自动复叠制冷是低温装置制冷的一种有效方法。本项目研制非共沸混合工质低温装置，采用单机压缩机驱动，利用三元混合工质作为制冷剂。利用混合制冷剂各组元的沸点不同，通过一系列装置的传热、传质交换进行气液分离，得到液态低温组元从而达到用一台单级压缩机制取较低蒸发温度的目的。 设计研制一台自动复叠式制冷机组，低温保存箱的温度控制在-80℃温区。在理论计算和优化设计的基础上，对-80℃温区自动复叠制冷系统进行详尽的实验研究，包括混合工质组元的配比和分离系统的优化，使得制冷机组能够长时间稳定而高效的运行。 选取实验采用地混合制冷剂的组元，并进行热力计算，获得各组元的最佳配比。采用该配比的制冷机的运行压比降到了合适的范围，保证压缩机的使用寿命。.优化非共沸混合制冷工质分离方法，实现连续30天无故障开停机运行，实验结果显示气液分离效果良好，分离效率达到80%以上，达到了预先设定的设计温度。 采用流体力学和分子动力学等数值分析方法，模拟自动复叠制冷系统的蒸发温度为-110℃时工质对和配比对分离效果的影响，筛选出最大分离率对应的工质对及其配比。首先，利用Fluent模拟相同质量流量情况下高温制冷剂的冷凝过程，选择出冷凝效果较好的高温制冷剂；而后，采用分子动力学模拟在高温制冷剂提供足够冷量情况下，中温制冷剂R23和低温制冷剂R14不同配比时的温度变化分布情况及分子运动规律，根据扩散原理结合R23和R14的密度变化最终计算得到分离率。 本项目从实验的角度出发，对研制的单级压缩三种非共沸工质的制冷机组的性能进行研究，得出该机组降至最优温度时所对应各分离器的温度、压力值。系统的制冷工艺方法，机组构件设计及选用，理论和实验分析对自动复叠制冷装置的设计和制造具有借鉴和参考的价值。

哈尔滨商业大学

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