciśnienie parowania, dzięki czemu zwiększa się stopień sprężania, co spowoduje wzrost sprężarki wraz ze wzrostem temperatury spalin, olej smarowy staje się cieńszy, a warunki smarowania stają się gorsze. W ciężkich przypadkach może wystąpić powstawanie węgla i ciągnięcie cylindra; z drugiej strony, wzrost współczynnika sprężania spowoduje zmniejszenie współczynnika dostarczania powietrza sprężarki i zmniejszenie wydajności chłodzenia, im dalej rzeczywisty proces sprężania odbiega od procesu izentropowego, zwiększa się zużycie energii sprężarki, zmniejsza się współczynnik chłodzenia, a gospodarka maleje. Wystąpią następujące efekty.
3. W przypadku każdego czynnika chłodniczego im niższa temperatura parowania, tym niższe ciśnienie parowania. Zbyt niskie ciśnienie parowania może czasami utrudniać wdychanie sprężarki lub dopuścić do przedostania się powietrza zewnętrznego do układu chłodniczego.
4. Gdy temperatura parowania jest zbyt niska, niektóre powszechnie stosowane czynniki chłodnicze osiągnęły temperaturę zamarzania, a przepływ i cyrkulacja czynnika chłodniczego nie mogą być zrealizowane.
5. Ciśnienie parowania spada, zwiększa się określona objętość czynnika chłodniczego, zmniejsza się przepływ masy czynnika chłodniczego, a wydajność chłodnicza jest znacznie zmniejszona. W celu uzyskania wymaganej wydajności chłodniczej należy zwiększyć objętość ssania, dzięki czemu sprężarka jest zbyt nieporęczna.
6. Ograniczenie rozpraszania ciepła cewki sprężarki
Podczas pracy sprężarki jednostopniowej temperatura wynosi około -35°C, ponieważ cewka sprężarki jest wydrążona w środku sprężarki, co powoduje problem. Przy temperaturze -35°C niskie ciśnienie sprężarki jest wartością ujemną, to jest, powstaje próżnia, dzięki czemu ciepło w górnej części cewki nie może być rozpraszane, tak aby powierzchnia sprężarki była bardzo chłodna, ale w rzeczywistości temperatura wewnątrz jest bardzo wysoka (ponieważ próżnia jest najlepszym medium izolacji cieplnej).
Z powyższego wynika, że test stałej temperatury i wilgotności może przyjąć jednostopniowy cykl chłodniczy lub kaskadowy system cyklu chłodzenia dla modelu -40°C, ale jednostopniowy cykl chłodzenia polega na zmniejszeniu stopnia otwarcia zaworu rozprężnego sprężarki w celu zmniejszenia ograniczenia przepływu czynnika chłodniczego w celu zmniejszenia ciśnienia parowania (około 0,7 atmosfer) , uzyskując w ten sposób niższą temperaturę parowania. Konstrukcja ta jest osiągana kosztem wydajności chłodzenia systemu (wydajność chłodzenia jest tylko o standardowym 0.7-0.8), w wyniku niskiej wydajności chłodzenia i zwiększenie obciążenia sprężarki, i łatwo jest spowodować przegrzanie cewki sprężarki, co wpływa na żywotność sprężarki.