一  前言
　　
　　为了在激烈的竞争中保持优热，节能和省电成为冷柜生产厂家的追求目标，但是冷冻速度和安全运行也是用户在选择不同品牌的冷柜时的一个重要标准。许多冷柜使用时的运行环境往往远远偏离设计工况，烧毁压缩机事件时有发生，因此如何使冷械达到较快的冷冻速度，同时最大限度的适应恶劣工况也是生产厂家重点考虑的因素。本文对不同型号的某公司冷柜进行实验，通过改变充注量和环境温度，寻找充注量对冷柜的降温速度和压缩机温度等的影响规律，同时提出了机组的优化布置，解决在恶劣环境下压缩机温度过高，系统性能下降问题，为产品的设计开发提供有效的依据。

二  实验系统及方法

　　
　　2.1实验系统
　　
　　实验系统主体部分置于恒温恒湿室内，房间内的温度湿度由室外空调系统控制，温度控制范围10～43℃，房间内设有加湿器，湿度可控制在45%～85%。本次实验将室内温度设定为25℃、32℃、38℃，湿度为73%。控制精度为：温度±0.5℃，湿度±10%。
　　
　　恒温间顶部有隔层，上面均匀分布有许多蜂孔，新风从蜂孔进入房间。由于隔层面积较大，新风进入隔层后风速大大降低，经蜂孔均匀缓慢的送入，因此房间内气流扰动较小。冷柜置于木质测试平台上，并与房间四壁保持一定的距离。
　　
　　实验开始前，先启动恒温室的空调系统，达到实验设定的温度后，开机进行实验。
　　
　　2.2制冷剂充注
　　
　　充注制冷剂前，接冷柜系统各部件容积，根据经验大致确定系统充注量，将此充注量减去一个值，作为一个初始充注量。
　　
　　充注制冷剂时，先用真空泵将系统抽到规定真空度，然后接电脑充氟机，将设定的初始制冷剂量充入系统。如需增加充注量时，则充注一个增加量。在新的房间温度实验时，重复上述充注顺序。充注前必须校准充氟机，以减少误差。
　　
　　2.3数据采集
　　
　　测温点和测压点如图1所示。温度测量采用铂电阻，将探头和测点充分接触，并用胶带贴到测点部位。测得信号输入温度转换测试仪，然后接入数字测温表显示。数据采集控制系统存储采集到的数据，采样时间0.5s，采样周期1min，并可根据实验者要求设定。压力采用高精度的压力表及真空表测量。本次实验中压力不是作为主要采集数据，仅供实验者在实验中参考用。
　　
　　本实验是通过对该公司BD/C-183A、BD/C-165两种型号的冷柜在环境温度为25℃、32℃、38℃不同工作条件下的充注量实验，采集冷柜系统在不同环境温度，不同充注量下冷柜降温速度、吸气温度、压缩机机壳温度的数据并分析，得出环境温度、充注量对它们的影响规律。
　　
三  实验结果分析

　　
　　图2给出了不同充注量下箱温随运行时间的变化曲线。从图中可以看出，在每一个充注量下，开始时曲线斜率较大，随着运行时间的增长，斜率逐渐减小并趋向于零。这说明开始时箱温下降较快，随运行时间逐渐减慢。开始时蒸发器温度迅速下降，与箱体的温差较在，换热量较大，箱体内热量很快被制冷剂带走，箱温下降快，开机一段时间后，蒸发器与箱体温差减小，换热量减小，箱内温度下降减慢，当冷量与箱体漏热量相当时，曲线斜率趋于零。

　　从图2还可以看出随着充注量的增多，系统运行时间（即将箱体内介质从开始降到设定温度时所需时间）显著缩短，如图2a)示箱内温度降至-20℃时，充注量120g时运行时间比110g时缩短25%，比100g时缩短40%。不过当充注量达到某一数值时，继续增大充注量，运行时间缩短不大。如图2b)箱温降至-29℃时，充注量为110g、105g、100g时的系统运行时间相差不大。这是因为随着充注量的增大，系统质量流量增大，同时蒸发器的有效换热面积增大，冷柜系统制冷量显著增大，箱体内介质的确良热量很快被蒸发器内制冷剂带走，降温速度明显加快。当蒸发器全部蒸发管内都充满液体制冷剂时，继续充注制冷剂，蒸发器有效传热面积不再增大，蒸发温度上升，传热温差减小，降温速度增大减慢，甚至会延长运行时间。
　　
　　此外，从图2还可以发现，充注量较少时，箱内介质终温较高，如图2a)充注量94g时箱内终温为-20℃左右，充注量120g时终温则为-30℃。这是因为蒸发器只有部发处在工作状态（部分蒸发管内有液体），蒸发器有效传热面积较小，制冷量较小。
　　
　　图3是不同环境温度下吸气温度随充注量的变化曲线。随着充注量的增加，压缩机的吸气温度逐渐下降，这是因为充注量的增加使蒸发器内制冷剂液体逐渐增多，蒸发器工作段增长，过热段缩甜美，从而使制冷剂过热度减小，吸气温度下降。另外，同一充注量下，较低环境温度下的吸气温度较低，是因为管内制冷剂与外界温差小，导致换热量因为管内制冷剂与外界温差小，导致换热量少，蒸发器管道的过热段随之缩短，最终导致过热度减小的缘故。
　　
　　我们知道压缩机功率与制冷剂质量流量和压比有密切关系。而充注量在一定范围内增加或减少时，蒸发压力和冷凝压力将同时上升或下降，所以其压比的变化不会很大。因此压缩机的功率主要受质量流量的影响，随着充注量的增加，质量流量随之增大，压缩机功率逐渐增大，从而产生的热量增多，促使压缩机温度上升。但是充注量增加，又会导致吸气温度降低，这对压缩机降温是有利的，所以压缩机温度增加与否是由两方面因素共同决定的。如图4a）所示，在环境温度32℃时，压缩机机壳温度随充注量的增加选取升高，此时压缩机功率的增加为主要因素；其后压缩机机壳温度降低，是因为随充注量的增加，吸气温度的下降成为主要因素。
　　
　　从图4还可以看出，环境温度对机壳温度有很大的影响，BD/C-183A型冷柜在环境温度38℃时机壳温度比32℃平均提高了9%，BD/C-165则平均提高了13%，机壳温度达到90℃左右。在实验应用中，冷柜的工作环境更加恶劣，机壳温度可能更高。因此为了降低压缩机温度，通常需要安装一个辅助风机，以加速压缩机和冷凝器的散热，保证机器安全运行。
　　
　　风机布置有以下几种方案，如图5所示。

　　
　　方案一：风机置于冷凝器外测，对冷凝器吹风，冷凝器温度一般为40℃～60℃，而压缩机机壳温度一般约为70℃～90℃，空气经过冷凝器后温度约升高10℃，所以仍能和压缩机机壳保持一定温差，另外因冷凝器和压缩机相距很近，故经过冷凝器后风速衰减不多，能够满足压缩机换热要求。