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上海一恒科学仪器有限公司恒温恒湿箱内电子膨胀阀替代毛细管的可行性研究

[导读]在上海一恒科学仪器有限公司恒温恒湿箱中使用电子膨胀阀代替毛细管,可以在一定程度上解决上述问题。电子膨胀阀结构虽然相对复杂,但能适应变工况条件,动作响应快,调节范围可在最大孔径的15%~100%的范围内进行精确调节。

为探寻新疆驴盲肠中的优势纤维素分解菌,笔者以可培养法对驴盲肠中菌群进行富集培养、分离纯化、刚果红识别(初筛)、形态学观察、滤纸酶活力测定、复筛以及生化鉴定得到1株酶活性较高的菌株;根据与《伯杰细菌系统鉴定手册》和《细菌编码鉴定表》比对,确定该菌株是编码为AG632的埃希大肠杆菌。

随着人类现代经济水平的不断提高,对于生物医药,电子通信和现代科研相关的保存培养精密性与便捷性要求也不断提升。现有恒温恒湿中的空气处理技术对制冷量的调节和精密度稳定性有一定要求,这与恒温恒湿箱内的制冷系统热补偿与加湿系统的工作性能、配合程度和调用逻辑算法相关[1,2]。工作原理是:制冷系统对空气进行降温除湿,再通过电加热器进行热补偿来提高温度、或蒸气加湿器湿补偿提升湿度,以实现对箱内环境温湿度精确控制的需要[3,4]。

近年来国内针对恒温恒湿箱的研究取得一定进展。盛健等[5]在传统恒温恒湿箱内的制冷系统使用压缩机吸气少量喷液方法,降低了压缩机排气温度及压缩机故障率。郭俊等[6]研究了3.6 k W新型带冷凝热回收的恒温恒湿空调机组,实验证明带有可调节正副电磁膨胀阀的空调机组,在一定程度上能增加机组处理热湿负荷的范围和加强负荷控制能力,并能减少空调运行的能源消耗。除了采用蒸气压缩制冷外,张乔丹等[7]通过搭建半开放式的恒温暖箱,采用半导体制冷,使箱内温度控制基本符合要求,处于适宜温度区间。与此同时将改进型PID(比例、微分、积分)算法运用于半导体制冷片可以精确控制小型空间的温湿度精度[8]。余显冰等[9]基于单片机编程、温度传感器和半导体技术相结合设计了一种可以实现帐篷内自动恒温的装置。

目前恒温恒湿箱能够在一定时间内达到相应的温湿度范围,但在当前的背景下,需要进一步减小运行温湿度偏差和波动范围,从而满足市场对较高精度恒温恒湿箱的需求[10,11]。本实验台在已有的吸气喷液技术恒温恒湿箱基础上,用电子膨胀阀替换节流毛细管进行实验,尝试解决温湿度波动范围较大的问题。

1 电子膨胀阀优势

传统箱内制冷系统采用毛细管作为节流装置。毛细管的孔径设计是基于某种特定工况下的最佳效率,可在一般范围内实现其规定性能。但其并不能根据不同工况而改变内部结构,所以在定频压缩机的变工况(极端外部环境)或变频压缩机的频率上升时,循环系统的冷凝压力上升,蒸发压力下降,采用毛细管的制冷循环比采用电子膨胀阀的压力变化快,蒸发器出口过热度也会相应增大,最终参与循环的制冷剂流量减小。而定频压缩机制冷量设计均有余量,当到达所设定的目标温度时温度控制器会控制压缩机开关机,在开关机之中有一定的时间周期,从而导致制冷设备内部温度波动较大[12]。所以采用毛细管作为节流装置的机器设备,存在调节能力过差和一定时间箱内温度波动较大而导致温度精度较差的情况,并且会带来压缩机排气温度过高、效率低和使用寿命缩短等问题。特别在恒温恒湿箱系统中,存在热补偿和湿补偿高的问题。

在恒温恒湿箱中使用电子膨胀阀代替毛细管,可以在一定程度上解决上述问题。电子膨胀阀结构虽然相对复杂,但能适应变工况条件,动作响应快,调节范围可在最大孔径的15%~100%的范围内进行精确调节[13]。电子膨胀阀对制冷剂流量的调节除了可以控制蒸发器外,还可用来调节冷凝器[14]。当环境工况改变时,电子膨胀阀可按照某一设定,如排气温度或压缩机吸气过热度等自动调节开度,使系统中的制冷剂循环流量保持在一个最佳的状况[15]。

恒温恒湿箱采用逻辑控制系统对箱内系统组合进行指令,工作流程为:箱内目标温湿度低于外界环境温湿度时,通过制冷系统对送风进行降温除湿,再根据目标温湿度进行再热升温或蒸气加湿;箱内目标温湿度高于外界环境温湿度时,通过电加热系统和加湿系统对送风进行加热与加湿;箱内目标温度高于外界环境温度但目标湿度低于环境湿度时,通过制冷系统先对送风进行降温除湿,电加热系统再对送风进行再热升温;箱内目标温度低于外界环境温度但目标湿度高于环境湿度时,制冷系统先对送风进行降温除湿,加湿系统再对送风进行蒸气加湿。图1所示为变工况下恒温恒湿箱空气处理流程。



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