واحد یخچال کاسکاد: سیستم کریوژنی عمیق دو مدار برای دمای زیر -70 ℃

واحد یخچال کاسکاد: سیستم کریوژنی عمیق دو مدار برای دمای زیر -70 ℃

واحد خنک کننده کاسکاد شامل دو مدار خنک کننده مستقل، مرحله بالا و مرحله پایین است که توسط یک مبدل گرما کاسکاد برای دستیابی به خنک کننده عمیق زیر -70 ℃ متصل شده است. واحد خنک کننده کاسکاد می تواند به دمای تبخیر به عنوان پایین به -120 ℃ بسته به انتخاب مواد خنک کننده و پیکربندی سیستم برسد. این به طور گسترده ای برای کریوژنیک آزمایشگاهی و منجمد کردن مواد ویژه استفاده می شود. مدار مرحله بالا معمولا از مواد خنک کننده استاندارد مانند R404A یا R507 استفاده می کند، در حالی که مدار مرحله پایین از مواد خنک کننده دمای پایین از جمله R23 برای خنک کردن عمیق استفاده می کند. تفاوت دمای مبدل گرما کاسکاد بین 5K و 8K کنترل می شود. تفاوت دمای بیشتر COP سیستم را کاهش می دهد و مصرف کلی انرژی واحد خنک کننده کاسکاد را افزایش می دهد. انتخاب کمپرسور برای واحد خنک کننده کاسکاد انعطاف پذیر است. طرف مرحله بالا می تواند کمپرسور یخچال پیچ یا کمپرسور متقابل یک مرحله را اتخاذ کند؛ مرحله پایین اغلب از کمپرسور یخچال دو مرحله ای تک واحد استفاده می کند. نیازهای ناخالصی سیستم برای واحد خنک کننده کاسکاد سخت تر است. ناخالصی های مدار بیش از 30 ppm فرسایش کمپرسور پایین را تسریع می کند و کل عمر واحد را بیش از 40٪ کوتاه می کند. کمپرسور متقابل xiteliduo را می توان به عنوان کمپرسور پیستون پایین مرحله برای واحد خنک کننده کاسکاد پیکربندی کرد و فشرده سازی قابل اعتماد را برای مواد خنک کننده با دمای پایین در مدار جانبی سرد فراهم کرد. در مقایسه با کمپرسور یخچال دو مرحله ای تک واحد، واحد یخچال کاسکاد به دمای تبخیر بسیار پایین تر دست می یابد، اما نیاز به دو مجموعه از سیستم های شارژ، کنترل و حفاظت از ایمنی یخچال دارد. ردپای کل واحد خنک کننده کاسکاد به طور قابل توجهی بزرگتر از کمپرسور خنک کننده دو مرحله واحد است و سرمایه گذاری اولیه آن 2.2 ~ 3 برابر برای ظرفیت خنک کننده برابر است. انتخاب درجه روغن برای حلقه های مرحله بالا و مرحله پایین متفاوت است. مدار مرحله بالا از ISO VG68 استفاده می کند، در حالی که مدار مرحله پایین نیاز به روغن خنک کننده با دمای پایین ISO VG100 دارد. بازرسی فیلتر مکش برای واحد یخچال کاسکاد هر 1200 ساعت کاری مورد نیاز است. مسدود شدن فیلتر بیش از ۴۵٪ ظرفیت کلی خنک کننده واحد خنک کننده کاسکاد را ۲۲٪ کاهش می دهد. کل واحد خنک کننده کاسکاد دارای دو گروه دریچه ایمنی مستقل برای مدارهای فشار بالا و پایین است. کالیبراسیون سالانه تمام دریچه های ایمنی اجباری است. واحد خنک کننده کاسکاد می تواند 24 ساعت به طور مداوم برای یخ زدن عمیق صنعتی کار کند. زمان متوقف نگهداری سالانه تقریباً 4.5٪ از کل زمان عملیاتی را تشکیل می دهد، که بالاتر از کمپرسورهای پیستون تک مرحله است. سطح سر و صدا اندازه گیری شده در 1 متر از واحد خنک کننده کاسکاد 84 ~ 87dB (A) است که ترکیب سر و صدا از کمپرسورهای مرحله بالا و پایین را دارد. محفظه آکوستیک می تواند صدا را تا 12dB (A) کاهش دهد. تمیزی سیستم یخچال به طور مستقیم بر عمر واحد یخچال کاسکاد تاثیر می گذارد. آلودگی در مدار مرحله پایین باعث تخریب سریع کمپرسور مرحله پایین می شود. نظارت بر دمای تخلیه برای کمپرسور مرحله پایین واحد خنک کننده کاسکاد بسیار مهم است. آستانه هشدار در 175 ℃ تنظیم شده است، با قطع برق خودکار بالای 180 ℃. اندازه گیری گیرنده مایع باید به طور جداگانه برای حلقه های خنک کننده مرحله بالا و مرحله پایین محاسبه شود. حجم گیرنده مایع پایین باید 2.0 برابر کل شارژ خنک کننده پایین باشد. حمل و نقل واحد خنک کننده کاسکاد پیچیده تر است. معمولاً به عنوان مونتاژ های جداگانه ارسال می شود و در محل مونتاژ می شود، با محدودیت دقیق شیب برای هر ماژول کمپرسور در 15 درجه. جداسازی کننده های روغن مطابق برای هر دو مدار نیاز به کارایی جداسازی ≥99.6٪ دارند. انتقال روغن مبدل گرما را آلوده می کند و عملکرد انتقال گرما را کاهش می دهد. کنترل سوپرگرما مکش بین حلقه ها متفاوت است: مدار مرحله بالا 6K-10K را حفظ می کند. مدار مرحله پایین 8K-12K را حفظ می کند تا از رکود مایع به کمپرسور مرحله پایین جلوگیری شود. پایه نصب باید C30 یا بالاتر باشد. دو ماژول کمپرسور نیاز به پد های ضد لرزش جداگانه دارند تا از اتصال متقابل لرزش بین مرحله بالا و پایین جلوگیری کنند. فاکتور قدرت بار کامل به نوع کمپرسور بستگی دارد. اگر مرحله بالا از کمپرسور یخچال پیچ استفاده کند، عامل قدرت کلی می تواند به 0.86 برسد؛ مرحله بالای پیستون به حدود 0.81 می رسد. واحد خنک کننده کاسکاد به خوبی نگهداری شده باید نشت سالانه مواد خنک کننده را زیر 0.3٪ نگه دارد. نشت در مدار مرحله پایین تشخیص سخت تر است و نیاز به آزمایش های منظم نگهداری فشار دارد. برای خاموشی بلند مدت بیش از 6 ماه، هر دو مدار نیاز به تغییر روغن، تمیز کردن فیلتر و مهر و موم کردن نیتروژن دارند. خطر زنگ در مدار کم مرحله بدون کار حفظ 60٪ افزایش می یابد. هزینه های سالانه نگهداری و نگهداری واحد خنک کننده کاسکاد تقریباً 4.2٪ از کل سرمایه گذاری تجهیزات را تشکیل می دهد که بالاتر از کمپرسور خنک کننده دو مرحله واحد است. کلاس عایق موتور برای کمپرسورها در داخل واحد خنک کننده کاسکاد کلاس F است. کمپرسور مرحله پایین دارای محافظت بیش از حد سختگیرانه تر است