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超低温制冷系统的原理设计-塑料低温脆化试验机

一、采用复叠式制冷循环的原因

随着制冷设备在各行各业中的广泛使用，要求达到的温度越来越低，如一120℃～一70。采用常规的中温

制冷剂受到蒸发压力过低或制冷剂凝固点的限制。例如R12 与R22 在to=－80℃时蒸发压力低于0.098×105Pa，

而氨在一77.7℃时就已经凝固了。

蒸发压力过低会带来下列问题

（1）空气容易渗入制冷系统，影响制冷设备正常工作。

（2）吸气比容增大，输汽系数降低，使压缩机汽缸直径增大。

（3）对活塞式压缩机因阀片自动启闭的特性，当吸汽压力低于0.098～0.147×155Pa 时将难以克服吸汽阀弹簧

力，使压缩机不能正常工作。因此，即使再增加压缩级数也无济于事。

鉴于上述原因，当要求蒸发温度低于一70℃时，就要用像R13、R14 之类的低温制冷剂，这类制冷剂的沸

点一般都在一80℃以下。但是这类制冷剂的冷凝温度要求很低，用常温冷却水无法将其冷凝为液体。为此，出

现了应用两种制冷剂的复叠式制冷循环。复叠式制冷循环一般采用中温制冷剂的蒸发来冷凝低温制冷剂使其液

化。尔后，液体通过节流进入蒸发器内蒸发制冷。这种方法可达到一120℃～一80℃的低温。

二、复叠式制冷循环的原理

复叠式制冷系统通常由高温部分和低温部分组成、高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂。

每一部分都是一个完整的制冷循环。高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来使低温部分的制冷剂冷凝；低温部分

的制冷剂在蒸发时吸热制冷。高温部分和低温部分用一个蒸发冷凝器起来，它既是——高温部分的蒸发器，

又是低温部分的冷凝器。这样低温部分制冷剂吸收的热量就可以通过蒸发冷凝器传递给高温部分的制冷剂，而

高温部分的制冷剂再通过其本身系统中的冷凝器将热量释放给环境介质（水或空气）。

一个复叠制冷系统可以由两个单级压缩系统组成，它的高温部分和低温部分分别可采用R22 和R13 作制冷剂，蒸发温度可达一90～一80℃。

复叠式制冷循环的优点是：

a、相同蒸发温度时，复叠式制冷压缩机的尺寸比双级制冷压缩机要小：例如：t。＝－60℃时，R12 一R13

复叠式制冷机比R12 双级压缩机汽缸容积减少65％左右，且功耗还可减少10％以上。

b、系统内保持正压，空气不会漏入，因而运行稳定。

c、复叠式制冷机还可以用不同的制冷方式。如低温部分用压缩式或离心式制冷机制冷，高温部分用吸收

式制冷机制冷。