西安某大學(xué)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)--畢業(yè)設(shè)計(jì)(共20頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上西安某大學(xué)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)摘要：環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室可供軍工領(lǐng)域、交通運(yùn)勢領(lǐng)域、冶金制造、醫(yī)學(xué)、儀表工業(yè)、空間技術(shù)等方面模擬自然環(huán)境的溫度濕度進(jìn)行產(chǎn)品性能試驗(yàn)、周期試驗(yàn)。環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室是可在有限的條件下，模擬出各地不同的氣候條件。能滿足不同的溫度、濕度、風(fēng)速以及不同的氣壓環(huán)境。本文主要介紹的實(shí)驗(yàn)室，是用以對(duì)電子產(chǎn)品及操作人員在不同的氣候環(huán)境下的使用情況，以及人體在不同環(huán)境下的適應(yīng)性。關(guān)鍵詞：環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室；復(fù)疊制冷系統(tǒng)；乙二醇；冷負(fù)荷。Xian university lab environment designAbstract: environmental simula

2、tion laboratory for military field, this field, metallurgical manufacturing traffic, medical, instrument industry, space technology and simulation of the natural environment temperature humidity for product performance test, the test cycle. Environmental simulation laboratory is available in limited

3、 conditions, simulate the different weather conditions. To meet the different temperature, humidity, wind speed and the pressure of the different environment. This paper mainly introduces the laboratory, to operating personnel of electronic products and in different climate environment of the use, a

4、nd the human body in different environment adaptability.Keywords: environmental simulation lab; Cascade refrigeration system; Glycol; Cold load.1 緒論1.1 研究課題的背景和意義環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室用于同時(shí)需大量的或大型的電子、汽車、橡膠、塑膠、航太科技、軍品科技及通信器材或大型等產(chǎn)品進(jìn)行溫濕度環(huán)境測試。從而判斷產(chǎn)品的可靠性及穩(wěn)定性能等參數(shù)是否合格。提供預(yù)測和改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性的依據(jù)。環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室大都采用拼裝保溫板結(jié)構(gòu)，方便拆卸及安裝。實(shí)驗(yàn)室的有效實(shí)

5、驗(yàn)容積可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求自由拼裝。配有先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，可達(dá)到高精度控制、交變控制、及智能控制。由于步入式實(shí)驗(yàn)室的各個(gè)系統(tǒng)模塊都是獨(dú)立的，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以具備同時(shí)進(jìn)行各種模擬環(huán)境的實(shí)驗(yàn)。如在高低溫步入式實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，加入加濕系統(tǒng)，配合PLC控制便可建造一個(gè)高低溫交變濕熱實(shí)驗(yàn)室；在高溫實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上加上揚(yáng)塵系統(tǒng)，便可模擬沙漠地帶的高溫沙塵的氣候特點(diǎn)，建造高溫砂塵實(shí)驗(yàn)室等等。環(huán)境模擬試驗(yàn)室是航空、汽車、家電、科研等領(lǐng)域必備的測試設(shè)備，用于測試和確定電工、電子及其他產(chǎn)品及材料進(jìn)行高溫、低溫、濕熱度或恒定試驗(yàn)的溫度環(huán)境變化后的參數(shù)及性能.主控儀表采用日本OYO溫濕度數(shù)顯儀表操作，直觀方便，控溫控濕

6、精確可靠。外殼采用A3鋼板噴塑成型，內(nèi)箱采用SUS304不繡鋼，由于有低溫要求，故采用了制冷系統(tǒng)（法國原裝“泰康”全封閉風(fēng)冷式壓縮機(jī)）風(fēng)冷方式。內(nèi)容積從最小的100升至1個(gè)立方均有標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。也可根據(jù)客戶要求定做大型的實(shí)驗(yàn)室，只要是你想的到的要求，林頻就能為科學(xué)的技術(shù)為您設(shè)計(jì)出合理的方案。產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，成功案例多不勝數(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域如：電子行業(yè)，可以把電路板放到步入式試驗(yàn)室里面做150度的高溫烘烤試驗(yàn)，也可以放到0度做低溫檢測實(shí)驗(yàn)，并且可以設(shè)定相應(yīng)的溫濕及濕度點(diǎn)，模擬外界一種濕度大的環(huán)境，看各種自然環(huán)境會(huì)對(duì)電路板造成怎么的影響，會(huì)不會(huì)損壞，從耐檢定電路板是否合格，是否可以用到生活及工作中去。再比如：

7、藥店等單位，看藥品在潮濕的情況下會(huì)不會(huì)發(fā)生化學(xué)及物理變化，會(huì)不會(huì)變質(zhì)在還沒有到保質(zhì)期的情況下就不可以用了。設(shè)定藥品常見的溫度及大自然的濕度，模擬出自然氣候，然后把藥放進(jìn)步入式試驗(yàn)室里面去，設(shè)定個(gè)3-6個(gè)月的時(shí)間，然后到時(shí)間后看結(jié)果。 除上述這類的實(shí)驗(yàn)外，恒溫恒濕試驗(yàn)箱還適用于各行各業(yè)，很多大學(xué)，質(zhì)檢院，航空，航天，軍工單位都會(huì)用到的。關(guān)鍵是要看滿足哪種實(shí)驗(yàn)方法，做哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)的大多數(shù)廠家都是符合國標(biāo)的，也可以根據(jù)要求定做GBJ、IEC等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。1.2環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展2012年是中國經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)發(fā)展的一年，工業(yè)產(chǎn)品各類物件包括蔬菜價(jià)格都在不斷增長，各種原材料的缺乏到使生產(chǎn)出的成品物價(jià)一路

8、飆漲。在此情況中，環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備行業(yè)發(fā)展也有阻礙。各大高校及企業(yè)新建實(shí)驗(yàn)室及其它產(chǎn)品的研發(fā)基寺的前景狀態(tài)如何。面對(duì)國內(nèi)外新形勢，近年來，我國自主研發(fā)的腳步近乎遲緩，當(dāng)中實(shí)驗(yàn)室建設(shè)備受關(guān)注，對(duì)行業(yè)成果研究的影響也最大。按照規(guī)劃，到2020年，將建成一個(gè)全面滿足航空航天、石油化工、電子信息等優(yōu)勢支柱產(chǎn)業(yè)檢測需要的檢測實(shí)驗(yàn)室服務(wù)體系，檢測服務(wù)業(yè)收入將達(dá)到180億元。實(shí)驗(yàn)室是是國家組織高水平基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究、聚集和培養(yǎng)優(yōu)秀科學(xué)家、開展高層次學(xué)術(shù)交流的重要基地。各種實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)批復(fù)正在興建。近些年，國家不斷投入實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，各地科研檢測機(jī)構(gòu)也紛紛響應(yīng)，推進(jìn)了全國步入式試驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室發(fā)展進(jìn)程，取得了不俗的成

9、績。如果解決部分實(shí)驗(yàn)室缺乏先進(jìn)的的科研檢測儀器，無法深入開展工作，解決實(shí)際問題。大量采購所需設(shè)備，工廠產(chǎn)品一定會(huì)更精益求精。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是企業(yè)發(fā)展的明智之舉。2 工程簡介2.1 課題研究的主要內(nèi)容（1）分析環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)；（2）制定設(shè)計(jì)方案；（3）冷負(fù)荷計(jì)算；（4）制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（5）設(shè)備選型；（6）繪制系統(tǒng)原理圖和結(jié)構(gòu)布置圖。2.2 環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，顧名思義是對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)，從而進(jìn)行環(huán)境模擬你。采用進(jìn)口高級(jí)溫濕度控制儀表，帶PID調(diào)節(jié)、快速自整定，可編程序 控制循環(huán)試驗(yàn)，可設(shè)定多種參數(shù)，數(shù)字式顯示，讀數(shù)極為方便；制冷系統(tǒng)采用原裝進(jìn)口

10、大冷量、高效率免維護(hù)型壓縮機(jī)。采用二元復(fù)迭式制冷方式進(jìn)口環(huán)保冷媒，冷量控制采用傳統(tǒng)膨脹閥、毛細(xì)管，或者在高要求工況下采用電子膨脹閥。采用內(nèi)不銹鋼、外特種鋼板噴塑處理的庫板單元組合結(jié)構(gòu)，內(nèi)尺寸可以任意擴(kuò)大，拆裝方便，可依需求尺寸配合場地。步入式環(huán)境模擬試驗(yàn)室門與外殼之間設(shè)有耐高溫密封條，有效保證工作室的密封性；具有系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)控、設(shè)備故障保護(hù)處診斷功能，故障時(shí)伴有報(bào)警音提示故障處理對(duì)策，并同時(shí)記錄在冊(cè)，方便維修人員了解設(shè)備病史。提高維修質(zhì)量及設(shè)備穩(wěn)定性。3方案設(shè)計(jì)3.1 工程概述本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)室尺寸為：3300mm長×5100mm寬×3000mm高。室內(nèi)溫度的控制是通過墻體向室

11、內(nèi)輻射。每面墻體輻射溫度可單獨(dú)調(diào)控，調(diào)整范圍為-10至+45。并在室內(nèi)配置一臺(tái)空氣調(diào)節(jié)箱，對(duì)室內(nèi)空氣的溫度濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到模擬自然環(huán)境氣候的目的。3.2 設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)環(huán)境溫度：32；（2）試驗(yàn)室墻面溫度范圍：45+45；（3）試驗(yàn)室內(nèi)空氣溫度范圍：-10+45（4）試驗(yàn)室溫度偏差：±3；（5）試驗(yàn)室墻面升溫降溫速率：32-45120min；3245120min；（6）試驗(yàn)室內(nèi)空氣升溫降溫速率：32-10120min；3245120min；（7）試驗(yàn)室新風(fēng)量：90m³/h；（8）試驗(yàn)房六面墻體可分別升溫和降溫；（9）試驗(yàn)室尺寸：3300mm長×5100mm

12、寬×3000mm高；（10）試驗(yàn)室門尺寸：900mm×1200mm；（11）試驗(yàn)室觀察窗尺寸：1200mm×1200mm。3.3 圍護(hù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 保溫層采用硬質(zhì)聚氨酯夾芯保溫板（如圖3-3所示），其厚度選用150mm。保溫材料密度42kg/m³，導(dǎo)熱系數(shù)0.025W/(m·K)，氧指數(shù)30，自息性3s，吸水率0.2kg/m²，抗壓強(qiáng)度2.5kg/m²。（2） 庫門為不銹鋼硬質(zhì)聚氨酯夾芯雙開門保溫門，厚度為150mm，庫門密封采用雙層硅橡膠密封材料。庫門周圍繞有電熱絲，加熱防止庫門在低溫時(shí)凝露結(jié)霜，方便庫門開啟。（3）試

13、驗(yàn)室設(shè)有觀察窗，窗玻璃為多層導(dǎo)電膜鋼化真空玻璃，為防止低溫時(shí)玻璃結(jié)霜，同時(shí)減少環(huán)境溫度對(duì)試驗(yàn)室內(nèi)的溫度影響。（4）箱體內(nèi)壁采用SUS3042B不銹鋼板，厚度為0.8mm。箱體外壁采用經(jīng)過磷化電噴塑處理的優(yōu)質(zhì)碳素鋼板，厚度為0.5mm。（5）箱內(nèi)底板采用不銹鋼網(wǎng)紋板，起到承重及防滑作用。箱體底部采用10#槽鋼網(wǎng)狀框架支撐，承重每平方1噸。圖3-1 硬質(zhì)聚氨酯夾芯保溫板3.3溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）選用6套乙二醇溫控箱，分別為實(shí)驗(yàn)室6面墻體的溫度輻射提供冷源和熱源。（2）在試驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)6套換熱器，與溫控箱組成提供冷、熱源的6套系統(tǒng)。換熱器選用優(yōu)質(zhì)鋁排管，用輕鋼龍骨固定在六面墻體上，并按照國標(biāo)要求，為保證

14、冷、熱源不直接與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容接觸，在鋁排管外附設(shè)一層不銹鋼板。（3）每個(gè)墻面由一套制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和溫控箱組成，通過乙二醇給實(shí)驗(yàn)室內(nèi)墻面換熱器提供冷源熱源，并通過控制箱控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度。（4）根據(jù)設(shè)計(jì)要求墻面溫度為 -45+45，所以蒸發(fā)溫度選取-55，加熱裝置的加熱溫度為+55。（5）制冷系統(tǒng)選用二元復(fù)疊式壓縮系統(tǒng)，保證低溫的持續(xù)性。加熱系統(tǒng)采用瓷架鎳鉻絲電加熱器，由儀表輸出可控脈沖占空比PID信號(hào)，通過固態(tài)繼電器來控制，控制熱平衡。（6）另選用兩臺(tái)壓縮冷凝機(jī)組，對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行降溫控制。兩臺(tái)機(jī)組可分別單獨(dú)工作，提高效率、節(jié)省能源。由于工作溫度交高，所以采用單級(jí)壓縮制冷。（7）在試驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

15、一臺(tái)空氣調(diào)節(jié)箱，內(nèi)設(shè)蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、加濕器及加熱器?？扇轿晃坏哪M各種自然環(huán)境。（8）油分離器在壓縮機(jī)排氣管處設(shè)置一個(gè)油分離器，防止冷凍油進(jìn)入制冷管路。（9）冷凝器制冷方式采用風(fēng)冷凝器，冷凝溫度取+45。風(fēng)冷凝器系列是一種專與半封閉式和全封閉式等壓縮機(jī)配套的散熱器，可使用于R22、R134a、R404A等制冷工質(zhì)，廣泛配套于各種氟利昂制冷設(shè)備中，風(fēng)冷凝器一般選用大功率、大風(fēng)量、低轉(zhuǎn)速電機(jī)，且內(nèi)置安裝，外形美觀、噪音小，可配套噪音較低的機(jī)組中使用。（10）儲(chǔ)液器在冷凝器后設(shè)置一個(gè)儲(chǔ)液器，儲(chǔ)液器又稱貯液器或貯液桶。儲(chǔ)液器的主要作用是儲(chǔ)存冷凝器中的凝液，避免凝液在冷凝器中積存過多試傳熱面積變小，影響

16、傳熱效果。作為系統(tǒng)中高低壓側(cè)的液封，可防止高壓側(cè)的蒸汽和不凝性氣體進(jìn)入低壓側(cè)。儲(chǔ)液器也起到過濾和消音的作用。（11）過濾器過濾器用來消除介質(zhì)中的雜質(zhì)，以保護(hù)閥門及設(shè)備的正常使用。當(dāng)流體進(jìn)入置有一定規(guī)格濾網(wǎng)的濾筒后，其雜質(zhì)被阻擋，而清潔的濾液則由過濾器出口排出，當(dāng)需要清洗時(shí)，只要將可拆卸的濾筒取出，處理后重新裝入即可，因此，使用維護(hù)極為方便。（12）節(jié)流裝置節(jié)流裝置采用毛細(xì)管與膨脹閥節(jié)流制冷。由于溫度并不恒定，需要在一定范圍內(nèi)調(diào)劑，故一級(jí)壓縮時(shí)選用膨脹閥作為節(jié)流裝置，可在要求溫度不低的情況下單級(jí)單循環(huán)制冷，控制制冷劑放出量達(dá)到控溫的目的；而二級(jí)制冷選用毛細(xì)管，因?yàn)檎w冷量不大于10kw，所以毛細(xì)

17、管不同于常用的膨脹閥，可以額定制冷量，保證低溫溫度的穩(wěn)定性，并達(dá)到一定的節(jié)能作用。（13）蒸發(fā)器蒸發(fā)器分為兩套：一是在乙二醇箱中的不銹鋼光管式蒸發(fā)器，選用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材質(zhì)，能最大可能防止蒸發(fā)器在乙二醇液體中的腐蝕；二是在室內(nèi)布置的鋁排管，其用輕鋼龍骨固定，通入高溫或低溫的乙二醇液體，達(dá)到對(duì)墻面的輻射控溫。3.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）控制系統(tǒng)采用固態(tài)繼電器。（2）溫度傳感器采用PT100可以保證精度。（3）控制器可外接到用戶的終端，在計(jì)算機(jī)上對(duì)箱體內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測。數(shù)據(jù)精度高，操做簡便。 （4）可斷電恢復(fù)設(shè)定，包括：斷電后程序終止執(zhí)行、斷電后程序從斷點(diǎn)連續(xù)運(yùn)行。（5）保護(hù)系統(tǒng)，整體設(shè)備超溫、整體設(shè)備欠

18、相/逆相，制冷系統(tǒng)過載、制冷系統(tǒng)超壓、整體設(shè)備定時(shí)，其它還有漏電、運(yùn)行指示，故障報(bào)警后自動(dòng)停機(jī)等保護(hù)。3.5試驗(yàn)室墻面輻射負(fù)荷計(jì)算環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的耗冷量，即在單位時(shí)間內(nèi)必須從制冷裝置中取走的熱量，根據(jù)產(chǎn)生的熱源不要同，制冷裝置耗冷量可分為類：Q1圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入熱；Q2玻璃觀察窗傳入熱；Q3內(nèi)部電器放熱；Q4室內(nèi)金屬板；Q5新風(fēng)帶入熱；Q6工作人員散熱量；Q7室內(nèi)支架（輕鋼龍骨）耗冷量；Q8室內(nèi)乙二醇熱量。3.5.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷Q1圍護(hù)結(jié)構(gòu)由100mm聚氨酯泡沫保溫夾芯板構(gòu)成，能起到良好的隔熱效果。設(shè)計(jì)保溫板后，試驗(yàn)室的輪廓尺寸為：3500mm長×5300mm寬×3200高

19、。公式： （kcal/h） (3-1)其中：圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)熱系數(shù)，kcal/（m·h·）。保溫板厚度，m。 室內(nèi)外溫差，。 A傳熱面積，。試驗(yàn)室外表面積總共為95m2，由于6面墻各配置一套系統(tǒng)。故選擇最大面積的一面墻（3500mm×5300mm）進(jìn)行計(jì)算，其中保溫板導(dǎo)熱系數(shù)為0.025kcal/mh；面積為18.55m2；溫差為45-（-45）= 90。因此，所以圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾入熱為：3.5.2 玻璃窗傳入熱Q2公式：（kW） （3-2）根據(jù)任務(wù)書要求需要設(shè)計(jì)一塊觀察窗（1200mm×1200mm），現(xiàn)設(shè)計(jì)一塊3層真空玻璃做觀察用，其導(dǎo)熱系數(shù)為2.1w/m

20、²K因此，3.5.3內(nèi)部電器放熱Q3根據(jù)任務(wù)書要求，用電器總耗電量為380w×3=1.14kW。以用電量的50%來計(jì)算熱損耗，則散失的熱量總共為1.14×50%=0.57kW，分擔(dān)到6面墻，每面的熱量為0.095kW。所以用電器散熱為0.095kW。3.5.4室內(nèi)金屬板熱量Q4室內(nèi)金屬板的面積為15.81m²；厚度為1.5mm；體積為23.7dm³；溫度差為77。 根據(jù)公式（3-1）得，3.5.5新風(fēng)帶入的熱量Q5根據(jù)任務(wù)書要求，室內(nèi)共有3人，每人每小時(shí)需要的新風(fēng)量為30m³。所以總共的新風(fēng)量為30×3=90m³/

21、h。共有6套系統(tǒng)，故每套系統(tǒng)所需分擔(dān)的新風(fēng)量為15m³/h；空氣的密度為1.293kg/m³；空氣的比熱為0.717kJ/kg。根據(jù)公式（3-1）得， 3.5.6工作人員發(fā)熱Q6根據(jù)任務(wù)書要求，室內(nèi)工作人員共有3人，查表：工作人員發(fā)熱庫內(nèi)溫度0-5-20-25-30-35-40-45-50發(fā)熱量240260335360385410435460485根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，每人的熱量為460kcal/h，共為1380kcal/h÷860=1.6kW。則每面墻所需分擔(dān)的熱量為1.6÷6=0.27kW。所以工作人員發(fā)熱量為0.27kW。3.5.7試驗(yàn)室內(nèi)支架熱量Q7

22、每面墻設(shè)置10根輕鋼龍骨，每根體積為0.21dm³根據(jù)公式（3-1）得，3.5.8室內(nèi)中的制冷液熱量Q8每面墻由10根鋁排管組成換熱裝置室內(nèi)制，管徑為DN25，管長4500mm。所以管內(nèi)體積為：冷液以25L計(jì)；乙二醇的比熱為2.1kJ/kg；密度為0.8kg/dm³。根據(jù)公式（3-1）得， 3.5.9照明散熱Q9公式：(kW) （3-3）根據(jù)室內(nèi)面積（15m²），設(shè)計(jì)照明電燈總共為180W，分擔(dān)到每面墻為30W；照明時(shí)間取2小時(shí)。因此，3.5.10新風(fēng)機(jī)散熱Q10單個(gè)風(fēng)機(jī)功率為90w，兩個(gè)風(fēng)機(jī)共有180W，分擔(dān)到每面墻為30W。設(shè)其有效率為50%，則散熱為15。所

23、以新風(fēng)機(jī)造成的熱量為0.015kW3.5.11總熱負(fù)荷Q11安全系數(shù)取1.2因此， 反之加熱量也選3.147kW。4 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度負(fù)荷計(jì)算環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的耗冷量，即在單位時(shí)間內(nèi)必須從制冷裝置中取走的熱量，根據(jù)產(chǎn)生的熱源不要同，制冷裝置耗冷量可分為類：Q1圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入熱；Q2玻璃觀察窗傳入熱；Q3內(nèi)部電器放熱；Q4室內(nèi)金屬板；Q5新風(fēng)帶入熱；Q6工作人員散熱量；Q7室內(nèi)支架（輕鋼龍骨）耗冷量；Q8室內(nèi)乙二醇熱量。4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷Q1圍護(hù)結(jié)構(gòu)由100mm聚氨酯泡沫保溫夾芯板構(gòu)成，能起到良好的隔熱效果。設(shè)計(jì)保溫板后，試驗(yàn)室的輪廓尺寸為：3500mm長×5300mm寬×32

24、00高。公式： （kcal/h） (4-1)其中：圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)熱系數(shù)，kcal/（m·h·）。保溫板厚度，m。t室內(nèi)外溫差，。 A傳熱面積，。試驗(yàn)室外表面積總共為95m2，其中保溫板導(dǎo)熱系數(shù)為0.025kcal/mh；面積為18.55m2；溫差為32-（-10）= 42。因此，所以圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾入熱為：4.2 玻璃窗傳入熱Q2公式：（kW） （4-2）根據(jù)任務(wù)書要求需要設(shè)計(jì)一塊觀察窗（1200mm×1200mm），現(xiàn)設(shè)計(jì)一塊3層真空玻璃做觀察用，其導(dǎo)熱系數(shù)為2.1w/m²K因此，4.3內(nèi)部電器放熱Q3根據(jù)任務(wù)書要求，用電器總耗電量為380w×3

25、=1.14kW。以用電量的50%來計(jì)算熱損耗，則散失的熱量總共為1.14×50%=0.57kW。所以用電器散熱為0.57kW。4.4室內(nèi)金屬板熱量Q4室內(nèi)金屬板的面積為73.2m²；厚度為1.5mm；體積為109.8dm³；溫度差為42。 根據(jù)公式（4-1）得，4.5新風(fēng)帶入的熱量Q5根據(jù)任務(wù)書要求，室內(nèi)共有3人，每人每小時(shí)需要的新風(fēng)量為30m³。所以總共的新風(fēng)量為30×3=90m³/h?？諝獾拿芏葹?.293kg/m³；空氣的比熱為0.717kJ/kg。根據(jù)公式（4-1）得， 4.6工作人員發(fā)熱Q6根據(jù)任務(wù)書要求，室內(nèi)工作

26、人員共有3人，查表：工作人員發(fā)熱庫內(nèi)溫度0-5-20-25-30-35-40-45-50發(fā)熱量240260335360385410435460485根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，每人的熱量為460kcal/h，共為1380kcal/h÷860=1.6kW。所以工作人員發(fā)熱量為1.6kW。4.7試驗(yàn)室內(nèi)支架熱量Q7總共設(shè)置60根輕鋼龍骨，每根體積為0.21dm³根據(jù)公式（3-1）得，4.8室內(nèi)中的制冷液熱量Q8總共由60根鋁排管組成換熱裝置室內(nèi)制，管徑為DN25，管長4500mm。所以管內(nèi)體積為：冷液以150L計(jì)；乙二醇的比熱為2.1kJ/kg；密度為0.8kg/dm³。根據(jù)公

27、式（4-1）得， 4.9照明散熱Q9公式：(kW) （4-3）根據(jù)室內(nèi)面積（15m²），設(shè)計(jì)照明電燈總共為180W，照明時(shí)間取2小時(shí)。因此，4.10新風(fēng)機(jī)散熱Q10單個(gè)風(fēng)機(jī)功率為90w，兩個(gè)風(fēng)機(jī)共有180W。設(shè)其有效率為50%，則散熱為90W。所以新風(fēng)機(jī)造成的熱量為0.09kW4.11總熱負(fù)荷Q11安全系數(shù)取1.2因此， 反之加熱量也選9kW。5設(shè)備選型5.1制冷劑5.1.1 R404aR404a可作為單級(jí)壓縮和復(fù)疊壓縮的一級(jí)制冷劑。R404a是環(huán)保型制冷劑，它是一種對(duì)臭氧層不起破壞作用的混合制冷劑。它是應(yīng)用在商用制冷系統(tǒng)領(lǐng)域的R502與R22的長期替代品。R404a廣泛適用于超市冷

28、凍柜、冷庫、陳列柜、運(yùn)輸冷凍、制冰機(jī)等領(lǐng)域。其化學(xué)成份：五氟乙烷/三氟乙烷/四氟乙烷混合物。R404a由HFC125，HFC-134a和HFC-143混合而成，在常溫下為無色氣體，在自身壓力下為無色透明液體，R404a適用于中低溫的新型商用、交通運(yùn)輸制冷設(shè)備或更新設(shè)備。R404a繼續(xù)作為新型商業(yè)制冷應(yīng)用的HFC類全球行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)性產(chǎn)品。R404a在制冷應(yīng)用中提供卓越的能力和能效，被全球領(lǐng)先的壓縮機(jī)廠家及設(shè)備制造廠認(rèn)可使用。 制冷劑R404a是一種不含氯的非共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP（臭氧消耗潛值）為0，因此R404a是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保

29、制冷劑。5.1.2 R23R23作為復(fù)疊制冷的二級(jí)壓縮制冷劑。R-23制冷劑，別名R23、氟利昂23、F23、F-23、HFC23、HFC-23、三氟甲烷，中文名稱三氟甲烷，英文名稱fluoroform、Trifluoromethane，分子式CHF3。由于R-23屬于HFC類物質(zhì)（非ODS物質(zhì)Ozone-depleting Substances）因此完全不破壞臭氧層，是當(dāng)前世界絕大多數(shù)國家認(rèn)可并推薦使用的環(huán)保制冷劑，也是目前主流的環(huán)保制冷劑 R-23作為廣泛使用的超低溫制冷劑，由于HFC-23 良好的綜合性能，使其成為一種非常有效和安全的CFC-13（R13、R-13、Freon 13、氟利

30、昂-13）和R-503的替代品，主要應(yīng)用于環(huán)境試驗(yàn)箱/設(shè)備（冷熱沖擊試驗(yàn)機(jī)）、凍干機(jī)/冷凍干燥機(jī)、超低溫冰箱或冷柜、血庫冰箱、生化試驗(yàn)箱等深冷設(shè)備中（包括科研制冷、醫(yī)用制冷等），多見用于這些復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的低溫級(jí)。三氟甲烷同時(shí)還可用作氣體滅火劑，是哈龍1301的理想替代品，具有清潔、低毒、滅火效果好等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中所采用的R404a，R23的特性曲線圖 圖5-1 R404a特性曲線圖5-1 R404a特性曲線5.2 墻面控溫設(shè)備選型5.2.1 壓縮機(jī)組選用法國泰康全封閉壓縮機(jī)組（6套），每套系統(tǒng)采用兩臺(tái)壓縮機(jī)，搭建復(fù)疊機(jī)組。采用風(fēng)冷制冷系統(tǒng)。泰康壓縮機(jī)組均在嚴(yán)密的品質(zhì)控制管理下，按嚴(yán)格的工藝規(guī)

31、程生產(chǎn)，得到用戶及同行的認(rèn)可。其壓縮機(jī)使用環(huán)保制冷機(jī)且結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行可靠。采用全封閉技術(shù)，噪音小，運(yùn)行穩(wěn)定。壓縮機(jī)工況 功率：5HP 制冷量：一級(jí)4.4kw；二級(jí)：3.3kw 制冷劑：R404a、R23 冷凝溫度：50 蒸發(fā)溫度：-25 動(dòng)力電源：380V 50Hz 操作電源：220V 50Hz5.2.2 冷凝器由于在-15標(biāo)準(zhǔn)工況下，一級(jí)壓縮機(jī)制冷量為4.4kW，壓縮機(jī)功率為3.6kw,則在壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況時(shí)的冷凝負(fù)荷為8kW。換熱面積為18。但是考慮到二級(jí)制冷在最初工作時(shí)可能壓力過高，所以另外給二級(jí)制冷配以4的換熱面積遇冷。因此，冷凝器選用金雪FNV-8.6/22，數(shù)量共為6臺(tái)。每臺(tái)的換熱量

32、為8.6kW，換熱面積為22。外形尺寸：長570mm X 寬375mm X 高530mm。冷凝器的特點(diǎn)，外殼采用優(yōu)質(zhì)鋼板，表面噴塑、耐腐蝕、外形美觀；盤管采用銅管錯(cuò)排方式，利用機(jī)械脹管，使銅管與鋁片緊密接合，換熱效果好；產(chǎn)品經(jīng)過2.8MPa的氣密性試驗(yàn)及系統(tǒng)排污處理；可適用于R22、R134a、R404A、R407C等制冷劑；FNS型冷凝器均采用大風(fēng)量、低轉(zhuǎn)速的電機(jī)，內(nèi)置安裝，具有噪音小、外形美觀，可廣泛配套于噪音要求較高的制冷設(shè)備中使用；FNV型冷凝器具有迎風(fēng)面大，換熱效果好，均配用6極電機(jī)，噪音小，可廣泛配套于較大的冷凝機(jī)組中使用。5.2.3蒸發(fā)器選型計(jì)算總制冷量為3.3kw，空氣和氟利昂

33、的換熱系數(shù)為30W/（·），溫差為10。因此，換熱面積為由于蒸發(fā)器要放在乙二醇箱體中，所以采用不銹鋼光管式蒸發(fā)器。管徑為DN25。制冷量為3.3kW，蒸發(fā)面積為11。5.2.4油分離的選型油分離器工作原理是，壓縮機(jī)出來的高壓氣體（氣態(tài)工質(zhì)和潤滑油），進(jìn)入油分離器后，進(jìn)入油分離器的導(dǎo)向葉，沿導(dǎo)向葉呈螺旋狀流動(dòng)，靠離心力和重力，將潤滑油從工質(zhì)氣體中分離出來，沿著筒體的內(nèi)壁流下。工質(zhì)氣體經(jīng)多空擋板由中心的管子引出油分離器。分離出的潤滑油，集中于油分離器的下部，可定期排出，或者利用浮球閥，使?jié)櫥妥詣?dòng)回到壓縮機(jī)的曲軸箱中。油分離器的主要作用有：確保潤滑油返回到壓縮機(jī)的儲(chǔ)油槽中，防止壓縮機(jī)由于

34、潤滑油的缺乏而產(chǎn)生故障，延長壓縮機(jī)使用壽命；流動(dòng)速度減少和流動(dòng)方向變化的互相作用引起潤滑油的油分離器根據(jù)壓縮機(jī)配置，選用5HP的油分離器。5.2.5過濾器的選型根據(jù)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口管徑，過濾器選用丙午分子式過濾器，型號(hào)為BW-26。5.2.6儲(chǔ)液器的選型根據(jù)壓縮機(jī)功率，儲(chǔ)液器的選用5HP的儲(chǔ)液器。5.2.7 膨脹容器膨脹容器是在復(fù)疊壓縮中特有的設(shè)備，設(shè)置在低溫級(jí)制冷系統(tǒng)中。由于在啟動(dòng)時(shí)低壓及的制冷劑在常溫下體積較大，無法全部儲(chǔ)存在低溫級(jí)的管路與系統(tǒng)中。故要設(shè)計(jì)一膨脹容器，使的過熱，過膨氣體進(jìn)入膨脹容器，使壓縮機(jī)能正常工作。由于沒有專門的膨脹裝置，故選擇較大型號(hào)的儲(chǔ)液器來代替。本設(shè)計(jì)選擇10HP的

35、儲(chǔ)液器。5.2.8節(jié)流裝置一級(jí)節(jié)流裝置采用膨脹閥，熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，是制冷系統(tǒng)中四個(gè)基本設(shè)備之一。它實(shí)現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，同時(shí)控制制冷劑的流量；它的體積雖小，但作用巨大，它的工作好壞，直接決定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。但是在實(shí)際工作中，熱力膨脹閥的運(yùn)行情況往往被忽視，使熱力膨脹閥成為設(shè)備維護(hù)中的一個(gè)死角。而定期檢查和調(diào)整熱力膨脹閥，對(duì)制冷設(shè)備的運(yùn)行壽命，節(jié)約能源，降低運(yùn)行成本，卻有著重要的意義。膨脹閥在制冷系統(tǒng)中的作用：節(jié)流降壓，將冷凝器冷凝后的高溫高壓液態(tài)制冷劑節(jié)流降壓，成為容易蒸發(fā)的低溫低壓的汽液混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，吸收外界熱量；調(diào)節(jié)流量，根據(jù)感溫包或氣箱頭得到的

