自复叠制冷循环双温冰箱的理论与实验研究
关于新型改进自行复叠制冷循环的研究
该循 环 系统进行 了深入的研 究， 建立了有 关实验 台， 并得 出了改进后 的降温特性 图和 ｃｐ 和 制冷 系数 以及 温度 的关系。最后得 出该二 元和三 ｏｅ 元稳 定运行优 劣的参数。
【 关键词 】 行 复叠制冷循环 ； 自 降温特 性； 改进
０ 引言 ． 能源短 缺 ． 国际性大问题 因此 提高能 源利用效率 已是迫在 已是 眉睫的大问题 。 自行复叠制冷循环以结构简单 、 而 可靠性高 、 适应强的 新特点引起 能源、 能源 、 生物 、 医学和生命科学等领域 的关注 。典 型的 自动复叠式制冷循环一般 采用不可共沸混合制 冷剂在高沸点组分分 离的一个或 多数隔离 的低沸点组合 常被采用 的一级分凝 自行复叠 经 制冷循环系统 ， 有着公所周知的优点 ． 流程简单 。而 导致运行效率 即： 低下的缺点又是不容被忽略 的． ： 即 分离高 、 低沸 点组分的效果不好 。 虽然该循环 系统使 此不好 的影响降低到 了最低 点 ．但是其结构较 复 杂、 制作成本也较高。 因此为 了克服二级 带来 的不理想点 。 于是通过透 彻的实验以及反复操作 实践证明如果在一级循环系统的基础上添加 个可以回流液体 的冷凝蒸发器便很好的解决 了以上 的许 多问题 ． 得 到 了一个全新 的装置 ，以下本会将会逐一介 绍。你将会看到这套 以 Ｒ ２ １ （ ／５ ２ ／ ２ ５１） Ｒ ８ 和在 Ｒ ２ １（ ／ ） ２／ ２ ５１ 中添加 以乙烯为 主要元素 的制冷 Ｒ ８ ５ 实验装置， 极大地满足了零下 ５ ￣ ０Ｃ到零下 ８ ￣ ０Ｃ温区要求
冷 图 １ １也描绘 出了所需 的测 量系统 ． — 实验 中要测量 的参数主要 有温度 、 压力 、 电加 热丝功率和压缩 机功率。 压力 有： 吸入压力 、 除 排 压力 、 中级压 力和蒸 发压力 ； 温度有 ： 压缩机 的 吸气和排 气温 度 、 冷
自动复叠与单机两级压缩制冷的运行比较研究
有 时仍 不能 达 到所需 温度 ， 而复 叠式 制冷 循环 采用 ２套相 互 独立 的制冷 循 环 ， 每个 循 环 使用 不 同的制 冷 剂 ，
它 既能 满足 在较 低蒸 发 温度 下蒸 发 时合 适 的蒸发 压力 ， 又可 满 足在环 境温 度下 冷凝 时适 中的冷凝 压力 ， 但 这 种 系统需 要 ２台 以上 压 缩机 ， 系 统控 制难 度大 ， 结 构更 加 复杂 ； 自动 复叠 制 冷是 一 种 特殊 形 式 的复 叠 式制 冷 系统， 只需 １台压缩 机就 能使 混 合制 冷剂 工作 ， 可 有效 减小 系统 的体 积 。 同时 ， 混合 工质 的使 用 ， 又使 它具有
第 ３ Ｏ卷 第 ３期 ห้องสมุดไป่ตู้
２ ０ １ ５ 年 ９ 月
青 岛大 学 学 报 （ 工 程技术版 ）
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩ ＮＧＤＡＯ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ （ Ｅ＆Ｔ）
Ｖｏ１ ．３ Ｏ ＮＯ． ３
Ｓｅ ｐ ．２ ０ １ ５
文 章 编 号 ：ｌ Ｏ Ｏ ６ —９ ７ ９ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ —０ １ ０ ５ —０ ４ ；Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． １ ３ ３ ０ ６ ／ ｊ ． １ ０ ０ ６—９ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ３ ． ０ ２ １
工作 原理 和特 点 ， 并在 相 同运 行条 件下 ， 分 别对 两种 循环方 式 的降 温速率 、 制 冷量 、 消耗 功
率 和性 能系 数进行 实 验 研 究 。研 究 结 果 表 明 ， 随着 蒸 发 温 度 的 降低 （ 蒸 发 温度 为 一４ ０ ～
一
６ ０℃之 间） ， 自动 复叠 制 冷 系统 的降 温 速 率 、 制 冷量 、 消耗 功 率 和性 能 系 数 均优 于 两 级
R600aR23两级自动复叠制冷系统降温特性研究
R600aR23两级⾃动复叠制冷系统降温特性研究低温与超导第34卷 第2期制冷技术Refrigerati onCryo.&Supercon.Vol.34 No.2R600a/R23两级⾃动复叠制冷系统降温特性研究荆磊,张华刘占杰,⽜愉涛(上海理⼯⼤学制冷技术研究所,上海200093) (海尔集团低温医疗事业部,青岛266010)摘要:以R600a/R23两级⾃动复叠制冷系统为例,研究了不同配⽐条件下,制冷系统中的特征点温度在降温过程中变化特性。
试验表明混合制冷剂的配⽐是⾃动复叠制冷系统关键问题,通过控制关键点的温度可以判断混合制冷剂的最佳配⽐。
关键词:⾃动复叠制冷系统;降温特性;混合制冷剂Study on character isti cs of te m pera ture decli n e i n R600a/R23two-st age auto-ca scade refr i gera ti on syste mJ ing Lei,Zhang Hua(I nstitute of Refrigerati on Technol ogy,University of Shanghai for Science and Technol ogy,Shanghai200093,China)L iu Zhanjie,N iuYutao(Haier Gr oup,Q ingdao266010,China)Abstract:T wo-stage aut o-cascade refrigerati on syste m is devel oped with R600a/R23,the characteristics of te mperature change in the course of te mperature decreasing p r ocess have been analyzed in different p r oporti on of refrigerant m ixture.Test shows that the p r opor2 ti on of refrigerant m ixture is the key,and op ti m izati on can be judged in contr ol of key te mperature.Keywords:Aut o-cascade refrigerati on syste m,Characteristics in the decline of te mperature p r ocess,Refrigerant m ixture1 引⾔⾃动复叠制冷是实现-40℃～-150℃温区的主要⽅式之⼀。
复叠制冷系统技术进展
复叠制冷系统技术进展摘要：制冷技术在人类生产生活中发挥着重要的作用。
在低温制冷领域，多级压缩式制冷循环由于温度过低无法保证生产的顺利进行，此时需要采用复叠制冷，其是利用高温级的冷量承担低温级的冷凝负荷从而获取较低温度的低温制冷技术，且因复叠制冷可灵活选用制冷剂、压缩机体积较小等特点广泛应用于食品冷冻冷藏等领域。
关键词：复叠制冷系统；制冷剂工质对；系统优化；复合制冷Technical progress of overlapping refrigeration systemAbstract: Refrigeration technology plays an important role in human production and life. In the field of low temperature refrigeration, the multi-stage compression refrigeration cycle cannot guarantee the smooth progress of production because the temperature is too low. In this case, it is necessary to adopt multiple refrigeration, which uses the cooling capacity of high temperature level to bear the condensing load of low temperature level so as to obtain the low temperature refrigeration technology. In addition, it is widely usedin food refrigeration because of its flexible selection ofrefrigerants and small compressor volume.Key words: overlapping refrigeration system; Refrigerant working medium pair; System optimization; Composite refrigeration引言制冷机，或者说制冷系统，最重要的目的就是产生制冷作用，达到制冷效果。
R22R23自动复叠低温冷柜的火用分析
第３２卷第３期２００４年８月低温与超导ＣＲＹＯＧＥＮＩＣＳＡＮＤＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹＶ０１．３２Ｎｏ．３Ａｕｇ．２００４Ｒ２２／Ｒ２３自动复叠低温冷柜的炯分析黄森刘训海陆向阳傅伟林张华（上海理工大学制冷技术研究所，２０００９３）摘要：对一采用Ｒ２２／Ｒ２３自动复叠的低温冷柜进行了试验研究，建立该装置各部件娴分析模型并分析各部件娴流情况．结果显示该装置中压缩机的娴损最大。
关键词：媳分析法自动复叠制冷低温冷柜Ｒ２２／Ｒ２３１前言自动复叠制冷系统使用混合工质通过单台压缩机实现了多级复叠，可以制取一６０Ｃ以下的低温，极大地简化了制冷系统。
早在１９３６年，Ｐｏｄｂｉｅｌｎｉａｋ提出Ａｕｔｏ—ｃａｓｃａｄｅＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ（ＡＣＲ）的设想‘１３；１９５９年苏联气体研究所的Ａ．Ｐ．Ｋｌｉｍｅｅｎｋｏ教授采用碳氢化合物作制冷剂，通过单级压缩多级分凝产生超低温环境而成功地液化了天然气０３。
到了二十世纪七八十年代．由于能源、环保等因素，随着对混合工质研究的深入，各国科学工作者开展了对自动复叠循环的研究，在美国有多项有关自动复叠制冷系统的专利”“，美国ＲＥｖｃＯ公司利用自动复叠循环的原理研制出了一１５０℃的低温箱ｍ。
由于自动复叠制冷系统具有比较大的工作温区，无论是在普冷领域还是在低温电子、低温医学、冷冻干燥、气体液化等低温领域，都具有比较大的实用价值。
然而ｔ多元非共沸混合工质自动复叠制冷循环的内部工作机理还没有被完全认识，本文就此尝试从热力学角度出发，采用炯分析的方法对两元非共沸混合工质自动复叠循环进行分析。
与此同时，设计搭建了一个混合工质自动复叠低温冷柜，使用Ｒ２２／Ｒ２３混合工质，对该循环进行了初步实验研究。
２低温冷柜的自动复叠制冷系统图１为本文研究的低温冷柜的自动复叠制冷循环实验原理图，Ｒ２２／Ｒ２３混合工质从压缩机Ａ排出，在冷凝器Ｂ中被部分冷凝。
由于制冷剂Ｒ２２、Ｒ２３的沸点不同，在冷凝器中大部分高沸点组分Ｒ２２被冷凝成液体，制冷剂中大部分低沸点组分Ｒ２３仍然为蒸气，混合制冷剂进入气液分离器Ｃ中。
混合工质配比对自复叠制冷循环影响的理论模拟和实验研究
混合工质配比对自复叠制冷循环影响的理论模拟和实验研究贺素艳;邵超;杨玉涛;王超;赵有信【摘要】随着制冷行业的快速发展,结构简单、运行可靠、系统效率较高的自复叠制冷系统引起人们的广泛关注.由于自复叠制冷系统性能受混合制冷剂配比影响等问题不利于其在大中型系统中的应用,在理论分析单级自复叠系统性能与工质配比间关系的基础上,对传统的单级自复叠系统进行改造,分别在高低温循环过程安装电子膨胀阀和储液罐、精馏器等部件以更好地调节混合工质的质量流量.采用Matlab 软件编程,调用制冷工质物性分析软件NIST Refprop 9.0进行模拟计算,并把三种压比下的模拟计算与实验结果相对照.结果表明:在R23浓度(质量分数)为0.32～0.40时,改进的自复叠系统具有较高的COP,且实验与模拟结果相吻合.实验结果表明系统?效率几乎不受R23浓度变化的影响.进一步表明了自复叠系统性能不受工质配比影响,具有可行性,为自复叠系统在大中型制冷系统中的推广提供了依据.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2018(069)0z1【总页数】7页(P108-114)【关键词】自复叠;制冷系统;非共沸工质;配比【作者】贺素艳;邵超;杨玉涛;王超;赵有信【作者单位】青岛大学机电工程学院,山东青岛 266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛 266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛 266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛 266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛 266071【正文语种】中文【中图分类】TB657.5自复叠制冷系统(ACR)是当前制冷领域研究的热点课题之一，自复叠制冷系统具有结构简单、安全稳定，节能高效等优势，广泛应用于-40～ -150℃的制冷温区，国内外研究者做了很多工作[1-10]。
利用㶲分析探究实际自复叠制冷系统改善的潜力和各部件间的相关关系，指出改善系统能源利用效率的可能方法[11-15]。
自复叠制冷系统的原理
自复叠制冷系统的原理
自复叠制冷系统是一种高效、节能的制冷技术。
其原理是利用自复叠效应，在制冷过程中不断地重复吸收和释放热量，提高制冷效率。
具体来说，自复叠制冷系统由两个自复叠循环组成：制冷循环和再生循环。
制冷循环通过膨胀阀将高压制冷剂流入蒸发器，使制冷剂在蒸发器内蒸发，吸收周围的热量，从而使蒸发器周围的温度下降。
经过蒸发后，制冷剂从蒸发器中流出，流入压缩机，再次被压缩成高温高压状态，释放出吸收的热量，并将高压制冷剂传输到冷凝器中。
在冷凝器中，制冷剂通过与外部空气的接触，将热量传递给外部环境，冷却并被转化为液体状态，便于下一次循环使用。
再生循环是通过再生器实现的。
再生器是一个热交换器，它将制冷循环中的高温高压制冷剂和冷凝循环中的低温低压制冷剂进行热
交换。
在这个过程中，制冷循环中的高温高压制冷剂被冷却，释放出一部分热量，使其温度下降，然后被送回到压缩机中再次被压缩，提高了制冷效率。
同时，再生循环中的低温低压制冷剂被加热，提高了其压力和温度，使其可以再次被用于制冷循环中。
总之，自复叠制冷系统通过不断的吸收和释放热量，利用再生循环实现能量的回收和利用，从而提高了制冷效率和能源利用率。
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自复叠制冷系统的原理
自复叠制冷系统的原理
自复叠制冷系统是一种新型的制冷技术，其原理主要基于制冷循环中的自复叠效应。
在制冷循环中，自复叠效应是指当制冷剂在蒸发器中蒸发时，其温度会快速下降，导致蒸发器表面的霜层增厚。
随着霜层的增厚，蒸发器的传热效率会逐渐降低，进而影响整个制冷系统的性能。
为了解决这一问题，自复叠制冷系统采用了一种特殊的循环方式。
具体来说，它利用了两个独立的蒸发器，其中一个用于制冷，另一个则用于除霜。
当制冷蒸发器中的霜层达到一定厚度时，控制系统就会将制冷剂切换到除霜蒸发器中，从而实现蒸发器的自动除霜。
