採用複疊式制冷的原因:
1、蒸發溫度必須高於(yú)制冷劑的凝固點,否則制冷劑無法進行循環。當制冷循環的蒸發溫度,低於(yú)該制冷劑凝固點時,制冷劑就會凝固而無法流動,從(cóng)而失去循環流動的特性。例如:R717的凝固點是-77.7℃,R717制冷循環的極限溫度是-77.7℃;
2、蒸發溫度很低時,一般制冷劑蒸發壓力很低,比體積很大,所以制冷劑單(dān)位容積制冷量很小,這樣使壓縮機尺寸過於(yú)龐大。如常用的制冷劑R22、R17,在t k =40℃,t 0 = -70℃時,它們的單(dān)位容積制冷量分别隻有當t k =40℃,t 0 = -15℃時的6.9%、和5.2%。而且過低的蒸發壓力還增加空氣滲入制冷劑系統的可能性,同時由於(yú)級間的壓力增大,使壓縮機的輸氣系統減小,系統的運行性能下降,也對安裝中系統的密封性要求很高;
3、低溫制冷劑大多是有機物質,凝固點低,如R13的凝固點在 -180℃,並(bìng)且低飽(bǎo)和溫度氣化時,對制冷循環的吸氣性能影響較小。但低溫制冷劑的臨界點低,如R13的臨界點爲28.8℃,臨界壓力爲3.861MPa,當t k >=28.8℃時,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來完成冷卻冷凝過程。
4、對於(yú)活塞式壓縮機,由於(yú)氣閥的特性,當吸氣壓力低於(yú)15kPa時,氣閥将因氣缸内外壓差過小而無法開啓。因此使用活塞式壓縮機的循環能達到的溫度隻能是與15kPa相對應的飽和蒸氣溫度。如果要達到更低的蒸發壓力,即便級數再多也無能爲力。若改用沸點低的制冷劑,雖然蒸發壓力可不低於(yú)15kPa,但其冷凝壓力太高,接近臨界壓力,此時循環節流損失很大。例如:t 0 = -100℃時,R13的冷凝壓力爲p 0 = 0.0332MPa,但同時它的冷凝壓力卻太高,當t k =30℃時,R13已經達到超臨界狀态,因此單一的低溫制冷劑的多級循環仍然不行。 爲瞭(le)解決上述的問題,採用瞭(le)兩種制冷劑的複疊式乙二醇冷凍機制冷循環。
複疊(dié)式制冷機組是可以提供超低溫冷源的,用於(yú)工業或實驗需要超低溫冷源控溫的工藝,如反應釜、新能源等控溫。