自动复叠机组优化方案

复叠式制冷系统中，有一种特殊型式单机压缩自动复叠制冷的低温机组，即该机组充注有按照一定比例混合的两种或多种中温和低温制冷剂，混合制冷剂蒸气在同一压缩机压缩，制冷剂进行多级蒸发冷凝，并在最后一级蒸发中制取所需的温度。自动复叠机组的关键零部件基本包括压缩机、水冷或风冷冷凝器、具有不同沸点的混合制冷剂以及一系列的换热器。

图9-56表示两级自动复叠制冷循环实际系统流程图。其制冷系统工作过程如下：混合制冷剂经压缩机压缩并排入冷凝器，在冷凝器中进行变温冷凝，其中高温制冷剂冷凝为液体，而低温制冷剂仍然保持为气态。从冷凝器出来的气液混合物进入回热器得到进一步的冷却，而后进入气液分离器，在重力的作用下气体与液体实现自动分离。高温制冷剂的液体经气液分离器底部送至节流阀节流，然后与蒸发器出口的气体混合一同进入中间换热器，在其中蒸发冷却来自气液分离器上部的低温气体，使其冷凝，冷凝液经低温级节流阀节流降温后进入蒸发器蒸发制冷，实现系统的制冷量。蒸发得到的气体在蒸发器出口与高温制冷剂的气体汇合经中间换热器和回热器后回到压缩机，完成整个循环。

图9-56 两级自动复叠制冷循环实际系统流程图(www.xing528.com)

A—压缩机 B—冷凝器 C—气液分离器 D—中间换热器 E—蒸发器 F—节流装置 G—回热器

应用于自动复叠制冷循环的混合制冷剂要满足两个条件：一是各组分的标准沸点要有一定的差距，一般为40～80℃，标准沸点的大跨距为各组分之间的分凝提供的有利条件；另一个条件是各组分之间不能形成共沸混合物，共沸工质在相变过程中气相和液相的成分均保持不变，无法通过降温的方法得到高纯度的低温组分。

单机压缩自动复叠机组所采用的制冷剂和两级复叠机组基本相同，多是卤代烃类制冷剂，也有采用HC类制冷剂，蒸发温度范围为-60～-180℃，在一些特殊应用场合甚至能达到60K。上海理工大学开发的一种采用R290/R23/R14/R50的四级单机压缩自动复叠制冷系统经试验达到了-142℃的低温。市场上常见的自动复叠机组的压缩机通常是功率为7.5kW以下的全封闭压缩机，这些系统的压力比很小而容积效率很高。制冷量只有几百瓦甚至几瓦，一般用于低温环境箱、真空镀膜、低温医疗冰箱等场合。