超低溫制冷系統(tǒng)的原理設(shè)計-塑料低溫脆化試驗機

一、采用復疊式制冷循環(huán)的原因

隨著制冷設(shè)備在各行各業(yè)中的廣泛使用，要求達到的溫度越來越低，如一120℃～一70。采用常規(guī)的中溫

制冷劑受到蒸發(fā)壓力過低或制冷劑凝固點的限制。例如R12 與R22 在to=－80℃時蒸發(fā)壓力低于0.098×105Pa，

而氨在一77.7℃時就已經(jīng)凝固了。

蒸發(fā)壓力過低會帶來下列問題

（1）空氣容易滲入制冷系統(tǒng)，影響制冷設(shè)備正常工作。

（2）吸氣比容增大，輸汽系數(shù)降低，使壓縮機汽缸直徑增大。

（3）對活塞式壓縮機因閥片自動啟閉的特性，當吸汽壓力低于0.098～0.147×155Pa 時將難以克服吸汽閥彈簧

力，使壓縮機不能正常工作。因此，即使再增加壓縮級數(shù)也無濟于事。

鑒于上述原因，當要求蒸發(fā)溫度低于一70℃時，就要用像R13、R14 之類的低溫制冷劑，這類制冷劑的沸

點一般都在一80℃以下。但是這類制冷劑的冷凝溫度要求很低，用常溫冷卻水無法將其冷凝為液體。為此，出

現(xiàn)了應(yīng)用兩種制冷劑的復疊式制冷循環(huán)。復疊式制冷循環(huán)一般采用中溫制冷劑的蒸發(fā)來冷凝低溫制冷劑使其液

化。爾后，液體通過節(jié)流進入蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)制冷。這種方法可達到一120℃～一80℃的低溫。

二、復疊式制冷循環(huán)的原理

復疊式制冷系統(tǒng)通常由高溫部分和低溫部分組成、高溫部分使用中溫制冷劑，低溫部分使用低溫制冷劑。

每一部分都是一個完整的制冷循環(huán)。高溫部分系統(tǒng)中制冷劑的蒸發(fā)是用來使低溫部分的制冷劑冷凝；低溫部分

的制冷劑在蒸發(fā)時吸熱制冷。高溫部分和低溫部分用一個蒸發(fā)冷凝器起來，它既是——高溫部分的蒸發(fā)器，

又是低溫部分的冷凝器。這樣低溫部分制冷劑吸收的熱量就可以通過蒸發(fā)冷凝器傳遞給高溫部分的制冷劑，而

高溫部分的制冷劑再通過其本身系統(tǒng)中的冷凝器將熱量釋放給環(huán)境介質(zhì)（水或空氣）。

一個復疊制冷系統(tǒng)可以由兩個單級壓縮系統(tǒng)組成，它的高溫部分和低溫部分分別可采用R22 和R13 作制冷劑，蒸發(fā)溫度可達一90～一80℃。

復疊式制冷循環(huán)的優(yōu)點是：

a、相同蒸發(fā)溫度時，復疊式制冷壓縮機的尺寸比雙級制冷壓縮機要?。豪纾?/span>t。＝－60℃時，R12 一R13

復疊式制冷機比R12 雙級壓縮機汽缸容積減少65％左右，且功耗還可減少10％以上。

b、系統(tǒng)內(nèi)保持正壓，空氣不會漏入，因而運行穩(wěn)定。

c、復疊式制冷機還可以用不同的制冷方式。如低溫部分用壓縮式或離心式制冷機制冷，高溫部分用吸收

式制冷機制冷。