1、前言

    隨著環境試驗技術的發展，對-些重要軍用設（shè）備的關鍵部件（jiàn）和電子元器件。需用到體積小、製冷（lěng）溫度低、控（kòng）製精度高的小型高低（dī）溫試驗箱。而目前我國生產的高低溫試驗箱(箱內容積小為60升)，其製冷係統均（jun1）以氟利昂作為製冷劑，且必須使用2台壓縮機，不（bú）僅體積大，而且降溫時間也比較長。為此，我們新近研製了一種容 積為30升的小型高（gāo）低溫（wēn）試驗（yàn）箱，采用非氟利昂製冷劑，單（dān）機壓縮機，不僅使製冷係（xì）統整體體積縮小，而且低溫性能良好。它可進行高溫恒（héng）溫、超低（dī）溫恒（héng）溫、高（gāo）低溫程控循環試驗。該設備（bèi）生產成本低、箱體體（tǐ）積小、溫控精度高、設計安全可靠，在電（diàn）工、電子、軍用材料、:家用電器和醫（yī）學生物等領域（yù）均有廣泛（fàn）用途。

    2、製冷係統設計

    本箱體的製冷（lěng）係統是采用（yòng）單個全封閉小型壓縮機，非（fēi）氟裏（lǐ）昂（áng）製冷（lěng）劑，達到-70 ℃以下低溫的製冷係統。其特點是（shì）:體積小，製冷效率（lǜ）高。
    2.1製冷（lěng）係統的工作原理
    如（rú）附圖1所示單機壓縮機製冷係統，由1.壓縮機， 2.冷凝器， 3.通風機， 4.幹燥過濾（lǜ）器，5.同流換熱（rè）器，6.低溫節流閥，7.蒸發器，8.調節閥組成。在裝（zhuāng）置中充滿（mǎn）三種成份的烴（tīng）類混合製冷劑。壓縮在壓縮機中的混合物流向冷凝（níng）器。在冷凝器中隻有一（yī）種 成（chéng）分轉換成液相。通過冷凝器後，高壓蒸汽液體混合物通過過濾器到達同流換熱（rè）器（qì），冷卻至約-40℃~ 50 ℃，通過同流換熱器後的蒸汽液體混合物不斷地節流，溫度降低至約-100c，並流向熱交換器（qì）。在這裏混合物汽化，並回升至（zhì）-80℃，然後逆流流到冷卻（què）直流的同流換熱器中。從同流換熱器中出來（lái）後，逆流混合物的溫度比（bǐ）室溫低10~ 15 ℃，並回到壓縮機中。
    2.2製冷係統主要（yào）特性的（de）計算
    2. 2. 1箱子的熱計算
    主箱體可看作（zuò）一個正方體，容積Vo=40升，表麵積F= 0。 7㎡。在箱子為正方體的條件下，所計算的（de）熱流表麵積等於箱子的表麵積，且不取決（jué）於絕熱（rè）層的（de）厚度δ。隨著δ的變化，箱子（zǐ）的外部（bù）尺寸也隨著之變化。箱子本身及其外殼是用厚度為0。 6 ~ 2。 5mm的不鏽鋼作（zuò）的（de），箱壁和（hé）外（wài）殼（ké）的熱阻可以忽略不（bú）計。用聚苯乙烯作為絕熱層，其熱導係數（shù）為λ=0。04W/MK，比重為γ T =33KG/M熱流（liú）量Q=FK(T-T0)
    K-環（huán）境空氣和箱內空氣之間的散熱係數;
    T和T0-環境（jìng）溫度（dù）和箱內溫度（dù），計（jì）算時T=300K， T0=203K

    a1、a2為 高低溫試驗（yàn）箱內外的散熱係數，在自然對流沒有通風的條件下，
    a =a z=10 W/M²K。絕熱體（tǐ）的厚度為90毫米。此時，可（kě）計算出箱體的熱流量為28W。估算表明，通（tōng）過導線（xiàn）的熱流量不超過10瓦，而熱橋上（shàng）的則不超過7瓦。所以，可以精（jīng）確的計算，靜（jìng）止狀態下（xià）的箱內溫度等於-70℃，流到箱內的總流量為45瓦。
    2.2.2混合製冷劑（jì）的熱力性質的計算（suàn）
    對（duì）於多成分（fèn）工質，可運（yùn）用體積狀態方程來進行熱力計算和節流（liú）循環的分析。其主要優（yōu）點在於:
    1)熱力性質計算精確，方程式簡單，
    2)說（shuō）明氣態和液態平（píng）衡物質的連續（xù）性
    在體積狀態方程中，我們使（shǐ）用（yòng）P K B (列德裏赫克沃格)方程計算（suàn）熱力性（xìng）質（zhì）。P KB方程:

    P、V、T分別為氣壓，體積比和溫度
    R為通用氣體常數；溫（wēn）度函數為：

    Tk—臨界溫度， k-由成分的氣體液態平衡的試驗數（shù）據（jù）確定的參數。

    計算焓值i和（hé）熵值S的關係式為: