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上海一恒科學儀器有限公司恒溫恒濕箱內電子膨脹閥替代毛細管的可行性研究

[導讀]在上海一恒科學儀器有限公司恒溫恒濕箱中使用電子膨脹閥代替毛細管,可以在一定程度上解決上述問題。電子膨脹閥結構雖然相對復雜,但能適應變工況條件,動作響應快,調節范圍可在最大孔徑的15%~100%的范圍內進行精確調節。

為探尋新疆驢盲腸中的優勢纖維素分解菌,筆者以可培養法對驢盲腸中菌群進行富集培養、分離純化、剛果紅識別(初篩)、形態學觀察、濾紙酶活力測定、復篩以及生化鑒定得到1株酶活性較高的菌株;根據與《伯杰細菌系統鑒定手冊》和《細菌編碼鑒定表》比對,確定該菌株是編碼為AG632的埃希大腸桿菌。

隨著人類現代經濟水平的不斷提高,對于生物醫藥,電子通信和現代科研相關的保存培養精密性與便捷性要求也不斷提升,F有恒溫恒濕中的空氣處理技術對制冷量的調節和精密度穩定性有一定要求,這與恒溫恒濕箱內的制冷系統熱補償與加濕系統的工作性能、配合程度和調用邏輯算法相關[1,2]。工作原理是:制冷系統對空氣進行降溫除濕,再通過電加熱器進行熱補償來提高溫度、或蒸氣加濕器濕補償提升濕度,以實現對箱內環境溫濕度精確控制的需要[3,4]。

近年來國內針對恒溫恒濕箱的研究取得一定進展。盛健等[5]在傳統恒溫恒濕箱內的制冷系統使用壓縮機吸氣少量噴液方法,降低了壓縮機排氣溫度及壓縮機故障率。郭俊等[6]研究了3.6 k W新型帶冷凝熱回收的恒溫恒濕空調機組,實驗證明帶有可調節正副電磁膨脹閥的空調機組,在一定程度上能增加機組處理熱濕負荷的范圍和加強負荷控制能力,并能減少空調運行的能源消耗。除了采用蒸氣壓縮制冷外,張喬丹等[7]通過搭建半開放式的恒溫暖箱,采用半導體制冷,使箱內溫度控制基本符合要求,處于適宜溫度區間。與此同時將改進型PID(比例、微分、積分)算法運用于半導體制冷片可以精確控制小型空間的溫濕度精度[8]。余顯冰等[9]基于單片機編程、溫度傳感器和半導體技術相結合設計了一種可以實現帳篷內自動恒溫的裝置。

目前恒溫恒濕箱能夠在一定時間內達到相應的溫濕度范圍,但在當前的背景下,需要進一步減小運行溫濕度偏差和波動范圍,從而滿足市場對較高精度恒溫恒濕箱的需求[10,11]。本實驗臺在已有的吸氣噴液技術恒溫恒濕箱基礎上,用電子膨脹閥替換節流毛細管進行實驗,嘗試解決溫濕度波動范圍較大的問題。

1 電子膨脹閥優勢

傳統箱內制冷系統采用毛細管作為節流裝置。毛細管的孔徑設計是基于某種特定工況下的最佳效率,可在一般范圍內實現其規定性能。但其并不能根據不同工況而改變內部結構,所以在定頻壓縮機的變工況(極端外部環境)或變頻壓縮機的頻率上升時,循環系統的冷凝壓力上升,蒸發壓力下降,采用毛細管的制冷循環比采用電子膨脹閥的壓力變化快,蒸發器出口過熱度也會相應增大,最終參與循環的制冷劑流量減小。而定頻壓縮機制冷量設計均有余量,當到達所設定的目標溫度時溫度控制器會控制壓縮機開關機,在開關機之中有一定的時間周期,從而導致制冷設備內部溫度波動較大[12]。所以采用毛細管作為節流裝置的機器設備,存在調節能力過差和一定時間箱內溫度波動較大而導致溫度精度較差的情況,并且會帶來壓縮機排氣溫度過高、效率低和使用壽命縮短等問題。特別在恒溫恒濕箱系統中,存在熱補償和濕補償高的問題。

在恒溫恒濕箱中使用電子膨脹閥代替毛細管,可以在一定程度上解決上述問題。電子膨脹閥結構雖然相對復雜,但能適應變工況條件,動作響應快,調節范圍可在最大孔徑的15%~100%的范圍內進行精確調節[13]。電子膨脹閥對制冷劑流量的調節除了可以控制蒸發器外,還可用來調節冷凝器[14]。當環境工況改變時,電子膨脹閥可按照某一設定,如排氣溫度或壓縮機吸氣過熱度等自動調節開度,使系統中的制冷劑循環流量保持在一個最佳的狀況[15]。

恒溫恒濕箱采用邏輯控制系統對箱內系統組合進行指令,工作流程為:箱內目標溫濕度低于外界環境溫濕度時,通過制冷系統對送風進行降溫除濕,再根據目標溫濕度進行再熱升溫或蒸氣加濕;箱內目標溫濕度高于外界環境溫濕度時,通過電加熱系統和加濕系統對送風進行加熱與加濕;箱內目標溫度高于外界環境溫度但目標濕度低于環境濕度時,通過制冷系統先對送風進行降溫除濕,電加熱系統再對送風進行再熱升溫;箱內目標溫度低于外界環境溫度但目標濕度高于環境濕度時,制冷系統先對送風進行降溫除濕,加濕系統再對送風進行蒸氣加濕。圖1所示為變工況下恒溫恒濕箱空氣處理流程。



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