什么是復(fù)疊式冷凍機(jī)組?

　　從以下二個(gè)方面說(shuō)明什么是復(fù)疊式冷凍機(jī)組：

　　一、復(fù)疊式冷凍機(jī)組原理組成

　　復(fù)疊式冷凍機(jī)組是由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的制冷循環(huán)組成，分別被稱(chēng)為高溫循環(huán)和低溫循環(huán)。在各單獨(dú)的制冷系統(tǒng)中充有不同性質(zhì)的制冷劑，高溫循環(huán)通常采用中溫制冷劑，低溫循環(huán)中通常采用低溫制冷劑。每一循環(huán)均可采用單級(jí)或雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)。這兩個(gè)部分通過(guò)一個(gè)冷凝蒸發(fā)器連起來(lái)，它即是低溫循環(huán)的冷凝器，也是高溫循環(huán)的蒸發(fā)器，即高溫循環(huán)中制冷劑的蒸發(fā)用來(lái)冷凝低溫循環(huán)中的制冷劑。這樣，低度溫循環(huán)吸收的熱量(制冷量)傳給高溫循環(huán)的制冷劑，高溫循環(huán)的制冷劑再將熱量傳給環(huán)境介質(zhì)。

　　復(fù)疊式冷凍機(jī)組有二元復(fù)疊和三元復(fù)疊。二元復(fù)疊式冷凍機(jī)組溫度范圍在-40度至-90度，三元復(fù)疊式冷凍機(jī)組溫度范圍在-90度至-120度。

　　二、采用復(fù)疊式制冷的原因：

　　1、蒸發(fā)溫度必須高于制冷劑的凝固點(diǎn)，否則制冷劑無(wú)法進(jìn)行循環(huán)。當(dāng)制冷循環(huán)的蒸發(fā)溫度，低于該制冷劑凝固點(diǎn)時(shí)，制冷劑就會(huì)凝固而無(wú)法流動(dòng)，從而失去循環(huán)流動(dòng)的特性。例如：R717的凝固點(diǎn)是-77.7℃，R717制冷循環(huán)的極限溫度是-77.7℃;

　　2、蒸發(fā)溫度很低時(shí)，一般制冷劑蒸發(fā)壓力很低，比體積很大，所以制冷劑單位容積制冷量很小，這樣使壓縮機(jī)尺寸過(guò)于龐大。如常用的制冷劑R22、R17，在t k =40℃，t 0 = -70℃時(shí)，它們的單位容積制冷量分別只有當(dāng)t k =40℃，t 0 = -15℃時(shí)的6.9%、和5.2%。而且過(guò)低的蒸發(fā)壓力還增加空氣滲入制冷劑系統(tǒng)的可能性，同時(shí)由于級(jí)間的壓力增大，使壓縮機(jī)的輸氣系統(tǒng)減小，系統(tǒng)的運(yùn)行性能下降，也對(duì)安裝中系統(tǒng)的密封性要求很高;

　　3、低溫制冷劑大多是有機(jī)物質(zhì)，凝固點(diǎn)低，如R13的凝固點(diǎn)在 -180℃，并且低飽和溫度氣化時(shí)，對(duì)制冷循環(huán)的吸氣性能影響較小。但低溫制冷劑的臨界點(diǎn)低，如R13的臨界點(diǎn)為28.8℃，臨界壓力為3.861MPa,當(dāng)t k >=28.8℃時(shí)，R13的冷凝壓力不僅高而且超出臨界壓力，所以在一般情況下，低溫制冷劑不能像高溫、中溫制冷劑那樣用水、空氣等普通冷卻介質(zhì)來(lái)完成冷卻冷凝過(guò)程。

　　4、對(duì)于活塞式壓縮機(jī)，由于氣閥的特性，當(dāng)吸氣壓力低于15kPa時(shí)，氣閥將因氣缸內(nèi)外壓差過(guò)小而無(wú)法開(kāi)啟。因此使用活塞式壓縮機(jī)的循環(huán)能達(dá)到的溫度只能是與15kPa相對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣溫度。如果要達(dá)到更低的蒸發(fā)壓力，即便級(jí)數(shù)再多也無(wú)能為力。若改用沸點(diǎn)低的制冷劑，雖然蒸發(fā)壓力可不低于15kPa，但其冷凝壓力太高，接近臨界壓力，此時(shí)循環(huán)節(jié)流損失很大。例如：t 0 = -100℃時(shí)，R13的冷凝壓力為p 0 = 0.0332MPa,但同時(shí)它的冷凝壓力卻太高，當(dāng)t k =30℃時(shí)，R13已經(jīng)達(dá)到超臨界狀態(tài)，因此單一的低溫制冷劑的多級(jí)循環(huán)仍然不行。 為了解決上述的問(wèn)題，采用了兩種制冷劑的復(fù)疊式乙二醇冷凍機(jī)制冷循環(huán)。

　　復(fù)疊式冷凍機(jī)組用于工業(yè)或?qū)嶒?yàn)中需要超低溫冷源的工藝，如：反應(yīng)釜、新能源等。