高低溫試驗箱適用于工業(yè)產(chǎn)品高、低溫的可靠性試驗。本文以一高低溫試驗箱為對象，在完成制冷系統(tǒng)設計，包括制冷劑選擇、制冷系統(tǒng)部件選型等工作的基礎上，對高低溫試驗箱進行制冷劑充注量實驗，得到試驗箱在最佳運行狀態(tài)下的最佳充注量。

環(huán)境試驗是驗證產(chǎn)品設計及質量的主要手段環(huán)境試驗設備運用人工手段，模擬出產(chǎn)品實際所處的環(huán)境，測試其性能指標，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，可使人們對產(chǎn)品進行有針對性的改進。研制新產(chǎn)品時，無需將產(chǎn)品放置于難以達到的實際環(huán)境中實驗，節(jié)約時間、成本、勞力和物力。環(huán)境試驗設備已成為現(xiàn)代高技術產(chǎn)品研發(fā)和驗收時必不可少的設備在眾多的環(huán)境影響因素中，溫度影響始終是所占比例最大的一類。在各類環(huán)境試驗裝置中，高低溫試驗箱是占據(jù)比例最大的一種高低溫試驗箱既能提供髙溫環(huán)境，又可提供低溫環(huán)境，有的還可以做濕度實驗，其目的是測試產(chǎn)品在高/低溫下的可靠性。

受試產(chǎn)品經(jīng)過高低溫試驗箱的加熱、冷卻過程，其產(chǎn)品的性能變化就顯現(xiàn)出來，及時發(fā)現(xiàn)缺陷及時加以修正，以提高產(chǎn)品的質量。隨著科學技術的發(fā)展制冷技術的應用越來越廣泛，頗為重要的應用之就是環(huán)境試驗設備。從近幾年發(fā)表的論文來看，對于試驗箱的研究主要集中在隔熱層傳熱特性、制冷系統(tǒng)方式選擇與設計、制冷量調節(jié)、系統(tǒng)控制等方面，而在制冷劑充注量方面的研究十分有限。

制冷系統(tǒng)是高低溫試驗箱中關鍵部分，其性能直接影響試驗箱整體質量的高低。通過對比確定制冷循環(huán)為經(jīng)典復疊式制冷循環(huán)，并對制冷劑的選擇情況介紹如下。

高低溫試驗箱制冷系統(tǒng)選擇

經(jīng)典復疊式制冷系統(tǒng)是由兩個分別獨立的高、低溫級系統(tǒng)銜接而成，髙溫級和低溫級循環(huán)各自選取兩種合適的制冷劑，使壓縮機處于合適的壓力下工作，整個循環(huán)能在合適的壓比、蒸發(fā)溫度以及冷凝溫度下運行。相關文獻表明，在較低溫度下，兩級壓縮制冷循環(huán)的理論輸氣量約為復疊式制冷系統(tǒng)的(2～8)倍，其輸氣系數(shù)則比復疊式制冷系統(tǒng)小很多，在-70℃時，兩級壓縮制冷循環(huán)的輸氣系數(shù)下降迅速聞。復疊式制冷系統(tǒng)能經(jīng)濟地達到-40℃～120℃低溫，所以被廣泛地應用于工業(yè)制造、航天航空、化工等行業(yè)。本高低溫試驗箱的溫度范圍為-70℃～150℃。根據(jù)以上原因，所以本高低溫試驗箱選用復疊式制冷循環(huán)。

由廣州精秀熱工生產(chǎn)制造的-高低溫試驗箱

制冷劑的選定

目前，國內許多生產(chǎn)復疊式制冷機組的制造商大多采用的是R22/R13制冷劑組，R22是氫氯氟烴類制冷劑，而R13是氯氟烴類制冷劑，按照《關于破壞臭氧層物質的蒙特利爾議定書》的規(guī)定，R22將過渡使用、最后會被淘汰，R13已被發(fā)達國家禁用。

本課題的高低溫試驗箱選用R404A為復疊式制冷系統(tǒng)的高溫級制冷劑。R404A標準沸點為-46.6℃，將R125(標準沸點為-49℃)、R143a(標準沸點為-47.2℃)以及R134a(標準沸點為-26.1℃)

按照質量分數(shù)44:52:4配比混合組成，熱物理性質與R22相近，但R404A無毒且不破壞臭氧層。文獻表明在相同工況且使用相同壓縮機的情況下R404A制冷機組的制冷量比R22高約4%～10%當環(huán)境溫度較高時，R22機組效率比R404A的略高;當環(huán)境溫度較低時，R404A效率則較高。運用在螺桿式機組中，R404A的制冷量大于R22，但其耗功增加了，綜合起來COP略有下降。運用在渦旋式機組中，R404A制冷機組的COP值、制冷量受蒸發(fā)溫度及環(huán)境溫度影響比R22大;隨著蒸發(fā)溫度和環(huán)境溫度降低，R404A的制冷量和COP顯著提高;而R404A的系統(tǒng)充注量比R22大。

本文選用R23作為高低溫試驗箱復疊式制冷系統(tǒng)的低溫級制冷劑。R13、R23以及二者的混合物R503常被選作復疊式制冷系統(tǒng)的低溫級制冷劑。但是由于R13為CFCs類制冷劑，已從1996年1月1日全面禁止使用，屬于被淘汰和禁用的制冷劑。而R23屬于HFCs類環(huán)保型制冷劑，不破壞臭氧層，可長期使用，被當前世界絕大多數(shù)國家認可并推薦，成為替代R13和R503的普遍選擇。作為被廣泛使用的超低溫制冷劑R23，其低溫時具有良好的熱力學性能以及能和潤滑油良好互溶再加上無毒、不可燃的優(yōu)點，被廣泛應用于新冷凍設備，如環(huán)境試驗箱、生化試驗箱、超低溫冰箱等設備復疊式制冷系統(tǒng)的低溫級。