在自复叠制冷系统中，制冷和除霜两个过程可以交替进行，从而实现了系统的自复叠效应。
这种制冷方式不仅提高了系统的制冷效率，还可以有效解决蒸发器冻结和结霜问题，从而提高了制冷系统的稳定性和可靠性。
总之，自复叠制冷系统的原理是利用制冷循环中的自复叠效应，通过交替进行制冷和除霜来实现蒸发器的自动除霜，从而提高系统的制冷效率和稳定性。
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自复叠制冷循环双温冰箱设计的理论研究
第４ ２卷
第 ５期
西
安
交
通
大
学 学
报
Ｖｏ ． ２ Ｎ ５ １４ ｏ
Ｍ ａ ２ ０ ｙ ０８
２０ ０ ８年 ５月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＡＮ Ｉ ＪＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ
自复 叠 制 冷 循 环 双 温 冰 箱 设 计 的 理 论 研 究
晏刚 ，颜 俊 ，王维 ，钱 伟 ，任挪 颖
（ 安交 通 大 学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 ，７ ０ ４ ，西 安 ） 西 １０ ９
摘要 ：为 了给冰 箱提供 不 同的间 室温度 来满足储 存要 求 ， 采 用非 共沸 混合 制 冷剂 的 自复叠制 冷循 将
环应 用于双温冰 箱 系统 ， 究 了两间 室蒸发 器 出口温度 、 凝 器 出 口温 度 、 藏 室与冷 冻 室制冷 量 比 研 冷 冷
ＹＡＮ ｎ ，ＹＡＮ ｕ Ｇａ ｇ Ｊ ｎ，Ｗ ＡＮＧ ｅ ，ＱＩ Ｗ ｉ ＡＮ ｅ ，ＲＥＮ ｏ ｉ ｇ Ｗ ｉ Ｎｕ ｙｎ
（ ｃ ∞ ｌ ｆ ｎ ｒ ｙａ ｄＰ ｗｅ ｇ ｎ ｅｉｇ Ｓ ｈ ｅ ｇ ｎ ｏ ｒ ｏＥ Ｅｎ ｉｅ ｒ ，Ｘｉ ｎＪａ ｔｎ ｉ ｅｓｔ ，Ｘｉ ｎ ７ ０ ４ ， ｉａ ｎ ｉｏｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ａ ｇ ｙ １ ０ ９ Ｃｈｎ ） ａ
例及冷凝 蒸发器 高压侧 出 口过 冷度 的 变化 对冰箱 系统优化设计 的影响． 结果表 明 ： 系统性 能 系数 随 着
冷藏 室和 冷冻 室蒸发 器 出 口温度 的降低 、 冷凝 器 出 口温度的升 高而减 小； 高两 间室制冷 量的 比例 可 提
增大性 能 系数 ， 压缩机耗 功和压 力比也 同时增大 ； 大冷凝蒸发 器 高压 端 出 口侧 制 冷剂 的过冷 度 可 但 增
R22_R23自动复叠制冷循环的特性研究_陆向阳
R22/R23自动复叠制冷循环的特性研究陆向阳 张 华 黄 森 刘训海(上海理工大学制冷技术研究所 200093 上海)摘 要 通过一个两级自动复叠制冷循环系统来研究R22/R23混合工质的循环特性,在一系列合理简化的基础上讨论了其组分的充注比例和循环比例的关系,分析了循环比例的计算方法,并给出了循环系统中各点参数的计算结果和空间压焓图。
主题词 非共沸混合工质 自动复叠 充注比例 循环比例 空间压焓图修改稿于2004年8月26日收到。
陆向阳,男,26岁,硕士研究生。
1 引 言自动复叠制冷循环(Auto -Cascade Refrigeration Cycle)采用单压缩机和混合工质制取低温环境,具有结构简单,可靠性高,寿命长等一系列优势[1],无疑成为-60e ~-196e 温区中小型低温制冷设备最佳的实现途径。
非共沸混合工质在自动复叠循环过程中的应用有其独特性的一面[2]:自动实现各组分的分离和混合。
这种特性要求严格的选择混合工质的组分和配比。
图1为一个冷柜采用的两级自动复叠制冷循环示意图,制冷剂采用R22/R23混合工质。
工作原理如下:混合工质经压缩机A 压缩并排入冷凝器B,在冷凝器中进行变温冷凝,其中R22基本上冷凝为液体,而R23基本上仍然保持气态。
从冷凝器出来的气液混合物进入气液分离器C 在重力的作用下实现自动分离,富含R22的液体经气液分离器底部送至节流装置D 节流;富含R23的气体经汽液分离器的上部进入分凝器E 进一步降温,在降温过程中R23气体的纯度进一步提高,分凝器E 底部得到的冷凝液回流到气液分离器C 中。
纯度较高的R23气体经蒸发冷凝器F 冷凝,冷凝液体经节流装置G 节流后在蒸发器H 中蒸发。
自蒸发器H 中流出的R23气体和自节流装置D 流出的R22气液混合物汇合,依次经过换热器F,换热器E,气液分离器I 回到压缩机,完成整个循环。
A 1压缩机;B 1水冷冷凝器;C 1气液分离器;D 1节流装置;E 1分凝器;F 1蒸发冷凝器;G 1节流装置;H 1蒸发器;I 1气液分离器;J 1汇合点;K 1视液镜。
一种五级自动复叠制冷系统的初步试验研究
Ａ ｕ ｏ ａ ｃ ｄ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎ Ｓ ｓｅ ｔ ｃ ｓ ａ ｅＲｅ ｒｇ ｒ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
Ｚｈ ｏ Ｗ ｅ Ｚｈａ ｇＨａ ｄ ｎｇ Ｚｈ ｎ ａ ａ ｉ ｎ ｉｏ ａ ｇＨｕ
（ ｓｔｔ ｏ ｅ ｉｅａｉｎ ｅｈ ｏｏ ｙ，ｎｖｒｉ ｆ ｈ ｎ ｈ ｉｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ ， ｈ ｎ Ｈａ ２ ０ ９ ） Ｉ ｔｕｅ ｆ ｆ ｇ ｒｔ ｃｎ ｌｇ Ｕ ｉｅｓｙｏ ａｇ ａ ｆｒ ｉ ｅ ｄＴ ｃ ｌｇ Ｓ ａ ｇ ｉ ０ ０ ３ ｎｉ Ｒ ｒ ｏＴ ｔ Ｓ Ｓ ｎ ａ ｎ ｙ ，
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｔ － ａ ｃ ｄ ｅ ｒ ｅａ ｉ ｎ Ｍ ｉ ｅ －ｅｒｇ ｒ ｎ ｓ Ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓｓ ｌｃ ｉ ｇ Ｎｕ ｅｉ ａ ｉ ｌｔ ｎ Ｏｐ ｉ ｉａｉ ｎ ｒ ｔ ｙ ｒ ｓ Ａｕ ｏ ｃ ｓ ａ ｅｒ ｆ ｇ ｒ ｔ ； ｘ ｄ ｒ ｆｉ ｅａ ｔ； ｏ ｏ ｅ ｔ ｅ ｅ ｔ ； ｍ ｒ ｌ ｍｕ ａ ｉ ； ｔ ｚ ｔ ａｉ ｉ ｏ ｎ ｃ ｓ ｏ ｍ ｏ ｏ
ｔ ｅｒ ｑ ｅ ｔ ｄ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ Ｎｕ ｅｉ ａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｈ ｓｂ ｅ ｏ ｅｔ ｅ ｎ ｏ ｔ ｉａ ｉｎ ｒ ｔ ｆｍｉ ｔ ｒ ， ｉｈ ｉ ｖ ｌ ａ ｅ ｙ ｆ ｒ ｅ ｈ ｅ ｕ ｓｅ ｏ ｄｔ ｎ ． ｍ ｒｃ ｌ ｍｕ ａｉ ａ ｅ ｎ ｄ ｎ ｏ ｇ ｔａ ｐ ｉ ｚ ｔ ａｉ ｏ ｘ ｕ ｅ ｗｈ ｃ ｓ ａ ｉ ｔ ｄ ｂ ｕ ｔ ｒ ｉ ｓ ｏ ｍ ｏ ｏ ｄ ｈ ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅｅ ｐ ｒ ｎ ａｉ ｎ ｏ ａ ｉｏ ｏ ｇ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ． ｈ ｈ ｉ ｏ
一种自动复叠制冷系统的性能实验研究
统， 它使用单台压缩机 ， 通过在相同压力下制冷剂凝结 温度的不同， 对制冷剂的分离达到多级复叠 的制冷温 度， 自动复叠制冷系统使用混合工质通过单 台压缩机
实现 了多级 复叠 ， 以制取 一 ０ 以下 的低 温 ， 大地 可 ６％ 极 简化 了制冷 系统 ¨ Ｊ 自动 复叠 制 冷 系统 的研 究 最早 。。
ｔｅ ｅ ａ ｅ ｈ ｌ ｆｌｔ ｈ ｕ ｔｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｅ ｓ ｓｅ ｈ ｓ ｒ ｅｐｕ ｔ ｅ ｆ ｒ ｒｒ ｓ ａ ｃ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆ ｈ ｙ ｔｍ． ｏ ｈ ｎ ｔ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｔ ｙ ｒ ｓ Ａｕ ｏ—ｃ ｓ ａ ｅ ａ ｃ ｄ ，Ｒｅｒ ｅ ａ ｏ Ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ａｉ ｇ ｆ ｇ ｒｔ ｎ， ｅ ｅ ａｕ ｅ ｄ ｒ ｔ ｉ ｉ ｎ
ｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ，ｔｅ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｅ ｃ ｏａ ｔｉ ｈ ａ ｋ ｃ ｎ ｒ ａ ｈ 一１ ０ Ｃ ，ｔ ｅ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｓａ ｔｒｔ ｒ ｔ ｉ ｇ ａ ｄ ｔｅ ｖ ｒ ｔ ｎ ｏ ｉｈ ａ ｄ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｔ ｏ ｌｎ ｎ ｔ ｅｔｎ ａ ｅ ｃ ｆ ｈ ０￣ ｈ ｅ ｅａ ｕ ｅ ｆ ｈ ｏｔ ｎ ｎ ｈ ａ ａｉ ｈ ｇ ｎ ｅ ｌ ｉ ｏ ｆ
始于 １５ ９９年 ， 当时前苏联气体研究所的 Ａ Ｐ Ｋｉｅｎ 、 、 ｌ ｅ— ｍ ｋ ｏ教授采 用碳氢化合 物作 制冷 剂 ， 用该 系 统来 液 化 天 然气 。到了二十世纪二十年代 ， 由于能源 、 环保 等因 素， 随着对 混合工质 研究 的深入 ， 国科 学工作 者开 展 各 了对 自动 复叠循环 的研 究 ， 美 国有 多 项有 关 自行 复 在
维普资讯
自复叠制冷循环的研究状况
不能满 足要 求 。 因 为在 蒸 发 温 度 和 冷凝 温 度 相差 较大 时 ， 找不 到一 种制 冷剂 能够 满足 冷凝 压力 较低 且蒸发 压 力较 高 的要求 。所 以 ， 复叠 式制 冷循 环被 广泛应 用 于制 取 低 温 的系 统 。复 叠 式 制 冷循 环包
温区， 无论 是 在普 冷 领 域 还 是 在 半 导体 工 业 、 温 低 医学 中的血 液 、 品保 存 、 品 的冷 冻储 存 、 体 液 药 食 气
循环 ， 着复叠 级数 的增加 ， 随 系统结 构变 复杂 ， 效率
下降 ， 经济 性 变差 。 ２ ０世纪 ３ ０年代 ， 学者 提 出 了非 共 沸 混 合工 有
一
成功 研制 了 １３Ｋ 和 １３Ｋ 的低 温 冰 箱 ， 在 ９ ３ ２ 并 ０
年代 初 投 放 市 场［ 。此 后 ， 国 的一 些科 研 单 位 我
般 的蒸 气压 缩式 循 环 （ 级 压缩 和 多 级 压 缩 ） 单 已
和企 业也 开始 研 发 采 用 自复 叠 制 冷 循 环 的 低 温 冰
Ｔｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ａ ｕ ｆ ａ ｔ － ａ ｃ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｔ ｔ ｓｏ ｕ ｏ ｃ ｓ ａ ｅｒ ｆ ｉｅ ａ ｉ ｎ ｓ ｓｅ
Ｒｅ ｏ ｉｇ Ｙａ ｕ ＱｉｎＷ ｅ Ｙａ ｎ Ｗ ｕ Ｙｅ ｈ ｎ ｎ Ｎｕ ｙｎ ｎＪ ｎ ａ ｉ ｎＧａ ｇ ｚｅｇ
括经典 复叠 循 环 和 自行 复叠 循 环 。对 于经 典 复叠
的主要制 冷形 式 ， 且 已经 用 于 制 取 ６ 以 下 的 并 ０Ｋ
低温 冰箱 ［５。 ４ － Ｊ
自动复叠式制冷循环
自复叠式制冷循环
采用自复叠循环双温冰箱的流程
A.压缩机 B.冷凝器 C.气液分离器 D.冷凝蒸发器 E1.冷藏室蒸发器 E2.冷冻室蒸发器 H1,H2.节流阀 1～11.循环过程中各状态点
西安交通大学
制冷与低温 技术原理
自复叠式制冷循环
自复叠式制冷循环
自复叠循环
自复叠制冷系统是种采用多元混合工质的制冷系统， 它使用单台压缩机，通过自行分离、多级复叠的方法， 在高沸点组分和低沸点组分之间实现了复叠，达到了制 取低温的目的。
它实质上是混合制冷剂的多级分凝循环。 自复叠系统最基本的流程是采用非共沸二元混合物
制冷剂一级分凝循环。
系统中的制冷剂为R22和R23
自复叠的基本流程：
气液两相制冷剂从冷凝器进入气液分离器后，高沸点 组分节流产生冷量冷却低沸点组分至饱和或过冷状态，而 后低沸点制冷剂节流并在蒸发器内蒸发。
在现有自复叠系统中，高沸点组分通常采 用R600a，R134a，R22和NH3，等，低沸 点组分通常的特点
(1) 采用单台压缩机工作, 可靠性高, 造价低, 系统简单, 控制方便。 (2)蒸发与冷凝过程温度有一定的滑移, 使冷却介质及被冷却介质的温度变化容易与制冷剂的冷凝温度 和蒸发温度同步, 减小了传热温差, 提高了制冷循环的效率。 (3) 低温端没有压缩机等运动部件, 使其振动很小, 结构简单紧凑。 (4)高沸点组分在较高温度形成液体经节流回到低压通道, 避免了其在低温下有固相析出, 堵塞节流元 件, 进一步提高了系统的可靠性, 也使得下一级换热器负荷减少, 可以减少循环中高沸点组分在低温段 带来流动损失和回热损失。 (5) 采用混合物工质, 可以使节流运行压力大大降低。 (6)由于混合物工质热物性的特点, 使其具有优于其他低温制冷器的许多优点, 在80K 以上的温区都具 有较高的热效率。
R600aR23 自动复叠制冷系统试验研究 刘红绍1 肖传晶1 张华1 刘占
ρcri ——临界状态的摩尔密度，mol/m3； ai ——一个含有32个可调参数的温度T 的简单函数，由下式给定：
a1 = RT a2 = b1T + b2T0.5 + b3 + b4/T + b5/T2 a3 = b6T + b7 + b8/T + b9/T2
a4= b10T + b11 + b12/T
−
1 R
T Tref
C p,id dT T
式中： xj——j组分所占有的比例； Fpq——混合物的二元交互作用系数； apq.excess——适用于二元混合方程的经验数； href，Sref——由Tref和ρref决定的焓、熵的参
数值。
将经过混合规则计算出的混合物性质代入 MBWR方程，就可以方便的进行计算。图4为计算 出的混合工质R600a/R23在高压Pk =1.2MPa情况下 泡点线和露点线的分布情况,位于泡点线和露点线 中间的区域即为温度滑移区。
一般为40～80℃，标准沸点的大跨距为各组分之间
的分凝提供了有利条件。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。R600a/R23是典型的非共沸
混合工质，两者标准沸点相差56℃，两者分子式中
均不含对臭氧层有破坏作用的氯原子，其它热物理
2 R600a/R23 混合工质特性
图1：传统的两级自动复叠制冷系统
图 2：两级自动复叠制冷循环实际系统示意图 A-压缩机；B-冷凝器；C-汽液分离器；D-中间换热器；
E-蒸发器；F-节流装置.；G-回热器
图 2 的制冷系统工作过程如下：混合工质经
冰箱循环实验报告
冰箱循环实验报告实验名称：冰箱循环实验报告实验目的：通过探究冰箱的工作原理和循环过程，加深对热力学知识的理解。
实验原理：冰箱是一种利用热力学原理，将热能从一个物体传递到另一个物体的装置。
冰箱的工作原理基于的是制冷循环，主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
实验步骤：1. 打开冰箱，观察冰箱内部情况，包括冰箱的各个组件和温度计的位置。
2. 打开冰箱门，将温度计放在冰箱内部的适当位置，并记录室内和室外环境的温度。
3. 关闭冰箱门，等待一段时间，记录冰箱内温度的变化，并与室外环境的温度对比分析。
4. 打开冰箱门，记录冰箱内部各个组件的工作状态，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
观察并描绘出制冷循环的过程图。
5. 关闭冰箱门，继续观察冰箱内温度的变化，记录每隔一段时间的温度数据，并绘制相应的冷却曲线。
6. 对实验结果进行分析，根据冷却曲线判断冰箱是否正常工作，以及冷却效果如何。
实验结果与数据分析：根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 冰箱的工作原理是通过制冷循环将热能从冰箱内部传递到外部，以降低冰箱内部的温度。
2. 制冷循环的过程包括四个组件的工作：压缩机将低温低压的气体压缩成高温高压的气体，冷凝器将高温气体冷却成高温液体，膨胀阀控制液体的流速和压力，使其进入蒸发器，蒸发器吸收冰箱内部的热量，使其变成低温低压的气体。
3. 冰箱的制冷效果与环境温度有关，环境温度越高，冰箱的制冷效果越差。
当环境温度较高时，冰箱内部的温度下降较慢，制冷能力较弱。
4. 冷却曲线可以反映冰箱的冷却速度和效果，曲线的斜率越大，冷却速度越快。
结论与思考：通过这次冰箱循环实验，我们深入了解了冰箱的工作原理和循环过程。
我们观察到了制冷循环中各个组件的工作状态，并记录了冰箱内部的温度变化数据。
通过对数据的分析，我们发现冰箱的制冷效果与环境温度有密切关系，环境温度越高，冰箱的制冷效果越差。
这次实验增强了我们对热力学知识的理解，加深了对冰箱工作原理的认识。
基于电冰箱的双循环制冷系统
系统构成和工作原理
• 系统构成：双循环制冷系统主要由两个独立的循环系统组成：冷冻循环系统和冷却循环系统。冷冻循环系统主 要负责制冷，冷却循环系统则负责保温。此外，双循环制冷系统还包括压缩机、冷凝器、蒸发器和其他辅助部 件。
• 工作原理：双循环制冷系统的工作原理是，通过两个独立循环系统的配合，实现制冷和保温功能。在制冷过程 中，冷冻循环系统的压缩机工作，将制冷剂压缩成高温高压的气态，然后进入冷凝器进行冷却，变成中温高压 的液态制冷剂，最后经过膨胀阀降压降温后，进入蒸发器进行蒸发吸热，实现制冷效果。同时，冷却循环系统 通过另一个压缩机工作，将冷却剂压缩成高温高压的气态，然后进入冷凝器进行冷却，变成中温高压的液态冷 却剂，最后经过膨胀阀降压降温后，进入蒸发器进行蒸发吸热，实现保温效果。
02
根据系统的制冷循环效率计算制冷剂充注量，以实现最佳的能
效比。
根据系统的运行环境和使用要求计算制冷剂充注量，以确保系
03
统的稳定性和可靠性。
03 控制系统设计
控制逻辑设计
温度控制
通过温度传感器检测冰箱内部温度，将温度信号转换为电信号，传输到控制器。控制器根 据预设的温度与实测温度进行比较，输出控制信号，调节制冷剂流量，实现冰箱内部温度 的自动控制。
率。
优化冷凝器设计
改进冷凝器结构，提高散热效率 ，降低压缩机负荷。
制冷剂管道优化
合理设计制冷剂管道走向和布局 ，减小管道阻力，提高制冷剂循
环速度。
控制系统改进方案
智能控制系统
引入智能温度控制系统，实现精准控温，提高冷藏和 冷冻效果。
快速冷冻与解冻控制
开发快速冷冻和解冻控制策略，缩短食物从冷冻到解 冻的时间，提高食品保存效果。
性能比较
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ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｒｇ ｒ ｔ ｒ ｕｓｎｇ ａ ｏ ｃ ｓ ａ ｅ ｒｇｅ ａ ｉ ｙ ｌ ． ｗ —ｔ ｇ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｏ ｉ ｕｔ ａ ｃ ｄｅ ｒ ｆ ｉ ｒ ｔｏｎ ｃ ｃｅ Ｋ ＥＹ ＯＲ ＤＳ ａ ｏ ｃ ｓ ａ ｅ ｒ ｆ ｉ ｒ ｔｏ ｙ ｌ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｅ ｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｏｒ ｍ ｉ Ｗ ｕｔ ａ ｃ ｄ ｅ ｒｇｅ ａ ｉ ｎ ｃ ｃ ｅ； ｗ ｔ ｇ ｅ ｅ ａ ｕｒ ｅ ｒｇ ｒ ｔ ； ｘ— ｔ ｅｒｆｉ ｒ ｎ ｓ ｕｒ ｅ ｒｇｅ ａ ｔ
年 ６月
制 冷 与 空 调
ＲＥＦＲＩ ＥＲＡ ＴＩ Ｎ Ｎ Ｄ Ｒ —ＣＯ Ｎ ＤＩ Ｏ Ｎ Ｉ Ｇ Ｇ Ｏ Ａ ＡＩ ＴＩ Ｎ
自复 叠 制 冷 循 环 双 温 冰 箱 的 理 论 与 实 验 研 究
不 同储物 的储 存 温度 和 湿 度要 求 一 套 冰箱 装
方 案 ， 型 冰箱不 断 问世 ： 用 非 共 沸混 合 工 质 定 新 利 压蒸发 时 的温度 滑移 ， 降低 蒸 发 温 度与 冷 冻 室 、 冷
藏室 的传热 温差 ； 双循 环 制 冷 系统 （ 称 为 双温 也
置 提供两 级或 多级 问室温 度 。以双温 冰箱 为例 ，
Ｙａ ｎ Ｗ ａ ｇ Ｗ ｅ Ｑｉｎ Ｗ ｅ ｂ Ｆ ｎ ｎ ｂ ｎ Ｚ ａ ｇ Ｍ ｉ ｎ Ｇａ ｇ ｎ ｉ ａ ｎ ｏ ｅ ｇ Ｙｏ ｇ ｉ ｈ ｎ ｎ
