1、前言

    隨著環（huán）境試（shì）驗技術的發展，對-些重要軍用設（shè）備的關鍵部件和（hé）電子元器件。需用到體積小、製冷溫度低（dī）、控製（zhì）精度（dù）高的小型高低溫試驗箱（xiāng）。而目前我國生產的高低溫試驗箱(箱內容積小為60升)，其製冷係統均以氟利昂作為製冷劑，且必須使用（yòng）2台壓縮機，不僅（jǐn）體（tǐ）積大，而（ér）且降溫時間也（yě）比較長。為此（cǐ），我們新近研製了一種容 積（jī）為30升的小型高低溫試驗箱（xiāng），采用非氟利昂製冷劑，單機壓縮機，不僅使製冷係統整體體積縮（suō）小，而且低溫性能良好（hǎo）。它可進行高溫恒溫、超低溫恒溫、高低溫程控循環試驗。該設備生產成（chéng）本低、箱體體積小、溫控精度高（gāo）、設（shè）計安全可靠，在電工、電子、軍用材（cái）料、:家用電器和醫學生物等領域均有廣泛（fàn）用（yòng）途。

    2、製冷係（xì）統設計

    本箱體的（de）製冷係統是采用單個全封閉（bì）小型壓縮機，非氟裏昂製冷劑，達（dá）到-70 ℃以下低溫的製冷係統。其特點是:體積小，製（zhì）冷效率高。
    2.1製冷係統的工（gōng）作原理
    如附圖1所示單機壓（yā）縮機製冷（lěng）係統，由1.壓縮機， 2.冷凝器， 3.通風機， 4.幹燥過濾器，5.同流換熱器，6.低溫節流閥，7.蒸發器（qì），8.調節閥組成。在裝置中（zhōng）充滿三種成份（fèn）的烴類混（hún）合製冷劑。壓縮在壓縮機中的混合物（wù）流（liú）向冷凝器。在冷凝器中隻有一種 成分轉換（huàn）成液相。通過冷凝器後，高壓（yā）蒸汽液體混合物通過過濾器（qì）到達同流換熱（rè）器，冷卻（què）至約-40℃~ 50 ℃，通過同流換熱（rè）器後的蒸汽（qì）液體混合物不斷地節流，溫度（dù）降低至約-100c，並流向熱交換器（qì）。在這裏混（hún）合物汽化，並回升至（zhì）-80℃，然後逆流流到冷卻直流（liú）的同流換熱器中。從同流換熱器中出來後，逆流混合物的溫度比室（shì）溫（wēn）低10~ 15 ℃，並回到（dào）壓縮機中。
    2.2製冷係統（tǒng）主要特性的計算
    2. 2. 1箱子的熱計算
    主箱體可看作一個正方（fāng）體，容積Vo=40升，表麵積F= 0。 7㎡。在（zài）箱子為正方（fāng）體的條件下，所計算的熱流表麵積等於箱子的表（biǎo）麵積（jī），且不取決於絕熱層的厚度（dù）δ。隨著δ的變化，箱子的（de）外部尺寸也隨著之變化。箱子（zǐ）本身及其外殼是用厚度為0。 6 ~ 2。 5mm的不鏽鋼作（zuò）的，箱壁和外殼的熱阻可以忽（hū）略不計。用（yòng）聚苯乙烯作為絕熱（rè）層，其熱（rè）導係數為（wéi）λ=0。04W/MK，比重為γ T =33KG/M熱流（liú）量（liàng）Q=FK(T-T0)
    K-環境空（kōng）氣和箱內空氣之間的（de）散熱係數;
    T和T0-環境溫度和（hé）箱內溫度，計算時T=300K， T0=203K

    a1、a2為 高低溫試（shì）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。絕熱體的厚度為90毫米。此（cǐ）時，可計算出箱體（tǐ）的熱流（liú）量為28W。估算（suàn）表明，通過導（dǎo）線的熱流量不超過10瓦，而熱橋上的則不超過7瓦。所以，可以精確的計算，靜止狀態下的箱內溫度等於-70℃，流到箱內的總流量為（wéi）45瓦（wǎ）。
    2.2.2混合製冷劑（jì）的熱（rè）力性質的計算
    對（duì）於多成分工（gōng）質，可（kě）運用體（tǐ）積狀態方程來進行熱力計算和節流循環的分析。其主要優點在於:
    1)熱力性質計算精確，方（fāng）程式簡單，
    2)說明氣態和（hé）液態平衡物質的連續性
    在體積狀態方程中，我們使用P K B (列德裏赫（hè）克沃格（gé）)方程計算熱力性質。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；溫度函數為：

    Tk—臨界溫度（dù）， k-由成分的（de）氣體（tǐ）液態（tài）平衡的試驗數據確定的參數。

    計算焓值i和熵值S的關係式為: