西安大學(xué)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)方案

西安某大學(xué)環(huán)境模擬試驗(yàn)室設(shè)計(jì)摘要：環(huán)境模擬試驗(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)境模擬試驗(yàn)室是可在有限條件下，模擬出各地不一樣氣候條件。能滿足不一樣溫度、濕度、風(fēng)速和不一樣氣壓環(huán)境。本文關(guān)鍵介紹試驗(yàn)室，是用以對電子產(chǎn)品及操作人員在不一樣氣候環(huán)境下使用情況，和人體在不一樣環(huán)境下適應(yīng)性。關(guān)鍵詞：環(huán)境模擬試驗(yàn)室；復(fù)疊制冷系統(tǒng)；乙二醇；冷負(fù)荷。XianuniversitylabenvironmentdesignAbstract:environmentalsimulationlaboratoryformilitaryfield,thisfield,metallurgicalmanufacturingtraffic,medical,instrumentindustry,spacetechnologyandsimulationofthenaturalenvironmenttemperaturehumidityforproductperformancetest,thetestcycle.Environmentalsimulationlaboratoryisavailableinlimitedconditions,simulatethedifferentweatherconditions.Tomeetthedifferenttemperature,humidity,windspeedandthepressureofthedifferentenvironment.Thispapermainlyintroducesthelaboratory,tooperatingpersonnelofelectronicproductsandindifferentclimateenvironmentoftheuse,andthehumanbodyindifferentenvironmentadaptability.Keywords:environmentalsimulationlab;Cascaderefrigerationsystem;Glycol;Coldload.1緒論1.1研究課題背景和意義環(huán)境模擬試驗(yàn)室用于同時(shí)需大量或大型電子、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。從而判定產(chǎn)品可靠性及穩(wěn)定性能等參數(shù)是否合格。提供估計(jì)和改善產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性依據(jù)。環(huán)境模擬試驗(yàn)室大全部采取拼裝保溫板結(jié)構(gòu)，方便拆卸及安裝。試驗(yàn)室有效試驗(yàn)容積可依據(jù)不一樣試驗(yàn)要求自由拼裝。配有優(yōu)異自動控制技術(shù)，可達(dá)成高精度控制、交變控制、及智能控制。因?yàn)椴饺胧皆囼?yàn)室各個(gè)系統(tǒng)模塊全部是獨(dú)立，一個(gè)試驗(yàn)室能夠含有同時(shí)進(jìn)行多種模擬環(huán)境試驗(yàn)。如在高低溫步入式試驗(yàn)室基礎(chǔ)上，加入加濕系統(tǒng)，配合PLC控制便可建造一個(gè)高低溫交變濕熱試驗(yàn)室；在高溫試驗(yàn)室基礎(chǔ)上加上揚(yáng)塵系統(tǒng)，便可模擬沙漠地帶高溫沙塵氣候特點(diǎn)，建造高溫砂塵試驗(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)域必備測試設(shè)備，用于測試和確定電工、電子及其它產(chǎn)品及材料進(jìn)行高溫、低溫、濕熱度或恒定試驗(yàn)溫度環(huán)境改變后參數(shù)及性能.

主控儀表采取日本OYO溫濕度數(shù)顯儀表操作，直觀方便，控溫控濕正確可靠。外殼采取A3鋼板噴塑成型，內(nèi)箱采取SUS304不繡鋼，因?yàn)橛械蜏匾?，故采取了制冷系統(tǒng)（法國原裝“泰康”全封閉風(fēng)冷式壓縮機(jī)）風(fēng)冷方法。內(nèi)容積從最小100升至1個(gè)立方全部有標(biāo)準(zhǔn)型號。也可依據(jù)用戶要求定做大型試驗(yàn)室，只要是你想到要求，林頻就能為科學(xué)技術(shù)為您設(shè)計(jì)出合理方案。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)，能夠把電路板放到步入式試驗(yàn)室里面做150度高溫烘烤試驗(yàn)，也能夠放到0度做低溫檢測試驗(yàn)，而且能夠設(shè)定對應(yīng)溫濕及濕度點(diǎn)，模擬外界一個(gè)濕度大環(huán)境，看多種自然環(huán)境會對電路板造成怎么影響，會不會損壞，從耐檢定電路板是否合格，是否能夠用到生活及工作中去。

再比如：藥店等單位，看藥品在潮濕情況下會不會發(fā)生化學(xué)及物理改變，會不會變質(zhì)在還沒有到保質(zhì)期情況下就不能夠用了。設(shè)定藥品常見溫度及大自然濕度，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)月時(shí)間，然后到時(shí)間后看結(jié)果。

除上述這類試驗(yàn)外，恒溫恒濕試驗(yàn)箱還適適用于各行各業(yè)，很多大學(xué)，質(zhì)檢院，航空，航天，軍工單位全部會用到。關(guān)鍵是要看滿足哪種試驗(yàn)方法，做哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)大多數(shù)廠家全部是符合國家標(biāo)準(zhǔn)，也能夠依據(jù)要求定做GBJ、IEC等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。1.2環(huán)境模擬試驗(yàn)室發(fā)展是中國經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)發(fā)展十二個(gè)月，工業(yè)產(chǎn)品各類物件包含蔬菜價(jià)格全部在不停增加，多種原材料缺乏到使生產(chǎn)出成品物價(jià)一路飆漲。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)新建高低溫試驗(yàn)箱試驗(yàn)室及其它產(chǎn)品研發(fā)基寺前景狀態(tài)怎樣。面對中國外新形勢，多年來，中國自主研發(fā)腳步近乎遲緩，當(dāng)中試驗(yàn)室建設(shè)備受關(guān)注，對高低溫試驗(yàn)箱行業(yè)結(jié)果研究影響也最大。根據(jù)計(jì)劃，到，將建成一個(gè)全方面滿足航空航天、石油化工、電子信息等優(yōu)勢支柱產(chǎn)業(yè)檢測需要檢測試驗(yàn)室服務(wù)體系，檢測服務(wù)業(yè)收入將達(dá)成180億元。

試驗(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)異科學(xué)家、開展高層次學(xué)術(shù)交流關(guān)鍵基地。多種試驗(yàn)室已經(jīng)批復(fù)正在興建。近些年，國家不停投入試驗(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)室試驗(yàn)室發(fā)展進(jìn)程，取得了不俗成績。假如處理部分試驗(yàn)室缺乏優(yōu)異科研檢測儀器，無法深入開展工作，處理實(shí)際問題。大量采購所需設(shè)備，工廠產(chǎn)品一定會更精益求精。試驗(yàn)室建設(shè)是企業(yè)發(fā)展明智之舉。2工程介紹2.1課題研究關(guān)鍵內(nèi)容（1）分析環(huán)境模擬試驗(yàn)室特點(diǎn)；（2）制訂設(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)部署圖。2.2環(huán)境模擬試驗(yàn)室特點(diǎn)環(huán)境模擬試驗(yàn)室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：環(huán)境模擬試驗(yàn)室，顧名思義是對室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，從而進(jìn)行環(huán)境模擬你。采取進(jìn)口高級溫濕度控制儀表，帶PID調(diào)整、快速自整定，可編程序控制循環(huán)試驗(yàn)，可設(shè)定多個(gè)參數(shù)，數(shù)字式顯示，讀數(shù)極為方便；制冷系統(tǒng)采取原裝進(jìn)口大冷量、高效率免維護(hù)型壓縮機(jī)。采取二元復(fù)迭式制冷方法＋進(jìn)口環(huán)境保護(hù)冷媒，冷量控制采取傳統(tǒng)膨脹閥、毛細(xì)管，或在高要求工況下采取電子膨脹閥。采取內(nèi)不銹鋼、外特種鋼板噴塑處理庫板單元組合結(jié)構(gòu)，內(nèi)尺寸能夠任意擴(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)室門和外殼之間設(shè)有耐高溫密封條，有效確保工作室密封性；含有系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)控、設(shè)備故障保護(hù)處診療功效，故障時(shí)伴有報(bào)警音提醒故障處理對策，并同時(shí)統(tǒng)計(jì)在冊，方便維修人員了解設(shè)備病史。提升維修質(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)試驗(yàn)室尺寸為：3300mm長×5100mm寬×3000mm高。室內(nèi)溫度控制是經(jīng)過墻體向室內(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)配置一臺空氣調(diào)整箱，對室內(nèi)空氣溫度濕度進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)成模擬自然環(huán)境氣候目標(biāo)。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℃~-45≤℃120min；32℃~45℃≤120min；（6）試驗(yàn)室內(nèi)空氣升溫降溫速率：32℃~-10≤℃120min；32℃~45℃≤120min；（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)保溫層采取硬質(zhì)聚氨酯夾芯保溫板（圖3-3所表示），其厚度選擇150mm。保溫材料密度≥42kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)λ≤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。庫門為不銹鋼硬質(zhì)聚氨酯夾芯雙開門保溫門，厚度為150mm，庫門密封采取雙層硅橡膠密封材料。庫門周圍繞有電熱絲，加熱預(yù)防庫門在低溫時(shí)凝露結(jié)霜，方便庫門開啟。（3）試驗(yàn)室設(shè)有觀察窗，窗玻璃為多層導(dǎo)電膜鋼化真空玻璃，為預(yù)防低溫時(shí)玻璃結(jié)霜，同時(shí)降低環(huán)境溫度對試驗(yàn)室內(nèi)溫度影響。（4）箱體內(nèi)壁采取SUS3042B不銹鋼板，厚度為0.8mm。箱體外壁采取經(jīng)過磷化電噴塑處理優(yōu)質(zhì)碳素鋼板，厚度為0.5mm。（5）箱內(nèi)底板采取不銹鋼網(wǎng)紋板，起到承重及防滑作用。箱體底部采取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）選擇6套乙二醇溫控箱，分別為試驗(yàn)室6面墻體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，和溫控箱組成提供冷、熱源6套系統(tǒng)。換熱器選擇優(yōu)質(zhì)鋁排管，用輕鋼龍骨固定在六面墻體上，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，為確保冷、熱源不直接和試驗(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，經(jīng)過乙二醇給試驗(yàn)室內(nèi)墻面換熱器提供冷源熱源，并經(jīng)過控制箱控制試驗(yàn)室內(nèi)溫度。（4）依據(jù)設(shè)計(jì)要求墻面溫度為-45℃～+45℃，所以蒸發(fā)溫度選擇-55℃，加熱裝置加熱溫度為+55℃。（5）制冷系統(tǒng)選擇二元復(fù)疊式壓縮系統(tǒng)，確保低溫連續(xù)性。加熱系統(tǒng)采取瓷架鎳鉻絲電加熱器，由儀表輸出可控脈沖占空比PID信號，經(jīng)過固態(tài)繼電器來控制，控制熱平衡。（6）另選擇兩臺壓縮冷凝機(jī)組，對室內(nèi)空氣進(jìn)行降溫控制。兩臺機(jī)組可分別單獨(dú)工作，提升效率、節(jié)省能源。因?yàn)楣ぷ鳒囟冉桓?，所以采取單級壓縮制冷。（7）在試驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一臺空氣調(diào)整箱，內(nèi)設(shè)蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、加濕器及加熱器?？扇轿晃荒M多種自然環(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，預(yù)防冷凍油進(jìn)入制冷管路。（9）冷凝器制冷方法采取風(fēng)冷凝器，冷凝溫度取+45℃。風(fēng)冷凝器系列是一個(gè)專和半封閉式和全封閉式等壓縮機(jī)配套散熱器，可使用于R22、R134a、R404A等制冷工質(zhì)，廣泛配套于多種氟利昂制冷設(shè)備中，風(fēng)冷凝器通常選擇大功率、大風(fēng)量、低轉(zhuǎn)速電機(jī)，且內(nèi)置安裝，外形美觀、噪音小，可配套噪音較低機(jī)組中使用。（10）儲液器在冷凝器后設(shè)置一個(gè)儲液器，儲液器又稱貯液器或貯液桶。儲液器關(guān)鍵作用是儲存冷凝器中凝液，避免凝液在冷凝器中積存過多試傳熱面積變小，影響傳熱效果。作為系統(tǒng)中高低壓側(cè)液封，可預(yù)防高壓側(cè)蒸汽和不凝性氣體進(jìn)入低壓側(cè)。儲液器也起到過濾和消音作用。（11）過濾器過濾器用來消除介質(zhì)中雜質(zhì)，以保護(hù)閥門及設(shè)備正常使用。當(dāng)流體進(jìn)入置有一定規(guī)格濾網(wǎng)濾筒后，其雜質(zhì)被阻擋，而清潔濾液則由過濾器出口排出，當(dāng)需要清洗時(shí)，只要將可拆卸濾筒取出，處理后重新裝入即可，所以，使用維護(hù)極為方便。（12）節(jié)流裝置節(jié)流裝置采取毛細(xì)管和膨脹閥節(jié)流制冷。因?yàn)闇囟炔⒉缓愣?，需要在一定范圍?nèi)調(diào)劑，故一級壓縮時(shí)選擇膨脹閥作為節(jié)流裝置，可在要求溫度不低情況下單級單循環(huán)制冷，控制制冷劑放出量達(dá)成控溫目標(biāo)；而二級制冷選擇毛細(xì)管，因?yàn)檎w冷量小于10kw，所以毛細(xì)管不一樣于常見膨脹閥，能夠額定制冷量，確保低溫溫度穩(wěn)定性，并達(dá)成一定節(jié)能作用。（13）蒸發(fā)器蒸發(fā)器分為兩套：一是在乙二醇箱中不銹鋼光管式蒸發(fā)器，選擇優(yōu)質(zhì)不銹鋼材質(zhì)，能最大可能預(yù)防蒸發(fā)器在乙二醇液體中腐蝕；二是在室內(nèi)部署鋁排管，其用輕鋼龍骨固定，通入高溫或低溫乙二醇液體，達(dá)成對墻面輻射控溫。3.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）控制系統(tǒng)采取固態(tài)繼電器。（2）溫度傳感器采取PT100能夠確保精度。（3）控制器可外接到用戶終端，在計(jì)算機(jī)上對箱體內(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，包含：斷電后程序終止實(shí)施、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)境模擬試驗(yàn)室耗冷量，即在單位時(shí)間內(nèi)必需從制冷裝置中取走熱量，依據(jù)產(chǎn)生熱源不要同，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組成，能起到良好隔熱效果。設(shè)計(jì)保溫板后，試驗(yàn)室輪廓尺寸為：3500mm長×5300mm寬×3200高。公式：（kcal/h）(3-1)其中：λ——圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱系數(shù)，kcal/（m·h·℃）。δ——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，因?yàn)?面墻各配置一套系統(tǒng)。故選擇最大面積一面墻（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℃。所以，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）依據(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所以，3.5.3內(nèi)部電器放熱Q3依據(jù)任務(wù)書要求，用電器總耗電量為380w×3=1.14kW。以用電量50%來計(jì)算熱損耗，則散失熱量總共為1.14×50%=0.57kW，分擔(dān)到6面墻，每面熱量為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)金屬板面積為15.81m2；厚度為1.5mm；體積為23.7dm3；溫度差為77℃。依據(jù)公式（3-1）得，3.5.5新風(fēng)帶入熱量Q5依據(jù)任務(wù)書要求，室內(nèi)共有3人，每人每小時(shí)需要新風(fēng)量為30m3。所以總共新風(fēng)量為30×3=90m3/h。共有6套系統(tǒng)，故每套系統(tǒng)所需分擔(dān)新風(fēng)量為15m3/h；空氣密度為1.293kg/m3；空氣比熱為0.717kJ/kg。依據(jù)公式（3-1）得，3.5.6工作人員發(fā)燒Q6依據(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)燒庫內(nèi)溫度℃0-5-20-25-30-35-40-45-50發(fā)燒量240260335360385410435460485依據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，每人熱量為460kcal/h，共為1380kcal/h÷860=1.6kW。則每面墻所需分擔(dān)熱量為1.6÷6=0.27kW。所以工作人員發(fā)燒量為0.27kW。3.5.7試驗(yàn)室內(nèi)支架熱量Q7每面墻設(shè)置10根輕鋼龍骨，每根體積為0.21dm3依據(jù)公式（3-1）得，3.5.8室內(nèi)中制冷液熱量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)；乙二醇比熱為2.1kJ/kg；密度為0.8kg/dm3。依據(jù)公式（3-1）得，3.5.9照明散熱Q9公式：(kW)（3-3）依據(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)。所以，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。所以新風(fēng)機(jī)造成熱量為0.015kW3.5.11總熱負(fù)荷Q11安全系數(shù)取1.2所以，反之加熱量也選3.147kW。4試驗(yàn)室環(huán)境溫度負(fù)荷計(jì)算環(huán)境模擬試驗(yàn)室耗冷量，即在單位時(shí)間內(nèi)必需從制冷裝置中取走熱量，依據(jù)產(chǎn)生熱源不要同，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組成，能起到良好隔熱效果。設(shè)計(jì)保溫板后，試驗(yàn)室輪廓尺寸為：3500mm長×5300mm寬×3200高。公式：（kcal/h）(4-1)其中：λ——圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱系數(shù)，kcal/（m·h·℃）。δ——保溫板厚度，m?！鱰——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℃。所以，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）依據(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所以，4.3內(nèi)部電器放熱Q3依據(jù)任務(wù)書要求，用電器總耗電量為380w×3=1.14kW。以用電量50%來計(jì)算熱損耗，則散失熱量總共為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)金屬板面積為73.2m2；厚度為1.5mm；體積為109.8dm3；溫度差為42℃。依據(jù)公式（4-1）得，4.5新風(fēng)帶入熱量Q5依據(jù)任務(wù)書要求，室內(nèi)共有3人，每人每小時(shí)需要新風(fēng)量為30m3。所以總共新風(fēng)量為30×3=90m3/h?？諝饷芏葹?.293kg/m3；空氣比熱為0.717kJ/kg。依據(jù)公式（4-1）得，4.6工作人員發(fā)燒Q6依據(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)燒庫內(nèi)溫度℃0-5-20-25-30-35-40-45-50發(fā)燒量240260335360385410435460485依據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，每人熱量為460kcal/h，共為1380kcal/h÷860=1.6kW。所以工作人員發(fā)燒量為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依據(jù)公式（3-1）得，4.8室內(nèi)中制冷液熱量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)；乙二醇比熱為2.1kJ/kg；密度為0.8kg/dm3。依據(jù)公式（4-1）得，4.9照明散熱Q9公式：(kW)（4-3）依據(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)。所以，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)造成熱量為0.09kW4.11總熱負(fù)荷Q11安全系數(shù)取1.2所以，反之加熱量也選9kW。5設(shè)備選型5.1制冷劑5.1.1R404aR404a可作為單級壓縮和復(fù)疊壓縮一級制冷劑。R404a是環(huán)境保護(hù)型制冷劑，它是一個(gè)對臭氧層不起破壞作用混合制冷劑。它是應(yīng)用在商用制冷系統(tǒng)領(lǐng)域R502和R22長久替換品。R404a廣泛適適用于超市冷凍柜、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，在本身壓力下為無色透明液體，R404a適適用于中低溫新型商用\o"制冷設(shè)備"制冷設(shè)備、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HFC類\o"制冷劑"制冷劑全球行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)性產(chǎn)品。R404a在制冷應(yīng)用中提供卓越能力和能效，被全球領(lǐng)先壓縮機(jī)廠家及設(shè)備制造廠認(rèn)可使用。制冷劑R404a是一個(gè)不含氯非共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮液化氣體。其ODP（臭氧消耗潛值）為0，所以R404a是不破壞大氣臭氧層環(huán)境保護(hù)制冷劑。5.1.2R23R23作為復(fù)疊制冷二級壓縮制冷劑。R-23制冷劑，別名R23、氟利昂23、F23、F-23、HFC23、HFC-23、三氟甲烷，漢字名稱三氟甲烷，英文名稱fluoroform、Trifluoromethane，分子式CHF3。因?yàn)镽-23屬于HFC類物質(zhì)（非ODS物質(zhì)Ozone-depletingSubstances）——所以完全不破壞臭氧層，是目前世界絕大多數(shù)國家認(rèn)可并推薦使用環(huán)境保護(hù)制冷劑，也是現(xiàn)在主流環(huán)境保護(hù)制冷劑R-23作為廣泛使用超低溫制冷劑，因?yàn)镠FC-23良好綜合性能，使其成為一個(gè)很有效和安全CFC-13（R13、R-13、Freon13、氟利昂-13）和R-503替換品，關(guān)鍵應(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（包含科研制冷、醫(yī)用制冷等），多見用于這些復(fù)疊式制冷系統(tǒng)低溫級。三氟甲烷同時(shí)還可用作氣體滅火劑，是哈龍1301理想替換品，含有清潔、低毒、滅火效果好等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中所采取R404a，R23特征曲線圖圖5-1R404a特征曲線圖5-1R404a特征曲線5.2墻面控溫設(shè)備選型5.2.1壓縮機(jī)組選使用方法國泰康全封閉壓縮機(jī)組（6套），每套系統(tǒng)采取兩臺壓縮機(jī)，搭建復(fù)疊機(jī)組。采取風(fēng)冷制冷系統(tǒng)。泰康壓縮機(jī)組均在嚴(yán)密品質(zhì)控制管理下，按嚴(yán)格工藝規(guī)程生產(chǎn)，得到用戶及同行認(rèn)可。其壓縮機(jī)使用環(huán)境保護(hù)制冷機(jī)且結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行可靠。采取全封閉技術(shù)，噪音小，運(yùn)行穩(wěn)定。壓縮機(jī)工況功率：5HP制冷量：一級4.4kw；二級：3.3kw制冷劑：R404a、R23冷凝溫度：50℃蒸發(fā)溫度：-25℃動力電源：380V50Hz操作電源：220V50Hz5.2.2冷凝器因?yàn)樵?15℃標(biāo)準(zhǔn)工況下，一級壓縮機(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)冷凝負(fù)荷為8kW。換熱面積為18㎡。不過考慮到二級制冷在最初工作時(shí)可能壓力過高，所以另外給二級制冷配以4㎡換熱面積遇冷。所以，冷凝器選擇金雪FNV-8.6/22，數(shù)量共為6臺。每臺換熱量為8.6kW，換熱面積為22㎡。外形尺寸：長570mmX寬375mmX高530mm。冷凝器特點(diǎn)，外殼采取優(yōu)質(zhì)鋼板，表面噴塑、耐腐蝕、外形美觀；盤管采取銅管錯(cuò)排方法，利用機(jī)械脹管，使銅管和鋁片緊密接合，換熱效果好；產(chǎn)品經(jīng)過2.8MPa氣密性試驗(yàn)及系統(tǒng)排污處理；可適適用于R22、R134a、R404A、R407C等制冷劑；FNS型冷凝器均采取大風(fēng)量、低轉(zhuǎn)速電機(jī)，內(nèi)置安裝，含有噪音小、外形美觀，可廣泛配套于噪音要求較高制冷設(shè)備中使用；

FNV型冷凝器含有迎風(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，空氣和氟利昂換熱系數(shù)為30W/（㎡·℃），溫差為10℃。所以，換熱面積為因?yàn)檎舭l(fā)器要放在乙二醇箱體中，所以采取不銹鋼光管式蒸發(fā)器。管徑為DN25。制冷量為3.3kW，蒸發(fā)面積為11㎡。5.2.4油分離選型油分離器工作原理是，壓縮機(jī)出來高壓氣體（氣態(tài)工質(zhì)和潤滑油），進(jìn)入油分離器后，進(jìn)入油分離器導(dǎo)向葉，沿導(dǎo)向葉呈螺旋狀流動，靠離心力和重力，將潤滑油從工質(zhì)氣體中分離出來，沿著筒體內(nèi)壁流下。工質(zhì)氣體經(jīng)多空擋板由中心管子引出油分離器。分離出潤滑油，集中于油分離器下部，可定時(shí)排出，或利用浮球閥，使?jié)櫥妥詣踊氐綁嚎s機(jī)曲軸箱中。油分離器關(guān)鍵作用有：確保潤滑油返回到壓縮機(jī)儲油槽中，預(yù)防壓縮機(jī)因?yàn)闈櫥腿狈Χa(chǎn)生故障，延長壓縮機(jī)使用壽命；流動速度降低和流動方向改變相互作用引發(fā)潤滑油油分離器依據(jù)壓縮機(jī)配置，選擇5HP油分離器。5.2.5過濾器選型依據(jù)壓縮機(jī)進(jìn)氣口管徑，過濾器選擇丙午分子式過濾器，型號為BW-26。5.2.6儲液器選型依據(jù)壓縮機(jī)功率，儲液器選擇5HP儲液器。5.2.7膨脹容器膨脹容器是在復(fù)疊壓縮中特有設(shè)備，設(shè)置在低溫級制冷系統(tǒng)中。因?yàn)樵陂_啟時(shí)低壓及制冷劑在常溫下體積較大，無法全部儲存在低溫級管路和系統(tǒng)中。故要設(shè)計(jì)一膨脹容器，使過熱，過膨氣體進(jìn)入膨脹容器，使壓縮機(jī)能正常工作。因?yàn)闆]有專門膨脹裝置，故選擇較大型號儲液器來替換。本設(shè)計(jì)選擇10HP儲液器。5.2.8節(jié)流裝置一級節(jié)流裝置采取膨脹閥，熱力膨脹閥是組成制冷裝置關(guān)鍵部件，是制冷系統(tǒng)中四個(gè)基礎(chǔ)設(shè)備之一。它實(shí)現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力壓降，同時(shí)控制制冷劑流量；它體積雖小，但作用巨大，它工作好壞，直接決定整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行性能。不過在實(shí)際工作中，熱力膨脹閥運(yùn)行情況往往被忽略，使熱力膨脹閥成為設(shè)備維護(hù)中一個(gè)死角。而定時(shí)檢驗(yàn)和調(diào)整熱力膨脹閥，對制冷設(shè)備運(yùn)行壽命，節(jié)省能源，降低運(yùn)行成本，卻有著關(guān)鍵意義。膨脹閥在制冷系統(tǒng)中作用：節(jié)流降壓，將冷凝器冷凝后高溫高壓液態(tài)制冷劑節(jié)流降壓，成為輕易蒸發(fā)低溫低壓汽液混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，吸收外界熱量；調(diào)整流量，依據(jù)感溫包或氣箱頭得到溫度信號，膨脹閥能自動調(diào)整進(jìn)入蒸發(fā)器制冷劑流量，以適應(yīng)制冷負(fù)荷不停改變需要。