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公司:深圳市科力易翔儀器設(shè)備有限公司
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  • -86℃低溫冰箱實(shí)驗(yàn)說(shuō)明
  • 點(diǎn)擊次數(shù):2289 發(fā)布時(shí)間:【2014-10-21】
  • -86℃低溫冰箱實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

    低溫冷柜( 冰箱) 在醫(yī)療、科研、生物技術(shù)等領(lǐng)域中,被廣泛用于低溫環(huán)境的制備和物質(zhì)的低溫儲(chǔ)
    存。近些年來(lái),隨著生命科學(xué)和生物基因技術(shù)的日益興起,低溫冷柜產(chǎn)品需求量呈逐年上升趨勢(shì)。
    目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的有 -40℃、-65℃、-86℃、-105℃ 、-135℃ 、-150℃ 等規(guī)格,其

    中 -86℃ 的低溫醫(yī)用冷柜需求zui大。低溫冷柜的蒸發(fā)溫度遠(yuǎn)低于家用冰箱的蒸發(fā)溫度,因此制

    冷系統(tǒng)大多使用較復(fù)雜的復(fù)疊制冷系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)對(duì)低溫冷柜產(chǎn)品需求量巨大,但現(xiàn)階段國(guó)產(chǎn)低溫冷柜

    *低,技術(shù)相對(duì)落后,因此有必要進(jìn)行相關(guān)研究,開發(fā)具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)學(xué)者

    對(duì)低溫冷柜的制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、箱體的優(yōu)化設(shè)計(jì)、制冷劑的選擇以及新的制冷技術(shù)的應(yīng)用等做了大量的

    研究工作。由于醫(yī)用低溫冷柜柜內(nèi)外溫差較大,因此柜內(nèi)的溫度分布通常不均勻,嚴(yán)重影響保存物的

    品質(zhì)和安全。本文針對(duì)柜內(nèi)溫度分布特性,通過(guò)換熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),達(dá)到滿足箱內(nèi)溫度分布要求。
    1 換熱系統(tǒng)優(yōu)化與性能實(shí)驗(yàn)條件為了獲得 -86℃的低溫環(huán)境,低溫冷柜制冷系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的復(fù)疊

    式制冷系統(tǒng)。由于原設(shè)計(jì)中柜內(nèi)溫度分布不均,因此在設(shè)計(jì)上對(duì)于柜壁內(nèi)的銅管分布采用了“上密下

    疏"的排布形式,并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了性能測(cè)試。為了得到低溫冷柜內(nèi)的溫度分布情況,結(jié)合低冷柜的冷儲(chǔ)特點(diǎn),將箱內(nèi)從上至下平均分成 4 部分,分別在每部分的中心位置布有一個(gè)感溫點(diǎn); 同時(shí),低溫冷柜的中心位置及低溫冷柜自身的溫度控制點(diǎn)也是要檢驗(yàn)的對(duì)象,所以在這兩個(gè)位置分別布有一個(gè)感溫點(diǎn),這樣低溫冷柜內(nèi)共布有 6 個(gè)感溫點(diǎn)。另外,為了驗(yàn)證低溫冷柜的整體性能,還分別在高、低溫級(jí)壓縮機(jī)出、入口級(jí)及蒸發(fā)器的出入口
    布有感溫點(diǎn),以了解這幾個(gè)位置的溫度情況。箱內(nèi)各溫度檢測(cè)點(diǎn)具體分布情況如圖 1 所示。

    2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析
    為了系統(tǒng)地研究低溫冷柜的冷卻性能,對(duì)冷柜進(jìn)行了空負(fù)荷溫控循環(huán)實(shí)驗(yàn)和空負(fù)荷降溫速度實(shí)
    驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)分析如下。
    2. 1 空負(fù)荷溫控循環(huán)實(shí)驗(yàn)
    低溫冷柜與其他普通冷柜一樣,箱內(nèi)各點(diǎn)的溫度分布情況很重要,為了檢驗(yàn)箱內(nèi)的溫度分布情
    況,首先要進(jìn)行空負(fù)荷溫控循環(huán)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件: 低溫冷柜的工作環(huán)境溫度設(shè)定為30℃ ,低溫冷

    柜的溫度柜的溫度控制器設(shè)定溫度為- 80℃ 。壓縮機(jī)各點(diǎn)及蒸發(fā)器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線如圖 2 ~ 圖 7

    所示。低溫冷柜內(nèi)各點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖 8 ~ 圖 13 所示。

    分析可知: 低溫冷柜在設(shè)定 -80℃時(shí),蒸發(fā)器的進(jìn)口溫度在 - 84℃ 左右,出口溫度在 - 72℃ 左
    右,說(shuō)明制冷劑在蒸發(fā)器中的相變過(guò)程是合適的,并沒(méi)有在剛剛進(jìn)入蒸發(fā)器就開始蒸發(fā)或者是在離
    開蒸發(fā)器制冷還沒(méi)有*蒸發(fā)的現(xiàn)象,同時(shí)也說(shuō)明制冷劑的灌注量是適合的。柜內(nèi)各點(diǎn)的溫度都在
    ( -80 ±5) ℃的溫度范圍內(nèi)波動(dòng),符合被存放物品的保存要求。從溫度分布來(lái)看,溫度zui低點(diǎn)并沒(méi)有
    出現(xiàn)在柜內(nèi)的zui底層,溫度zui高點(diǎn)也并沒(méi)有出現(xiàn)在柜內(nèi)的zui高處,這表明上疏下密的盤管方式改善了
    低溫冷柜內(nèi)冷氣下沉熱氣上升的現(xiàn)象,使箱內(nèi)的溫度分布趨于平衡。
    2. 2 空負(fù)荷降溫速度實(shí)驗(yàn)
    為了驗(yàn)證低溫冷柜的降溫性能,通過(guò)低溫冷柜的空負(fù)荷降溫實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
    實(shí)驗(yàn)條件: 低溫冷柜的工作環(huán)境溫度設(shè)定為30℃ ,電壓為 220V /50Hz,箱內(nèi)空負(fù)荷,通過(guò)箱體的
    溫度控制器設(shè)定箱體處于拉低溫狀態(tài)。待低溫冷柜運(yùn)行 510min 后,記錄各檢測(cè)點(diǎn)的溫度。
    壓縮機(jī)各點(diǎn)及蒸發(fā)器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線如圖14 ~ 圖 19 所示。低溫冷柜內(nèi)各點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖
    20 ~ 圖 25 所示。

    分析可知: 510min 到達(dá)時(shí),各檢測(cè)點(diǎn)的溫度均在 -86℃以下,溫度zui高點(diǎn)為 -87. 18℃,溫度zui低
    點(diǎn)為 -87. 94℃,兩點(diǎn)的溫差很小,只在 1℃ 以內(nèi),達(dá)到了保證特征點(diǎn)溫度溫度 -86℃的要求。另外
    一方面,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,溫度在低溫冷柜內(nèi)是從上至下,由低至高進(jìn)行分布的,也體現(xiàn)出了蒸
    發(fā)盤管“上密下疏"的排布特點(diǎn)。通過(guò)降溫速度實(shí)驗(yàn),可以看出: 箱內(nèi)的各檢測(cè)點(diǎn),在 510min 以內(nèi)均可

    以達(dá)到 - 86℃以下。說(shuō)明低溫冷柜溫度分布滿足了設(shè)計(jì)要求。同時(shí),箱內(nèi)溫度自上而下由低到高的分

    布特性,也體出了箱體盤管“上密下疏"的排布特點(diǎn)。
    3 結(jié)論
    低溫冷柜( 冰箱) 被廣泛用于低溫環(huán)境的制備和物質(zhì)的低溫儲(chǔ)存。醫(yī)用低溫冷柜柜柜內(nèi)的溫度分布不均勻

    會(huì)嚴(yán)重影響保存物的品質(zhì)和安全。本研究就是針對(duì)柜內(nèi)溫度分布,對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),換熱管采

    用“上密下疏"的形式排布,并對(duì)樣機(jī)在規(guī)定條件下進(jìn)行了性能測(cè)試。
    實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
    1) 通過(guò)溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,箱內(nèi)溫度均在設(shè)定溫度值的 5℃范圍內(nèi)波動(dòng),且并沒(méi)有出
    現(xiàn)上部溫度偏高,下部溫度偏低的現(xiàn)象。說(shuō)明蒸發(fā)器工質(zhì)“上進(jìn)下出"的流動(dòng)方式以及“上密下疏"的
    排管方式,使得蒸發(fā)器盤管的大部分換熱都集中在柜內(nèi)的上部分,使得柜內(nèi)上部分的空氣先得到冷
    卻,這樣對(duì)箱內(nèi)的空氣的自然對(duì)流換熱提供了有利的條件,從而提高了箱內(nèi)溫度的均勻性。也側(cè)面反
    映出高、低溫級(jí)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器、冷凝器、蒸發(fā)冷凝器、毛細(xì)管、膨脹罐等各部件的配置都很恰當(dāng)。
    2) 通過(guò)降溫速度實(shí)驗(yàn)可以看出,箱內(nèi)的各檢測(cè)點(diǎn),在 510min 以內(nèi)均可以達(dá)到 - 86℃以下。說(shuō)
    明低溫冷柜滿足了溫度設(shè)計(jì)要求。同時(shí),箱內(nèi)溫度自上而下由低到高的分布特性,也體出了箱體盤管
    “上密下疏"的排布特點(diǎn)。

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