图 1。1 自然复叠循环流程

根据分凝级数的不同，自然复叠循环可分为单级压缩单级分凝循环和单级压缩多级分凝 循环[14]。下面以进行分别说明。

1。2。1 单级压缩单级分凝循环

图 1。2 为单级分凝系统的示意图。经压缩后的混合工质进入冷凝器中分凝，气态工质从 上口出，进入冷凝蒸发器 D 中被冷凝成低温液体，之后经回热节流后进入蒸发器 G 制冷。系 统设置了 C、E 两个储液罐来调整流量。

图 1。2 单级分凝循环自复叠制冷系统

单级分凝循环一般使用二元组分混合工质。但为了制取更低温度并改善机组性能，也可 使用多元组分工质。如制取-210℃以下的低温时，一般选用 O2,N2, Ne,Ar 和碳氢化合物等组成 的多元混合制冷剂[15]。

1。2。2 单级压缩多级分凝循环文献综述

采用多级分凝可以改善混合物分离效果，减小蒸发器温度滑移，减小制冷温度波动。单 级压缩多级分凝自复叠循环示意图如图 1。3 所示。多级冷却分离的方式可以提高非共沸工质 的分离效率，减少蒸发过程中混合工质的温度滑移，并利于润滑油的回收, 防止低温回路的 节流装置被堵塞[16]。同时，因吸气过程流经换热器数增加，提升了能量回收效率，同时也减 小了运行中压缩机的结霜几率。

图 1。3 两级分凝循环自复叠制冷系统

1。3 国内外研究现状

1。3。1 最佳工质配比的选择

1。3。2 添加逆流换热器

1。3。3 采用精馏装置

1。3。4  自复叠热泵系统研究

1。4  本文主要工作

本文的主要研究对象为一台设计制冷温度为-60℃的自复叠小型低温制冷装置。在对现有 国内外文献的检索、分析基础之上，对可行的非共沸混合工质制冷循环进行分析计算，为今 后的实验研究打下基础。

本文的主要工作有：选用二元非共沸混合制冷工质，研究非共沸混合物的温度滑移特性， 并在此基础上编写自复叠小型低温制冷装置的循环计算程序。对机组采用的压缩机、冷凝器、 蒸发器、冷凝蒸发器、回热器、节流机构等主要部件进行选型设计，并进行机组的变工况特 性计算。此外，本文还研究了采用混合工质的自复叠小型制冷机液相流量与气相流量控制性 能的变化。

2 非共沸混合制冷剂性质理论基础

自然复叠系统依靠不同沸点组元自然分离进行制冷的原理，须选择非共沸混合制冷剂作 为制冷工质。本文选择二元非共沸混合制冷剂作为制冷机组运行工质。由于制冷剂性质对于 机组性能影响较大，且非共沸混合制冷剂分离出的饱和气态与饱和液态工质的状态直接影响 机组效率与制冷性能。所以有必要了解非共沸混合制冷剂压力、温度、焓与浓度等参数间的 关系。

2。1 非共沸混合制冷剂基本特点来-自~优+尔=论.文,网www.youerw.com +QQ752018766-

混合工质是由几种纯制冷剂按一定比例混合而成的混合物。与共沸制冷剂和纯制冷剂相 比，非共沸制冷剂具有如下特点[25]:

（1）任何浓度配比情况下，非共沸制冷剂在定压蒸发和定压冷凝过程中的温度会不断发 生变化。定压蒸发时温度从泡点温度上升到露点温度，定压凝结时温度从露点温度下降到泡 点温度。泡点与露点之间的温度区间称为温度滑移（Temperature glide）。温度滑移随制冷剂 浓度配比变化而发生变化。