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復疊式製冷

鎖定
復疊式製冷循環是將較大的總温差分割成兩段或若干段,根據每段的温區選擇適宜的製冷劑循環,然後將它們疊加起來,用高温級的製冷量來承擔低温級的冷凝負荷,從而獲取較低製冷温度的方式。復疊式製冷屬於蒸汽壓縮式製冷的一種特殊形式,通常由兩到三個工作温區不同的獨立蒸汽壓縮式製冷循環組成,以兩級復疊式製冷循環為例,它由高温級和低温級兩部分組成,高温級中使用中温製冷劑,低温級中使用低温製冷劑,形成兩個單級壓縮製冷系統復疊工作的循環。兩級系統之間採用冷凝蒸發器銜接起來,高温級的中温製冷劑在其中蒸發製冷,使低温製冷劑在其中放熱,與蒸發的中温製冷劑進行熱交換後被冷凝成液體。從冷凝蒸發器出來的中温製冷劑蒸氣帶走低温製冷劑的冷凝熱量,經過高温級製冷循環將熱量傳遞給環境介質。而從冷凝蒸發器出來的低温製冷劑液體,經低温級節流閥降壓後,進入蒸發器吸取被冷卻物的熱量而蒸發製冷,獲取所需要的低温。

目錄

復疊式製冷製冷温區

一般情況下,兩級復疊式製冷循環的有效工作範圍在-80 ℃以上,為獲取更低的温度,需要用三級復疊式製冷循環,最低蒸發温度可達-140 ℃。三級以上的復疊式製冷循環由於工作效率低下和經濟型較差等原因在工業應用中一般不採用。

復疊式製冷優缺點

復疊式循環制冷的優點在於通過常規的蒸氣壓縮式製冷循環,在正常工作壓力範圍和壓比的前提下能實現低至-140 ℃的製冷温度,在保證工作效率的同時極大地拓寬了常規系統的製冷温區。
復疊式循環制冷由於增加了製冷循環數量,從而導致系統部件呈倍數增加,增加生產成本的同時使得製冷系統更加複雜,這也導致了復疊式系統啓動時需按順序依次進行,一般高温級製冷循環先啓動,待低温級壓力降低到閾值壓力以下時再開啓低温級製冷循環。此外,系統複雜程度的提高也使得運行維護更加繁瑣,系統運行穩定性下降。