36、溫度信號(hào)，膨脹閥能自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量，以適應(yīng)制冷負(fù)荷不斷變化的需要。保持一定過熱度、防止液擊和異常過熱膨脹閥通過流量的調(diào)節(jié)使蒸發(fā)器具有一定的過熱度，保證蒸發(fā)器總?cè)莘e的有效利用，避免液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)引起液擊；同時(shí)又能控制過熱度在一定范圍，防止異常過熱現(xiàn)象的發(fā)生。二級(jí)節(jié)流裝置采用毛細(xì)管毛細(xì)管適用于低冷量的節(jié)流系統(tǒng)，由于毛細(xì)管的排氣壓力在設(shè)定之后不容易調(diào)節(jié)。所以可以很好的控制住冷量的放出。額定的冷量能最大可能的控制被冷物體的溫度，不易產(chǎn)生大量波動(dòng)，對(duì)溫度的精度控制較高。5.2.9溫控箱溫控箱用聚氨酯泡沫保溫，內(nèi)膽用不銹鋼制成，箱內(nèi)有冷卻器和加熱器，通過介質(zhì)給換熱器提供冷源和熱源，可使

37、墻體溫度達(dá)到-4545，并向?qū)嶒?yàn)室內(nèi)輻射。5.3室內(nèi)空氣溫控設(shè)備選型5.3.1壓縮機(jī)組選用德國“比澤爾”半封閉壓縮冷凝機(jī)組，配置單級(jí)制冷形式，采用風(fēng)冷制冷系統(tǒng)。比澤爾壓縮機(jī)組具有高制冷量和最低的能耗，配置耐磨的驅(qū)動(dòng)部件，可靠的閥板設(shè)計(jì)，可做到高效的能量控制。振動(dòng)小、噪音低，能滿足客戶的制冷要求。壓縮機(jī)工況 功率：4HP ×2臺(tái) 制冷量：5kw ×2 制冷劑：R404a 冷凝溫度：45 蒸發(fā)溫度：-20 動(dòng)力電源：380V 50Hz 操作電源：220V 50Hz5.3.2蒸發(fā)器選型計(jì)算總制冷量為10kw，空氣和氟利昂的換熱系數(shù)為30W/（·），溫差為10。因此，換熱

38、面積為采用銅質(zhì)光管式換熱器，管徑選DN25，換熱面積為35，制冷量為10kW。5.3.3油分離的選型油分離器工作原理是，壓縮機(jī)出來的高壓氣體（氣態(tài)工質(zhì)和潤滑油），進(jìn)入油分離器后，進(jìn)入油分離器的導(dǎo)向葉，沿導(dǎo)向葉呈螺旋狀流動(dòng)，靠離心力和重力，將潤滑油從工質(zhì)氣體中分離出來，沿著筒體的內(nèi)壁流下。工質(zhì)氣體經(jīng)多空擋板由中心的管子引出油分離器。分離出的潤滑油，集中于油分離器的下部，可定期排出，或者利用浮球閥，使?jié)櫥妥詣?dòng)回到壓縮機(jī)的曲軸箱中。油分離器的主要作用有：確保潤滑油返回到壓縮機(jī)的儲(chǔ)油槽中，防止壓縮機(jī)由于潤滑油的缺乏而產(chǎn)生故障，延長壓縮機(jī)使用壽命；流動(dòng)速度減少和流動(dòng)方向變化的互相作用引起潤滑油的油分離器根據(jù)壓縮機(jī)配置，選用4HP的油分離器。5.3.4過濾器的選型根據(jù)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口管徑，過濾器選用丙午分子式過濾器，型號(hào)為BW-36。5.3.5儲(chǔ)液器的選型根據(jù)壓縮機(jī)功率，儲(chǔ)液器的選用4HP的儲(chǔ)液器。5.3.6節(jié)流裝置節(jié)流裝置采用膨脹閥，熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，是制冷系統(tǒng)中四個(gè)基本設(shè)備之一。它實(shí)現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，同時(shí)控制制冷劑的流量；它的體積雖小，但作用巨大，它的工作好壞，直接決定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。但是在實(shí)際工作中，熱力膨脹閥的運(yùn)行情況往往被忽視，使熱力膨脹閥成為設(shè)備維護(hù)中的一個(gè)死角。而定期檢查和調(diào)整熱力膨脹閥，對(duì)制冷設(shè)備的運(yùn)行