● Dva jednostupanjska rashladna sustava kaskadno hlađenje
● Dvostupanjski ciklus kaskadnog hlađenja kompresijskog sustava
● Ternarni kaskadni ciklus hlađenja
S obzirom na nisku temperaturu ispod -20 °C, usvojen je sustav kaskadnog rashladnog ciklusa i razlog korištenja dvostupanjskog ciklusa kaskadnog hlađenja kompresije za dobivanje niske temperature:
1. Ograničenja toplinskih fizikalnih svojstava rashladnih smješaka
Rashladno sredstvo srednje temperature koje se koristi u jednostupanjskom ciklusu hlađenja stroja za ispitivanje konstantne temperature i vlažnosti u osnovi je R404A, a temperatura isparavanja mu je -46,5 °C (R22/-40,7 °C) pri jednom atmosferskom tlaku, ali se temperaturna razlika u temperaturi prijenosa topline kondenzatora hlađenog zrakom obično uzima oko 10 °C (temperaturna razlika između isparivača i unutarnje kutije pod ciklusom hlađenja prisilnim zrakom), što znači da se u kutiji može proizvesti samo niska temperatura od -36,5 °C. Naravno, R404A se može ohladiti smanjenjem tlaka isparavanja kompresora. Najniža temperatura isparavanja rashladnog sredstva smanjena je na -50 °C; stoga se za postizanje niske temperature od -50 °C i niže mora koristiti kaskadni ciklus hlađenja rashladnog sredstva srednje temperature i rashladnog sredstva niske temperature za proizvodnju niske temperature od -50 °C do -80 °C. Niskotemperaturna rashladna sredstva obično koriste R23, koji ima temperaturu isparavanja od -81,7 °C pod jednim atmosferskim tlakom.
2. Ograničenje omjera tlaka jednostupanjskog ciklusa hlađenja komprimirane pare
Minimalna temperatura isparavanja jednostupanjskog hladnjaka za kompresiju pare uglavnom ovisi o njegovom omjeru kondenzacijskog tlaka i kompresije. Kondenzacijski tlak rashladnog sredstva određen je vrstom rashladnog sredstva i temperaturom ekološkog medija (kao što su zrak ili voda). U normalnim okolnostima , To je u rasponu od 0,7 ~ 1,8Mpa, a omjer kompresije povezan je s kondenzacijskim tlakom i tlakom isparavanja. Kada je kondenzacijski tlak konstantan, kako se temperatura isparavanja smanjuje, smanjuje se i tlak isparavanja, tako da se povećava omjer kompresije, što će uzrokovati kompresor Kako se temperatura ispuha povećava, ulje za podmazivanje postaje tanje, a uvjeti podmazivanja postaju sve gori. U teškim slučajevima može doći do stvaranja ugljika i povlačenja cilindra; s druge strane, povećanje omjera kompresije uzrokovat će smanjenje koeficijenta isporuke zraka kompresora i smanjenje kapaciteta hlađenja, što dalje stvarni proces kompresije odstupa od izentropnog procesa, povećava se potrošnja energije kompresora, smanjuje se koeficijent hlađenja, a gospodarstvo se smanjuje. Pojavit će se sljedeći efekti.
3. Za svako rashladno sredstvo, što je niža temperatura isparavanja, to je niži tlak isparavanja. Prenizak tlak isparavanja ponekad može otežati udisanje kompresora ili dopustiti ulazak vanjskog zraka u rashladni sustav.
4. Kada je temperatura isparavanja preniska, neka često korištena rashladna sredstva dosegla su temperaturu smrzavanja, a protok i cirkulacija rashladnog sredstva ne mogu se ostvariti.
5. Tlak isparavanja se smanjuje, specifični volumen rashladnog sredstva se povećava, smanjuje se protok mase rashladnog sredstva, a kapacitet hlađenja se uvelike smanjuje. Da bi se dobio potreban kapacitet hlađenja, volumen usisavanja mora se povećati, što kompresor čini previše glomaznim.
6. Ograničenje rasipanja topline kompresorske zavojnice
Kada jednostupanjski kompresor radi, temperatura je oko -35 ° C, jer je zavojnica kompresora izdubljena u sredini kompresora, što uzrokuje problem. Na -35 °C nizak tlak kompresora je negativna vrijednost, odnosno stvara se vakuum, tako da se toplina na vrhu zavojnice ne može raspršiti, tako da je površina kompresora vrlo hladna, ali zapravo je unutarnja temperatura vrlo visoka (jer je vakuum najbolji medij toplinske izolacije).
Iz navedenog se može vidjeti da test konstantne temperature i vlažnosti može usvojiti jednostupanjski ciklus hlađenja ili kaskadni sustav ciklusa hlađenja za model -40 °C, ali jednostupanjski ciklus hlađenja oslanja se na smanjenje stupnja otvaranja ekspanzijskog ventila kompresora kako bi se smanjilo ograničenje protoka rashladnog sredstva koristi se za smanjenje tlaka isparavanja (oko 0,7 atmosfera) , čime se dobiva niža temperatura isparavanja. Ovaj dizajn se postiže na štetu rashladnog kapaciteta sustava (kapacitet hlađenja je samo oko standardnih 0,7-0,8), Što rezultira niskom učinkovitošću hlađenja i povećanjem opterećenja kompresora, a lako je uzrokovati pregrijavanje zavojnice kompresora, što utječe na vijek trajanja kompresora.