納米添加劑在超低溫冰箱的應(yīng)用

目前，關(guān)于超低溫冰箱節(jié)能的一個(gè)研究熱點(diǎn)是納米添加劑在其上面的應(yīng)用，使用納米添加劑可以對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行改變和提高，此外該添加劑還具有一些特殊的性質(zhì)。有的研究人員在這方面已經(jīng)取得了成果，研究表明：使用納米添加劑可以對(duì)超低溫冰箱的節(jié)能有很好的促進(jìn)作用，對(duì)HFC制冷劑可以進(jìn)行有效的改善，制冷的效果比之前提高了很多。此外，壓縮機(jī)回油率性能也處于良好的狀態(tài)。使用納米添加劑可以對(duì)制冷劑進(jìn)行改善，冷凍油的熱力學(xué)性質(zhì)也會(huì)得到改變，傳熱特性以及流動(dòng)特性也是一樣。因此，油溶性會(huì)得到改善，噪聲會(huì)降低，壓縮機(jī)的耐磨性也會(huì)提高，傳熱會(huì)被強(qiáng)化，參數(shù)會(huì)得到進(jìn)一步的強(qiáng)化。 

1、實(shí)驗(yàn)步驟 
壓縮機(jī)的進(jìn)口、出口是主要的溫度的測試點(diǎn)，此外溫度的測試點(diǎn)還包括：壓縮機(jī)外殼、超低溫冰箱的冷凍室以及蒸發(fā)器盤管。實(shí)驗(yàn)的步驟有：（1）對(duì)熱電偶進(jìn)行標(biāo)定，之后將其放進(jìn)冷凍室中的溫度測試點(diǎn)、壓縮機(jī)外科（殼）以及蒸發(fā)器盤管、壓縮機(jī)的進(jìn)口和出口等處。 
（2）對(duì)數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行安裝，即：Agilent Bench Iink Data Logger SOftware for the Agilent 34970A。需要將Agilent 34970A測量儀器和計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，這時(shí)需要使用電纜線，電纜線的規(guī)格是RS-232。對(duì)測量儀器內(nèi)部的設(shè)置進(jìn)行檢查，對(duì)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，務(wù)必讓其和軟件保持一致。 
（3）對(duì)超低溫冰箱的壓縮機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，按照1：4的質(zhì)量對(duì)HC600a和HFC134a進(jìn)行配置，然后使用質(zhì)量差法將其放進(jìn)超低溫冰箱系統(tǒng)中。放入的混合工質(zhì)的質(zhì)量一般為60克。壓縮機(jī)要停機(jī)，時(shí)間要超過6小時(shí)。要按照國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，超低溫冰箱中的溫度以及外面的溫度要基本一致，溫差不要超過1攝氏度，隨時(shí)保持平衡。也就是每一個(gè)測試點(diǎn)要穩(wěn)定，要維持到室內(nèi)的溫度。將超低溫冰箱打開，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。當(dāng)超低溫冰箱的運(yùn)行時(shí)間超過3小時(shí)后，對(duì)待測點(diǎn)的溫度進(jìn)行記錄，此外還包括耗電量以及冷卻的時(shí)間。 
（4）對(duì)混合工質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行改變，分別測出混合制冷劑的總質(zhì)量為70、75、80、85、90 g的條件時(shí)，耗電量、冷卻的時(shí)間以及每一個(gè)點(diǎn)的溫度值，并進(jìn)行記錄。要注意保持相同的環(huán)境條件，室內(nèi)的溫度變化要控制在3攝氏度左右。這個(gè)過程中，超低溫冰箱的一些設(shè)備和部件不需要移動(dòng)和變動(dòng)。使用耗電量，我們可以分析和判斷出在使用該混合工質(zhì)時(shí)，超低溫冰箱的*充灌量，*充灌量是通過耗電量來判定的。 
（5）四氧化三鐵是在實(shí)驗(yàn)中使用的納米粒子，提前將納米粒子準(zhǔn)備好，將其和控溫儀進(jìn)行混合。0.7%是納米添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，要讓納米添加劑混合均勻，這時(shí)可以使用超聲振動(dòng)儀，一直到穩(wěn)定為止。 
（6）從超低溫冰箱中將壓縮機(jī)取出來，也就是將其拆卸下來，將其豎直的放好。對(duì)于原超低溫冰箱中的礦物油要使用自然的方法將其滴到容器中。等到滴完后，就可以將納米添加劑放入其中了，納米添加劑的體積要和礦物油的體積一樣。 
2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析探討 
2.1 制冷劑和礦物油體系 
關(guān)于超低溫冰箱的冷卻速度。該實(shí)驗(yàn)是在28攝氏度的環(huán)境下進(jìn)行的，一般溫差不會(huì)超過 1攝氏度。把實(shí)驗(yàn)的超低溫冰箱放進(jìn)該環(huán)境中，這樣超低溫冰箱的內(nèi)部溫度就會(huì)和環(huán)境的溫度達(dá)到一致。將超低溫冰箱門關(guān)閉，當(dāng)超低溫冰箱連續(xù)運(yùn)行3個(gè)小時(shí)后，對(duì)不同的充灌量進(jìn)行測試。筆者發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)性方面比較好。當(dāng)混合工質(zhì)充灌量發(fā)生變化時(shí)，超低溫冰箱的冷卻速度也隨著發(fā)生了很大的變化。 
超低溫冰箱的耗電量。當(dāng)充灌量發(fā)生變化時(shí)，耗電量就會(huì)隨著變化。我們可以在圖1中看到這種狀況。 
2.2 制冷劑、礦物油、納米添加劑體系 
當(dāng)在超低溫冰箱中使用HFCl34a/HC600a/礦物油/納米添加劑時(shí)，超低溫冰箱就會(huì)處于安全運(yùn)行的狀態(tài)，而且在有的參數(shù)上明顯的要比HFCl34a/HC600a/礦物油體系具有優(yōu)勢(shì)。 
當(dāng)在超低溫冰箱中使用HFCl34a/HC600a/礦物油/納米添加劑時(shí)，超低溫冰箱的冷凍速度會(huì)明顯的加快，而且蒸發(fā)器的平均溫度會(huì)降低。而壓縮機(jī)進(jìn)口的溫度基本上沒有多大的變化，壓縮機(jī)出口的溫度會(huì)有一定的下降。由于耗電量也降低了很多，因此節(jié)能的目標(biāo)也就容易實(shí)現(xiàn)。在超低溫冰箱中加入一定的納米添加劑可以對(duì)傳熱的功能進(jìn)行加強(qiáng)，換熱的效果也會(huì)明顯得到改善。引入納米介質(zhì)后，壓縮機(jī)的壓力就會(huì)降低，節(jié)省了做功，節(jié)能的目標(biāo)也就實(shí)現(xiàn)了。 
當(dāng)在超低溫冰箱中使用HFCl34a/HC600a/礦物油/納米添加劑時(shí)，超低溫冰箱壓縮機(jī)的外殼溫度和原來比較會(huì)降低，因此可以看出納米添加劑可以對(duì)摩擦潤滑劑的性能進(jìn)行改變。 
在經(jīng)過多達(dá)三天的運(yùn)轉(zhuǎn)測試后筆者發(fā)現(xiàn)：當(dāng)混合工質(zhì)充灌量發(fā)生變化時(shí)，超低溫冰箱的冷卻速度和耗電量都是先減小后增大，但都存在一個(gè)*值。從壓縮機(jī)的存儲(chǔ)油方面來看，回油狀況得到改善，傳熱也得到了強(qiáng)化。此外，潤滑性能也有提高，礦物油的相溶性也得到了提高。 
結(jié)束語 
本文對(duì)納米添加劑在超低溫冰箱上節(jié)能進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)后超低溫冰箱的冷卻速度加快，但耗電量反而減少，因此節(jié)能的目的也就實(shí)現(xiàn)了，對(duì)能耗產(chǎn)生積極有益的影響。 

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