保持一定過熱度、預(yù)防液擊和異常過熱膨脹閥經(jīng)過流量調(diào)整使蒸發(fā)器含有一定過熱度，確保蒸發(fā)器總?cè)莘e有效利用，避免液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)引發(fā)液擊；同時(shí)又能控制過熱度在一定范圍，預(yù)防異常過熱現(xiàn)象發(fā)生。二級節(jié)流裝置采取毛細(xì)管毛細(xì)管適適用于低冷量節(jié)流系統(tǒng)，因?yàn)槊?xì)管排氣壓力在設(shè)定以后不輕易調(diào)整。所以能夠很好控制住冷量放出。額定冷量能最大可能控制被冷物體溫度，不易產(chǎn)生大量波動，對溫度精度控制較高。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，經(jīng)過介質(zhì)給換熱器提供冷源和熱源，可使墻體溫度達(dá)成-45℃~45℃，并向試驗(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)組選擇德國“比澤爾”半封閉壓縮冷凝機(jī)組，配置單級制冷形式，采取風(fēng)冷制冷系統(tǒng)。比澤爾壓縮機(jī)組含有高制冷量和最低能耗，配置耐磨驅(qū)動部件，可靠閥板設(shè)計(jì)，可做到高效能量控制。振動小、噪音低，能滿足用戶制冷要求。壓縮機(jī)工況功率：4HP×2臺制冷量：5kw×2制冷劑：R404a冷凝溫度：45℃蒸發(fā)溫度：-20℃動力電源：380V50Hz操作電源：220V50Hz5.3.2蒸發(fā)器選型計(jì)算總制冷量為10kw，空氣和氟利昂換熱系數(shù)為30W/（㎡·℃），溫差為10℃。所以，換熱面積為采取銅質(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油分離選型油分離器工作原理是，壓縮機(jī)出來高壓氣體（氣態(tài)工質(zhì)和潤滑油），進(jìn)入油分離器后，進(jìn)入油分離器導(dǎo)向葉，沿導(dǎo)向葉呈螺旋狀流動，靠離心力和重力，將潤滑油從工質(zhì)氣體中分離出來，沿著筒體內(nèi)壁流下。工質(zhì)氣體經(jīng)多空擋板由中心管子引出油分離器。分離出潤滑油，集中于油分離器下部，可定時(shí)排出，或利用浮球閥，使?jié)櫥妥詣踊氐綁嚎s機(jī)曲軸箱中。油分離器關(guān)鍵作用有：確保潤滑油返回到壓縮機(jī)儲油槽中，預(yù)防壓縮機(jī)因?yàn)闈櫥腿狈Χa(chǎn)生故障，延長壓縮機(jī)使用壽命；流動速度降低和流動方向改變相互作用引發(fā)潤滑油油分離器依據(jù)壓縮機(jī)配置，選擇4HP油分離器。5.3.4過濾器選型依據(jù)壓縮機(jī)進(jìn)氣口管徑，過濾器選擇丙午分子式過濾器，型號為BW-36。5.3.5儲液器選型依據(jù)壓縮機(jī)功率，儲液器選擇4HP儲液器。5.3.6節(jié)流裝置節(jié)流裝置采取膨脹閥，熱力膨脹閥是組成制冷裝置關(guān)鍵部件，是制冷系統(tǒng)中四個(gè)基礎(chǔ)設(shè)備之一。它實(shí)現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力壓降，同時(shí)控制制冷劑流量；它體積雖小，但作用巨大，它工作好壞，直接決定整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行性能。不過在實(shí)際工作中，熱力膨脹閥運(yùn)行情況往往被忽略，使熱力膨脹閥成為設(shè)備維護(hù)中一個(gè)死角。而定時(shí)檢驗(yàn)和調(diào)整熱力膨脹閥，對制冷設(shè)備運(yùn)行壽命，節(jié)省能源，降低運(yùn)行成本，卻有著關(guān)鍵意義。膨脹閥在制冷系統(tǒng)中作用：節(jié)流降壓，將冷凝器冷凝后高溫高壓液態(tài)制冷劑節(jié)流降壓，成為輕易蒸發(fā)低溫低壓汽液混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，吸收外界熱量；調(diào)整流量，依據(jù)感溫包或氣箱頭得到溫度信號，膨脹閥能自動調(diào)整進(jìn)入蒸發(fā)器制冷劑流量，以適應(yīng)制冷負(fù)荷不停改變需要。保持一定過熱度、預(yù)防液擊和異常過熱膨脹閥經(jīng)過流量調(diào)整使蒸發(fā)器含有一定過熱度，確保蒸發(fā)器總?cè)莘e有效利用，避免液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)引發(fā)液擊；同時(shí)又能控制過熱度在一定范圍，預(yù)防異常過熱現(xiàn)象發(fā)生。6設(shè)計(jì)體會本文說