溫度測(cè)試風(fēng)冷制冷機(jī)高低溫設(shè)備的三大組成系統(tǒng)

一、引言

二、制冷系統(tǒng)

（一）工作原理

（二）關(guān)鍵組件

1. 壓縮機(jī)

• 壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的核心部件，其作用是將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮成高溫高壓的氣體，為制冷劑的循環(huán)流動(dòng)提供動(dòng)力。常見的壓縮機(jī)類型有活塞式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)和螺桿式壓縮機(jī)等。活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但振動(dòng)和噪聲較大；渦旋式壓縮機(jī)具有效率高、振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，在小型風(fēng)冷制冷機(jī)高低溫設(shè)備中應(yīng)用廣泛；螺桿式壓縮機(jī)則適用于大型制冷系統(tǒng)，其制冷量大，運(yùn)行平穩(wěn)。

2. 蒸發(fā)器

• 蒸發(fā)器是制冷劑與被冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換的場(chǎng)所。在溫度測(cè)試風(fēng)冷制冷機(jī)高低溫設(shè)備中，蒸發(fā)器通常采用翅片管式結(jié)構(gòu)，通過增大換熱面積來提高熱交換效率。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，使流經(jīng)蒸發(fā)器的空氣溫度降低，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試空間的制冷。

3. 冷凝器

• 冷凝器的主要功能是將壓縮后的高溫高壓制冷劑氣體的熱量散發(fā)到外界環(huán)境中，使其凝結(jié)為液態(tài)。風(fēng)冷式冷凝器由銅管和鋁翅片組成，銅管內(nèi)流動(dòng)制冷劑，鋁翅片則增大了散熱面積。風(fēng)扇強(qiáng)制空氣流過冷凝器表面，加速熱量的散發(fā)。

4. 節(jié)流裝置

• 節(jié)流裝置如膨脹閥或毛細(xì)管，用于對(duì)制冷劑進(jìn)行節(jié)流降壓。膨脹閥能夠根據(jù)蒸發(fā)器出口的制冷劑溫度和壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷劑的流量，保證制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；毛細(xì)管則是一種簡(jiǎn)單的節(jié)流元件，其內(nèi)徑和長(zhǎng)度固定，通過限制制冷劑的流量來實(shí)現(xiàn)節(jié)流降壓的作用。

三、加熱系統(tǒng)

（一）工作原理

（二）關(guān)鍵組件

1. 電加熱元件

• 常見的電加熱元件有電阻絲加熱元件和陶瓷加熱元件等。電阻絲加熱元件是利用電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的原理工作，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但加熱效率相對(duì)較低，且在高溫下容易氧化。陶瓷加熱元件則具有加熱速度快、效率高、耐高溫、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)溫度控制精度要求較高的溫度測(cè)試風(fēng)冷制冷機(jī)高低溫設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。

2. 溫度傳感器（用于加熱控制）

• 溫度傳感器在加熱系統(tǒng)中起著監(jiān)測(cè)溫度的重要作用。它實(shí)時(shí)測(cè)量設(shè)備內(nèi)部的溫度，并將溫度信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定溫度與實(shí)際測(cè)量溫度的差值，調(diào)節(jié)加熱元件的供電功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制。常用的溫度傳感器有熱電偶和熱電阻等，熱電偶適用于高溫測(cè)量，熱電阻則在中低溫測(cè)量中具有較高的精度。

四、控制系統(tǒng)

（一）控制功能

1. 溫度設(shè)定與調(diào)節(jié)

• 控制系統(tǒng)允許用戶根據(jù)測(cè)試需求設(shè)定目標(biāo)溫度。通過操作面板，用戶可以輸入所需的高低溫?cái)?shù)值，控制系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定溫度與設(shè)備內(nèi)部實(shí)際溫度的差異，自動(dòng)控制制冷系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的工作。例如，當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定的低溫值時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)制冷系統(tǒng)進(jìn)行降溫；當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定的高溫值時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)加熱系統(tǒng)進(jìn)行升溫，確保設(shè)備內(nèi)部溫度始終維持在設(shè)定溫度附近，滿足測(cè)試對(duì)溫度精度的要求。

2. 溫度監(jiān)控與報(bào)警

• 控制系統(tǒng)配備溫度傳感器對(duì)設(shè)備內(nèi)部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦溫度超出預(yù)設(shè)的正常范圍，控制系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員設(shè)備可能出現(xiàn)異常情況。例如，如果制冷系統(tǒng)故障導(dǎo)致溫度無法下降到設(shè)定低溫，或者加熱系統(tǒng)失控使溫度過高，控制系統(tǒng)會(huì)通過聲光報(bào)警等方式通知操作人員，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行故障排查和修復(fù)，防止因溫度異常對(duì)測(cè)試樣品或設(shè)備本身造成損壞。

3. 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與保護(hù)

• 除了溫度監(jiān)控外，控制系統(tǒng)還對(duì)制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及其他關(guān)鍵組件（如風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等）的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。它可以檢測(cè)到組件的故障、過載、短路等異常情況，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如自動(dòng)停機(jī)、切斷故障電路等，以保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

（二）關(guān)鍵組件

1. 控制器（如 PLC 或單片機(jī)）

• 控制器是控制系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)接收溫度傳感器等各種傳感器的信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)的控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，然后輸出控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及其他執(zhí)行元件的工作。例如，可編程邏輯控制器（PLC）具有可靠性高、編程方便、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)復(fù)雜的控制邏輯和多種工業(yè)環(huán)境；單片機(jī)則具有成本低、體積小、靈活性高等特點(diǎn)，在一些小型溫度測(cè)試風(fēng)冷制冷機(jī)高低溫設(shè)備中應(yīng)用較多。

2. 溫度傳感器（用于監(jiān)控）

• 與加熱系統(tǒng)中用于加熱控制的溫度傳感器類似，這里的溫度傳感器也是用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)部的溫度情況。它們分布在設(shè)備的不同位置，如測(cè)試空間內(nèi)、制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器附近等，以便全面準(zhǔn)確地反映設(shè)備的溫度狀態(tài)。這些傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸給控制器，為控制器的控制決策提供依據(jù)。

3. 人機(jī)界面（HMI）

• 人機(jī)界面是操作人員與設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行交互的窗口。它通常包括顯示屏和操作按鈕等。通過顯示屏，操作人員可以直觀地查看設(shè)備的當(dāng)前溫度、設(shè)定溫度、運(yùn)行狀態(tài)等信息；通過操作按鈕，操作人員可以進(jìn)行溫度設(shè)定、啟動(dòng)停止設(shè)備、查看報(bào)警記錄等操作。良好的人機(jī)界面設(shè)計(jì)能夠提高設(shè)備的操作便利性和用戶體驗(yàn)。

五、總結(jié)