自然复叠系统与低温制冷

R404A／CO2复叠制冷系统与CO2低温载冷剂系统对比分析

第１３卷第３期
２（）／３年４月
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ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴ１０ＮＡＮＤＡＩＲＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ
Ｒ４０４Ａ／Ｃｏ２复叠制冷系统与ＣＯ２低温载冷剂系统对比分析
秦海杰衣永海
（大连三洋压缩机有限公司）
ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＥＥＲｏｆｃａｓｃａｄｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＣＯ２ｌｏｗ
ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｙｓｔｅｍａｒｅｓｉｍｐｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅＥＥＲｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ
ＣｏｍｐａｒｉｓｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｎＲ４０４Ａ／ＣＯ２ｃａｓｃａｄｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄ
ＣＯ２ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓｙｓｔｅｍ
Ｒ４０４Ａ；Ｃ０，
目前，节能减排、环境保护已成为全球共同关
方式不同于普通制冷剂。
１．１跨临界循环

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３Ｏ卷第３期 ห้องสมุดไป่ตู้
２０１５年９月
青岛大学学报（工程技术版）
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＱＩＮＧＤＡＯＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｅ＆Ｔ）
Ｖｏ１．３ＯＮＯ．３
Ｓｅｐ．２０１５
文章编号：ｌＯＯ６ —９７９８（２０１５）０３ —０１０５ —０４；ＤＯＩ：１０．１３３０６／ｊ．１００６—９７９８．２０１５．０３．０２１
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（蒸发温度为一４０～
一
６０℃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

采用自然复叠制冷-40℃低温冷柜的仿真设计

１前言
们采用了Ｒ１２／Ｒ１１５混合制冷剂。１９６５年，Ｆｕｄｅｒ—
ｅｒ应用与Ｐｏｄｂｉｅｌｎｉａｋ类似的原理获得了美国专
自然复叠制冷系统是一种采用非共沸混合工利。到了２０世纪８０年代，由于国际社会对能源、
质的制冷系统，通过单台压缩机，自然分离，多次环保的重视，各国科学工作者展开了对自然复叠
０．３６２３６３．２２３４９．７７６０．９７５０．６２．５５
关键词：自然复叠制冷；低温；混合工质；仿真
中图分类号：ＴＢ６１
文献标识码：Ａ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ ——４０ｑｌ２ＦｒｅｅｚｅｒＵｓｉｎｇＡｕｔｏｃａｓｃａｄｅＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ＬＯＮＧＪｉａｎ．ｙｏｕ，ＺＨＵＤｏｎｇ．ｓｈｅｎｇ，ＣＨＥＮＬｉ（１＿ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；
维普资讯
２００７年第３５卷第５期
文章编号：１００５－－－－－－０３２９（２００７）０５— ００８３— ０４
流体机械
８３
采用自然复叠制冷一４０￣（２低温冷柜的仿真设计
龙建佑，朱冬生，陈礼
（１＿华南理工大学，广东广州５１０６４０；２．顺德职业技术学院，广东顺德５２８３３３）
２．ＳｈｕｎｄｅＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｕｎｄｅ５２８３３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｅａｄｙ·ｓｔａｔｅｍｏｄｅｌｏｆａｕｔｏｃａｓｃａｄｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｂｕｉｌｔ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ‘ ｓｕｈｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎ ±５％．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ～４０℃ ｆｒｅｅｚｅｒｗｉｔｈａｕｔｏｃａｓｃａｄｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｚｅｏｔｒｏｐｉｃｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｍｉｘｔｕｒｅｏｆＲ７４４／Ｒ７１７ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎＣＯＰｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＲ７４４．ｔｈｅｏｕｔｌｅｔｒｅｆｒｉｇｅｒ‘ ａｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｃｏｎｄｅｎｓｅｒａｎｄｔｈｅｏｕｔｌｅｔｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｃａｓｃａｄｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ；ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｉ＇ｅ；ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｍｉｘｔｕｒｅ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

复叠制冷系统低温环路自然工质混合物的理论及实验研究的开题报告

复叠制冷系统低温环路自然工质混合物的理论及实
验研究的开题报告
标题：复叠制冷系统低温环路自然工质混合物的理论及实验研究
背景：复叠制冷系统是目前广泛应用的一种制冷方式，主要用于低
温制冷领域。

