混合工质低温保存箱制冷系统的实验研究

论文摘要

精馏型混合工质自动复叠制冷系统是靠单级压缩机驱动,利用多元混合工质作为制冷剂的制冷系统。它用精馏装置进行气液分离,将不同沸点组元分开。经过在装置内的传热、传质交换,实现高效的精馏,使得系统具有较高的效率和更加稳定的性能。本文工作是将精馏型自动复叠制冷循环应用于低温保存箱制冷系统,在理论计算和优化的基础上,主要用实验的方法对-85℃～-125℃温区的自动复叠制冷循环展开进一步的深入研究,进行混合工质运行成分和系统部件结构的优化,使得低温保存箱制冷系统能够在以上三个温区实现长期稳定运行。其主要内容如下:1、综述了混合工质自动复叠制冷循环的发展过程以及国内、外研究现状,并指出了这种循环的研究价值及研究趋向。2、以-125℃低温保存箱箱内温度为目标,进行了精馏型自动复叠制冷循环循环进行了热力计算和部件的设计计算。3、改进了-85℃、-105℃、-125℃温度位的实验台,在这些实验台上进行了大量的实验优化工作,得到了相应的混合工质运行成分和系统部件结构。4、对关键部件精馏柱进行了改进设计和制作,在30天连续无故障开停机运行可靠性实验中获得了很好的气液分离和精馏效果。5、采用初次开机双毛细管方案,很好地解决了箱内设计工况温度较低时,单毛细管方案制冷系统所遇到的初次启动困难问题。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 经典复叠制冷循环
• 1.1.2 自动复叠制冷循环
• 1.2 自动复叠制冷循环的发展历史及研究现状
• 1.2.1 自动复叠制冷循环的发展历史
• 1.2.2 自动复叠制冷机的研究现状
• 1.3 本文的研究工作
• 1.3.1 循环流程
• 1.3.2 主要研究内容
• 第二章 理论基础
• 2.1 状态方程和混合法则
• 2.2 非共沸混合工质
• 2.2.1 非共沸混合工质的特性
• 2.2.2 非共沸混合物的气液相平衡
• 2.3 混合工质焓、熵的计算
• 第三章 理论计算
• 3.1 精馏型自动复叠制冷系统的热力计算
• 3.1.1 设计依据
• 3.1.2 循环流程
• 3.1.3 约束条件
• 3.1.4 状态点热力参数的确定
• 3.2 系统设计计算及设备选型
• 3.2.1 压缩机选型
• 3.2.2 冷凝器设计
• 3.2.3 蒸发器设计
• 3.2.4 回热器设计
• 3.2.5 精馏柱设计
• 第四章 实验研究
• 4.1 实验台介绍
• 4.1.1 实验台流程图
• 4.1.2 系统部件
• 4.2 测控仪表
• 4.2.1 温度测量
• 4.2.2 压力测量
• 4.2.3 功率测量
• 4.2.4 成分测量
• 4.2.5 温度控制
• 4.3 -85℃温区实验结果及分析
• 4.3.1 设计工况下的开停机运行实验
• 4.3.2 设计工况下的开停机长期运行可靠性实验
• 4.4 -105℃温区实验结果及分析
• 4.4.1 成分优化实验
• 4.4.2 阻力损失测量
• 4.5 -125℃温区实验结果及分析
• 4.5.1 成分优化实验
• 4.5.2 阻力损失测量
• 第五章 结论和展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 前景展望
• 参考文献
• 作者简历