●ระบบทำความเย็นแบบขั้นตอนเดียวแบบเรียงซ้อนวงจรทำความเย็น
●วงจรการทำความเย็นแบบเรียงซ้อนระบบการบีบอัดแบบสองขั้นตอน
●วงจรทำความเย็นแบบน้ำตกสามชั้น
ในมุมมองของอุณหภูมิต่ำที่ต่ำกว่า -20 ℃ ระบบวงจรทำความเย็นแบบเรียงซ้อนถูกนำมาใช้ และเหตุผลสำหรับการใช้วงจรทำความเย็นแบบเรียงซ้อนแบบบีบอัดสองขั้นตอนเพื่อให้ได้อุณหภูมิต่ำ:
1. ข้อจำกัดคุณสมบัติทางกายภาพทางความร้อนของสารทำความเย็น
สารทำความเย็นอุณหภูมิปานกลางที่ใช้ในวงจรการทำความเย็นแบบขั้นตอนเดียวของเครื่องทดสอบอุณหภูมิและความชื้นคงที่นั้นโดยทั่วไปแล้วจะเป็น R404A และอุณหภูมิการระเหยของมันคือ -46.5 °C (R22/-40.7°C) ที่ความดันบรรยากาศหนึ่ง แต่การถ่ายเทความร้อน ความแตกต่างของอุณหภูมิของคอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศมักจะอยู่ที่ประมาณ 10°C (ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเครื่องระเหยและกล่องด้านในภายใต้วงจรการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ) ซึ่งหมายความว่าสามารถผลิตได้ที่อุณหภูมิต่ำเพียง -36.5 องศาเซลเซียสเท่านั้น กล่อง. แน่นอน R404A สามารถทำให้เย็นลงได้โดยการลดแรงดันการระเหยของคอมเพรสเซอร์ อุณหภูมิการระเหยต่ำสุดของสารทำความเย็นจะลดลงเหลือ -50 องศาเซลเซียส ดังนั้นเพื่อให้ได้อุณหภูมิต่ำที่ -50 °C และต่ำกว่า ต้องใช้วงจรการทำความเย็นแบบเรียงซ้อนของสารทำความเย็นอุณหภูมิปานกลางและสารทำความเย็นอุณหภูมิต่ำในการผลิตอุณหภูมิต่ำที่ -50°C ถึง -80°C สารทำความเย็นอุณหภูมิต่ำมักใช้ R23 ซึ่งมีอุณหภูมิการระเหยอยู่ที่ -81.7°C ภายใต้ความดันบรรยากาศเดียว
2. ข้อ จำกัด ของอัตราส่วนความดันของวงจรทำความเย็นไออัดแบบขั้นตอนเดียว
อุณหภูมิการระเหยต่ำสุดของตู้เย็นแบบอัดไอแบบขั้นตอนเดียวส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความดันการควบแน่นและอัตราส่วนการอัด ความดันการควบแน่นของสารทำความเย็นนั้นพิจารณาจากชนิดของสารทำความเย็นและอุณหภูมิของตัวกลางในสิ่งแวดล้อม (เช่น อากาศหรือน้ำ) ภายใต้สถานการณ์ปกติ อยู่ในช่วง 0.7 ~ 1.8Mpa และอัตราส่วนการอัดสัมพันธ์กับความดันควบแน่นและความดันการระเหย เมื่อความดันการควบแน่นคงที่ เมื่ออุณหภูมิการระเหยลดลง ความดันการระเหยก็ลดลงเช่นกัน ดังนั้นอัตราส่วนการอัดจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้คอมเพรสเซอร์ อุณหภูมิไอเสียเพิ่มขึ้น น้ำมันหล่อลื่นจะบางลง และสภาวะการหล่อลื่นแย่ลง ในกรณีที่รุนแรง อาจเกิดการก่อตัวของคาร์บอนและการดึงกระบอกสูบ ในทางกลับกัน การเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนการอัดจะทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การส่งอากาศของคอมเพรสเซอร์' ลดลงและความสามารถในการทำความเย็นลดลง ยิ่งกระบวนการอัดจริงเบี่ยงเบนไปจากกระบวนการไอเซนโทรปิกมากเท่าใด การใช้พลังงานของคอมเพรสเซอร์ก็เพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การทำความเย็นลดลงและเศรษฐกิจลดลง ผลกระทบต่อไปนี้จะเกิดขึ้น
3. สำหรับสารทำความเย็นใดๆ ยิ่งอุณหภูมิระเหยต่ำ ความดันการระเหยยิ่งต่ำลง แรงดันระเหยที่ต่ำเกินไปในบางครั้งอาจทำให้คอมเพรสเซอร์หายใจเข้าได้ยาก หรือปล่อยให้อากาศภายนอกเข้าสู่ระบบทำความเย็น
4. เมื่ออุณหภูมิการระเหยต่ำเกินไป สารทำความเย็นที่ใช้กันทั่วไปบางชนิดถึงอุณหภูมิเยือกแข็งแล้ว และไม่สามารถรับรู้การไหลและการไหลเวียนของสารทำความเย็นได้
5. ความดันการระเหยลดลง ปริมาตรจำเพาะของสารทำความเย็นเพิ่มขึ้น การไหลของมวลของสารทำความเย็นลดลง และความสามารถในการทำความเย็นลดลงอย่างมาก เพื่อให้ได้ความสามารถในการทำความเย็นที่ต้องการ จะต้องเพิ่มปริมาณการดูด ซึ่งทำให้คอมเพรสเซอร์เทอะทะเกินไป
6. ข้อจำกัดของการกระจายความร้อนของคอยล์คอมเพรสเซอร์
เมื่อคอมเพรสเซอร์แบบขั้นตอนเดียวทำงาน อุณหภูมิจะอยู่ที่ประมาณ -35℃ เนื่องจากคอยล์ของคอมเพรสเซอร์กลวงอยู่ตรงกลางของคอมเพรสเซอร์ ซึ่งทำให้เกิดปัญหา ที่ -35℃ ความดันต่ำของคอมเพรสเซอร์เป็นค่าลบ กล่าวคือ มีการสร้างสุญญากาศขึ้นเพื่อไม่ให้ความร้อนที่ด้านบนของขดลวดกระจายออกไป เพื่อให้พื้นผิวของคอมเพรสเซอร์เย็นมาก แต่ อันที่จริงอุณหภูมิภายในนั้นสูงมาก (เพราะสุญญากาศเป็นสื่อฉนวนความร้อนที่ดีที่สุด)
จากด้านบนจะเห็นได้ว่าการทดสอบอุณหภูมิและความชื้นคงที่สามารถใช้วงจรการทำความเย็นแบบขั้นตอนเดียวหรือระบบวงจรทำความเย็นแบบเรียงซ้อนสำหรับรุ่น -40 ℃ แต่วงจรการทำความเย็นแบบขั้นตอนเดียวอาศัยการลดระดับการเปิดของ วาล์วขยายตัวของคอมเพรสเซอร์เพื่อลดข้อจำกัดการไหลของสารทำความเย็นใช้เพื่อลดความดันการระเหย (ประมาณ 0.7 บรรยากาศ) ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิการระเหยลดลง การออกแบบนี้ทำได้โดยเสียค่าใช้จ่ายในการทำความเย็นของระบบ (ความสามารถในการทำความเย็นอยู่ที่มาตรฐาน 0.7-0.8 เท่านั้น) ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นต่ำและเพิ่มภาระของคอมเพรสเซอร์และทำให้ขดลวดคอมเพรสเซอร์ง่ายขึ้น ความร้อนสูงเกินไปซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของคอมเพรสเซอร์