温度测试风冷制冷机高低温设备的三大组成系统

一、引言

二、制冷系统

（一）工作原理

（二）关键组件

1. 压缩机

• 压缩机是制冷系统的核心部件，其作用是将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的气体，为制冷剂的循环流动提供动力。常见的压缩机类型有活塞式压缩机、涡旋式压缩机和螺杆式压缩机等。活塞式压缩机结构简单，工作可靠，但振动和噪声较大；涡旋式压缩机具有效率高、振动小、噪声低等优点，在小型风冷制冷机高低温设备中应用广泛；螺杆式压缩机则适用于大型制冷系统，其制冷量大，运行平稳。

2. 蒸发器

• 蒸发器是制冷剂与被冷却介质进行热交换的场所。在温度测试风冷制冷机高低温设备中，蒸发器通常采用翅片管式结构，通过增大换热面积来提高热交换效率。制冷剂在蒸发器内蒸发吸热，使流经蒸发器的空气温度降低，从而实现对测试空间的制冷。

3. 冷凝器

• 冷凝器的主要功能是将压缩后的高温高压制冷剂气体的热量散发到外界环境中，使其凝结为液态。风冷式冷凝器由铜管和铝翅片组成，铜管内流动制冷剂，铝翅片则增大了散热面积。风扇强制空气流过冷凝器表面，加速热量的散发。

4. 节流装置

• 节流装置如膨胀阀或毛细管，用于对制冷剂进行节流降压。膨胀阀能够根据蒸发器出口的制冷剂温度和压力自动调节制冷剂的流量，保证制冷系统的稳定运行；毛细管则是一种简单的节流元件，其内径和长度固定，通过限制制冷剂的流量来实现节流降压的作用。

三、加热系统

（一）工作原理

（二）关键组件

1. 电加热元件

• 常见的电加热元件有电阻丝加热元件和陶瓷加热元件等。电阻丝加热元件是利用电流通过电阻丝产生热量的原理工作，其结构简单，成本较低，但加热效率相对较低，且在高温下容易氧化。陶瓷加热元件则具有加热速度快、效率高、耐高温、抗氧化等优点，在对温度控制精度要求较高的温度测试风冷制冷机高低温设备中得到广泛应用。

2. 温度传感器（用于加热控制）

• 温度传感器在加热系统中起着监测温度的重要作用。它实时测量设备内部的温度，并将温度信号反馈给控制系统。控制系统根据设定温度与实际测量温度的差值，调节加热元件的供电功率，从而实现对温度的精确控制。常用的温度传感器有热电偶和热电阻等，热电偶适用于高温测量，热电阻则在中低温测量中具有较高的精度。

四、控制系统

（一）控制功能

1. 温度设定与调节

• 控制系统允许用户根据测试需求设定目标温度。通过操作面板，用户可以输入所需的高低温数值，控制系统将根据设定温度与设备内部实际温度的差异，自动控制制冷系统和加热系统的工作。例如，当实际温度高于设定的低温值时，控制系统启动制冷系统进行降温；当实际温度低于设定的高温值时，控制系统启动加热系统进行升温，确保设备内部温度始终维持在设定温度附近，满足测试对温度精度的要求。

2. 温度监控与报警

• 控制系统配备温度传感器对设备内部温度进行实时监控。一旦温度超出预设的正常范围，控制系统会立即发出报警信号，提醒操作人员设备可能出现异常情况。例如，如果制冷系统故障导致温度无法下降到设定低温，或者加热系统失控使温度过高，控制系统会通过声光报警等方式通知操作人员，以便及时采取措施进行故障排查和修复，防止因温度异常对测试样品或设备本身造成损坏。

3. 设备运行状态监测与保护

• 除了温度监控外，控制系统还对制冷系统、加热系统以及其他关键组件（如风机、压缩机等）的运行状态进行监测。它可以检测到组件的故障、过载、短路等异常情况，并采取相应的保护措施，如自动停机、切断故障电路等，以保护设备的安全运行，延长设备的使用寿命。

（二）关键组件

1. 控制器（如 PLC 或单片机）

• 控制器是控制系统的核心，它负责接收温度传感器等各种传感器的信号，根据预设的控制算法进行数据处理和运算，然后输出控制信号来驱动制冷系统、加热系统以及其他执行元件的工作。例如，可编程逻辑控制器（PLC）具有可靠性高、编程方便、功能强大等优点，能够适应复杂的控制逻辑和多种工业环境；单片机则具有成本低、体积小、灵活性高等特点，在一些小型温度测试风冷制冷机高低温设备中应用较多。

2. 温度传感器（用于监控）

• 与加热系统中用于加热控制的温度传感器类似，这里的温度传感器也是用于实时监测设备内部的温度情况。它们分布在设备的不同位置，如测试空间内、制冷系统的蒸发器和冷凝器附近等，以便全面准确地反映设备的温度状态。这些传感器将温度信号转换为电信号后传输给控制器，为控制器的控制决策提供依据。

3. 人机界面（HMI）

• 人机界面是操作人员与设备控制系统进行交互的窗口。它通常包括显示屏和操作按钮等。通过显示屏，操作人员可以直观地查看设备的当前温度、设定温度、运行状态等信息；通过操作按钮，操作人员可以进行温度设定、启动停止设备、查看报警记录等操作。良好的人机界面设计能够提高设备的操作便利性和用户体验。

五、总结