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複疊式冷庫制冷壓縮機的工作原理

    當需要獲得更低的溫度(如一70~-120℃的低溫箱、低溫冷庫等)時,多級蒸氣壓縮式制冷循環往往不能滿足要求。這是因為采用中溫制冷劑的雙級(或多級)壓縮制冷裝置所能得到的最低蒸發溫度受到蒸發壓力過低帶來的一系列限制,比如R12及R2在一80℃時,其蒸發壓力已低于0.01MPa。過低的蒸發壓力會造成下列問題:
  (1)制冷系統的低壓部分在真空下運行,外界與低壓設備内的壓差增大,容易使空氣滲入制冷系統,導緻運行性能下降:同時,在安裝中對系統的密封性要求更高
  (2)在極低的壓力下・制冷劑蒸氣的比體積非常大,實際吸入汽缸的氣體減少,輸氣系數減小,為保證一定的制冷量.要求壓縮機的尺寸應增大很多
  (3)對于活塞式壓縮機,由于吸、排氣閥門的啟閉特性限制,當吸氣壓力低于0.01~0.015MPa時,吸氣時就難以克服吸氣閱上的彈簧力,閱門難以正常工作,以緻制冷壓縮機不能吸氣。
  (4)即使采用雙級或多級壓縮制冷循環依然能夠工作,由于蒸發壓力的降低,會使制冷壓縮機每一級的壓縮比增大,輸氣系數減小,運行的經濟性變差。采用三級及以上的制冷循環,系統變得更為複雜,操作困難,所産生的效果并不明顯。
   2.中溫制冷劑受自身凝固點的限制,不可能達到很低的蒸發溫度。例如,氨的凝固溫度為ー77.7℃,所以氨的極限蒸發溫度就不能低于-777℃・實際上,當溫度接近制冷劑的凝固點時,制冷劑的流動性能變得非常差,幾乎失去了循環流動的特性。
   3.當需獲得低于-70℃的溫度時,就要使用低溫制冷劑。低溫制冷劑在常壓下有較低的蒸發溫度,比如R13的蒸發溫度在常壓下為一81.5℃・而R14為-128℃.因此,使用了低溫制冷劑可以在低蒸發溫度下獲得較高的蒸發壓力,從而克服了上述問題。但是低溫制冷劑也帶來了一個問題,那就是它的冷凝溫度要求也低・用一般的水冷和空氣冷卻都無法使之冷凝為液體,如R13在30℃時其壓力已超過臨界狀态了,必須用人工冷源來冷凝低溫制冷劑。另外,即使低于臨界溫度時,由于低溫制冷劑接近臨界點向高溫熱源放熱這一特性,使其循環的節流損失很大,循環的經濟性變差。
    因此,必須有兩個制冷循環,一個是采用低溫制冷劑的低溫制冷循環、另一個是采用中溫制冷劑來冷卻低溫制冷劑的制冷系統。兩個循環通過蒸發冷器連接在一起,這種制冷形式稱為複疊壓縮制冷複疊壓縮有兩級複疊、三級複疊等,每一級采用互不相同的制冷劑面雙級壓縮或級壓縮制冷系統的制冷劑為同一種制冷劑。複疊壓縮如兩級複疊壓縮,其低溫與高溫通過一個熱交換器連接、稱之為冷發器(也有稱為發冷表器的。為了與裝發式冷表器的命名加以區别延是稱為冷器好).冷發器既是低溫的冷凝器,又是高溫的蒸發器。