然而，单一工质的制冷效果有限，无法满足低温制冷的要求。

自然工质混合制冷是一种常用的方法，可以提高制冷性能，但目前
对于复叠制冷系统低温环路中自然工质混合物的研究还较少。

目的：本研究旨在探究复叠制冷系统低温环路中自然工质混合物的
制冷性能及其对制冷循环性能的影响，为深入研究复叠制冷系统的低温
制冷性能提供理论和实验基础。

方法：本研究将采用理论计算和实验方法相结合的方式进行。

首先，对复叠制冷系统低温环路中不同自然工质混合比例的制冷性能进行理论
计算和分析。

其次，在自然通风实验室中搭建复叠制冷系统实验平台，
进行自然工质混合物的实验制冷性能测试和制冷循环性能测试。

最后，
通过对实验数据和理论计算结果进行综合分析，得出复叠制冷系统低温
环路中自然工质混合物的制冷性能及其对制冷循环性能的影响的结论。

意义：本研究可以深入研究复叠制冷系统的低温制冷性能，探究自
然工质混合制冷的可行性和有效性，并为复叠制冷系统的优化设计和改
进提供理论和实验依据。

关键词：复叠制冷系统，低温环路，自然工质混合物，制冷性能，
制冷循环性能。

采用复叠式制冷循环的原因

采用复叠式制冷循环的原因
1. 提高制冷效率：复叠式制冷循环可以将低温冷凝器中的冷气进一步冷却，使其温度更低，从而提高制冷系统的效率。

通过多个级别的冷凝器和蒸发器，冷凝温度不断下降，从而减少了对压缩机的功率需求，并提高了制冷系统的性能。

2. 扩大制冷范围：复叠式制冷循环可以扩大制冷系统的工作温度范围。

传统的单级制冷循环通常适用于较低的温度范围，而复叠式制冷循环可以通过多级蒸发器和冷凝器，在不同温度范围内工作，适用于更广泛的应用领域。

3. 降低系统压力：复叠式制冷循环通过将制冷循环中的压力降低到较低的水平，可以减少系统中的压力损失，提高了压缩机的效率，减少了能耗。

4. 提高系统稳定性：复叠式制冷循环的多级结构可以提高系统的稳定性。

通过将制冷系统分为多个级别，可以减小每个级别的温度和压力差异，减少了运行过程中的温度和压力波动，从而提高了系统的稳定性和可靠性。

5. 实现多种制冷要求：复叠式制冷循环可以根据不同的制冷需求进行灵活调节。

通过增加或减少冷凝器和蒸发器的级数，可以实现不同的制冷效果，满足不同的使用要求。

总的来说，采用复叠式制冷循环可以提高制冷系统的效率和性能，扩大制冷范围，减小能耗，提高系统的稳定性和可靠性，以及适应不同的制冷要求。

自复叠制冷原理

自复叠制冷原理自复叠制冷是一种先进的制冷技术，它通过利用自复叠材料的特殊性质来实现高效的制冷效果。

自复叠材料是一种具有特殊结构的材料，其内部由许多微小的叠片组成。

这些叠片之间存在着微小的间隙，形成了一个复杂的通道网络。

在自复叠制冷过程中，首先需要通过外部的能量输入将制冷剂加热至高温状态。

随后，制冷剂进入自复叠材料的通道网络中，通过通道的扩张和收缩来实现制冷效果。

当制冷剂在通道中扩张时，由于通道的尺寸变大，制冷剂分子之间的相互作用力减小，从而使制冷剂分子获得较大的动能。

接着，当制冷剂进入通道的收缩区域时，由于通道的尺寸变小，制冷剂分子之间的相互作用力增大，从而使制冷剂分子失去动能。

这个过程反复进行，通过制冷剂分子的扩张和收缩来吸收和释放热量，实现制冷效果。

自复叠制冷原理的核心在于利用了自复叠材料的特殊结构。

通道的扩张和收缩过程可以导致制冷剂分子的动能变化，从而实现热量的转移。

此外，自复叠材料的通道网络还可以提供大量的表面积，增加制冷剂与外界的接触面积，进一步提高制冷效果。

这使得自复叠制冷技术比传统的制冷技术更加高效。

自复叠制冷技术具有广泛的应用前景。

在空调和制冷设备中，自复叠制冷可以提供更高的制冷效率，降低能源消耗。

在电子设备中，自复叠制冷可以帮助降低设备的工作温度，提高设备的性能和寿命。

此外，自复叠制冷还可以应用于航天器和卫星等特殊环境下的制冷需求，提供可靠的制冷效果。

自复叠制冷是一种先进的制冷技术，通过利用自复叠材料的特殊结构实现高效的制冷效果。

自复叠制冷技术具有广泛的应用前景，可以在空调、制冷设备、电子设备等领域发挥重要作用。

随着材料科学和制冷技术的不断发展，相信自复叠制冷技术将会得到更广泛的应用和推广。

低温制冷技术概述

标准沸点/℃
-81.3 -87.5 -82.1 -87.4 -88.9
临界温度和压力
28.9℃ 3.88MPa 18.4℃ 4.27MPa 25.9℃ 4.84MPa 14℃ 3.93MPa 32℃ 4.87MPa
ODP 1.0
GWP (100年)
14000
毒性
无无无无无
可燃性不燃不燃不燃不燃高可燃
（1）可降低各级压缩比，减小活塞式制冷压缩机的余隙容积影响，减少制冷剂回气与气缸壁间的热交换，减少制冷剂在压缩过程中的窜气泄漏，提高制冷压缩机的输气系数，从而增大制冷量。（2）可降低各级的排气温度，减小压缩过程中的不可逆损失，保证设备更加高效、安全运行。（3）可降低各级的压力差，使运行的平衡性能提高、机械摩擦和磨损减小。有利于简化设计和降低成本。（4）可减少节流损失，提高制冷效率。
可依据所要达到的蒸发温度，进行混合工质的选择。
• 根据分凝级数的不同可分为（1）单级压缩单级分凝循环（2）单级压缩多级分凝循环
单级分凝的工作原理
本图为典型的单级分凝循环的流程。该循环通常使用二元混合工质，但根据要制取的温度，也可以使用多元混合工质。改进：如设置回热器、逆流换热器及分凝器等，使循环性能得到明显提高。
• R508B(R23/R116)
制冷量/% R13 R23 100 104 能效比/% 100 90
排气压力 /MPa
0.717 0.848
吸气压力 /MPa
0.083 0.090
排气温度/℃ 92 138
R508B
138
98
1.013
0.124
85
对 R23 和 R508B , 综合比较其制冷量和能效比的性能可知, R508B 的性能优于 R23 ,尤其重要的是, 在相同工况下， R508B 的排气温度较R23低得多，并且在压缩机容许的安全运行排气温度范围内, 这对保证润滑油的润滑性能和延长压缩寿命方面非常有利。

复叠式制冷循环原理

此外，复叠式制冷循环还可以应用于各种不同的制冷领域，如家用空调、商用空调、工业制冷等。它的广泛应用将有助于推动制冷技术的发展，促进节能减排和可持续发展。
02 复叠式制冷循环原理概述
复叠式制冷循环的基本概念
01
复叠式制冷循环是指利用两种或多种制冷剂，通过蒸发器和冷凝器进行循环，实现制冷效果的系统。
膨胀过程
膨胀过程是将高压下的制冷剂液体膨胀成低压气体，降低其
压力和温度。
在膨胀过程中，制冷剂液体通过膨胀阀或膨胀管膨胀，
使其压力和温度降低。
膨胀过程是降低制冷剂压力和温度的关键环节，也是制冷循环中实现制冷效果的重要步骤
之一。
05 复叠式制冷循环的应用
低温制冷领域
低温制冷
复叠式制冷循环通过多级制冷剂的冷凝和蒸发，实现低温制冷效果，广泛应用于科研、工业和医疗领域的低温环境。
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对未来研究的展望
研究新型环保制冷剂在复叠式制冷循环中的应用，以替代传统CFCs制冷剂，减少对环境的影
响。
加强复叠式制冷循环在实际应用中的研究，特别是在低温或超低温领域的应用研究，推动相关产业的发展
。
进一步优化复叠式制冷循环的匹配参数，提高系统的能效比和可靠性，பைடு நூலகம்低运行成本。
探索复叠式制冷循环与其他节能技术的结合，如热回收、余热利用等，以提高系统的整体能效。
为了满足这些需求，制冷技术也在不断发展和创新。复叠式制冷循环作为一种先进的制冷技术，具有许多优点，如高能效、低能耗、小体积等，因此在制冷领域得到了广泛的应用。
复叠式制冷循环的意义
复叠式制冷循环通过将多个制冷循环叠加在一起，实现了更高效的制冷效果。这种技术可以大大提高制冷设备的能效，降低能耗，同时减小制冷设备的体积和重量，为人们的生活和工作带来了极大的便利。