（ ’ ｎ Ｊａ ｔ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ） Ｘｉ ａ ｏ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｉ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ Ｉ ｖｅ ｔｇａ ｅ ｈｅｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｒｇｅ ａ ｏ ｉ ｕ ｏ ｃ ｓ ａ ｅ ｒ ｆ ｉ — ｎ ｓ ｉ ｔ ｓｔ ｗ ｔ ｇ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｒ ｆｉ ｒ ｔ ｒｕｓｎｇ ａ ｔ —ａ ｃ ｄ ｅ ｒｇ
ｕ ｉ ｏ ｕｍｅ ｒ ｆ ｉ ｒ ｔｎ ａ ｃｔ ｆｃ ｍｐｒ ｓ ｏｒａ ｄ ＣＯＰ． Ｉ ｈｅ ｅ ｅ ｉ ｎ ，ｔ ｙｓ ｅ ｎｔｖ ｌ ｅ ｒｇｅ ａ ｉ ｇ ｃ ｐａ ｉｙ ｏ ｏ ｅｓ ｎ ｎ ｔ ｘｐ ｒｍｅ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｍ
ｕ ｉ ｇｍｉｔ ｒ ｅｒｇ ｒ ｎ ｓＲ６ ０ ／ ２（ ０ ／ ０ ／ ａ ｓ ａｉ ）ｃ ｎ ｐ ｏ ｉｅｓｅ ｄ ｗｏ ｓｎ ｘ ｕ ｅｒ ｆｉｅ ａ ｔ ０ ａ Ｒ３ ７ ３ ６ ｓｍａ ｓｒｔｏ ａ ｒ ｖ ｄ ｔａ ｙ ｔ ９
传 统 的双温 冰箱都设 有 ２个储 存温 区 ： 藏室 和冷 冷 冻 室 ， 藏室 的 温度 在 ＋５℃左 右 ， 冷 冷冻 室 的温 度 在 ～１ ８℃ 以下 。双温 间室 的设计 虽然 可 以更 好地 满足 不同食 品 的储 存 温 度 ， 目前 广 泛 使 用 的传 但 统 双温 冰箱循 环 只提 供一 级 与 冷冻 室 温 度 相 匹配
均 有一 定 优 势 。并 且按 照质 量 分 数 ７ ／ Ｏ 充 注 Ｒ ０ ａ和 Ｒ ２进 行 实验 时 ， 功 获得 稳 定 的两 级 蒸 发 温 ０ ３ ６０ ３ 成 度 一 ８ ７℃ ／ ２ ０℃ ， 明 自复 叠 双 温冰 箱 的 可 行 性 。 ２． 一５ ． 证 关 键 词 自复叠 制 冷 循 环 双 温冰 箱 混 合 工 质
晏 刚 王 维 钱 文 波 冯 永 斌 张敏
（ 安 交通 大学 ） 西
摘 要 由于 不 同 储 物 的储 存 温 度 和 湿度 的要 求 不 同 ， 要 冰 箱 提 供不 同 的 间室 温 度 来 满 足 储 存 要 求 。采 需
用 非共 沸混 合 制 冷 剂 的 自复叠 制 冷 循 环 应 用 于 双 温 冰箱 系 统 ， 过 理 论 计 算 分 析 采 用 混 合 制 冷 剂 Ｒ ０ ａ 通 ６０／ Ｒ ２和 Ｒ ０／ ２ ３ ６ ０ Ｒ１５时 的 系统 性 能 ， 现 采 用 Ｒ ０ ａＲ ２时在 压 力 比 、 缩 机 单 位 容 积 制 冷 量 和 Ｃ Ｐ 方 面 发 ６ ０／ ３ 压 Ｏ
ｅ ａｉｎ （ ｒ ｔｏ ＡＣＲ）ｃ ｃ ｅａ ｎ ａ ｅ ｔ ｏ ｃｍｉ ｕ ｅ ｒ ｆ ｉ ｒ ｎｔ ．Ａｎａ ｙ ｅ ｈｅ ｐ ｒｏｒ ｎｃ ｙ ｌ ｎｄ ｎｏ — ｚ ｏ ｒ ｐｉ ｘｔ ｒ ｅ ｒｇｅ ａ ｓ ｌ ｚ ｓ ｔ ｅ ｆ ｍａ ｅｏｆ
ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｕ ｉｇ Ｒ６ ０ ／ ２ ａ ｄ Ｒ６ ０ Ｒ１ ５ ａ ｘ ｕ ｅ ｒｆｉｅ ａ ｔ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｙ ｔｍ ｓｎ ０ ａ Ｒ３ ｎ ０ ／ ｓｍｉｔ ｒ ｅｒｇ ｒ ｎ ｓ ２ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｙ ｔｍ’ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｕ ｉｇ Ｒ６ ０ ／ ２ｉ ｕ ｅ ｉｒｔ ｈ ｔ ｅ ｎｐ ｅ ｓ ｒ ａｉ ｈ ｔ ｅｓ ｓｅ Ｓｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｓｎ ０ ａ Ｒ３ ｓｓ ｐ ｒ ｏｔ ｅｏ ｈ ｒｏ ｒ ｓ ｕ ｅｒ ｔ ｔ ｏ ｏ，
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｅ ｐｅ ｉ ｅ ｔｏ ｗ ｏ ｓ ａ ｅ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕ ｅ ｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｏ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ｘ ｒ ｍ ｎ ｎ ｔ －ｔ ｇ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ｒｇ ｒ ｔ ｒ ｕ ｉ ｕ ｏｃ ｓ ａ ｅ ｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｃ ｃｅ ｓｎｇ ａ ｔ — ａ ｃ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｔｏ ｙ ｌ