什么是復疊式制冷系統

高低溫沖擊試驗箱適用于考核產品（整機）、元器件、零部件等經受溫度急劇變化的能力，該溫度沖擊試驗能夠了解試驗樣品一次或連續多次因溫度變化而帶來的影響。影響溫度變化試驗的主要參數為溫度變化范圍的高溫和低溫溫度值、樣品在高溫和低溫下的保持時間、以及試驗的循環次數等因素。

高低溫沖擊試驗箱技術規格：

1.為什么要采用復疊式系統

隨著科研和生產對低溫的要求越來越高，如需要 -70℃～-120℃的低溫箱等。由于采用中溫制冷劑的雙級壓縮制冷裝置，所能得到的zui低點蒸發溫度，也受到蒸發壓力過低帶來一系列問題的限制，如R12、R22在-80℃時，蒸發壓力巳低于0.01 MP，而氨在-77. 7℃時，已經凝固了。

蒸發壓力過低會帶來下列問題：

1)、蒸發器與外界的壓差增大，空氣滲入系統的可能性增加，影響系統的正常工作。

2）、吸氣比容大，實際吸入氣缸的氣體減少，增加了氣缸的尺寸。

3）、對于活塞式壓縮機，因閥門自動啟閉特性，當吸氣壓力低于0.01 MPa時，難于克服吸氣閥彈簧力，影響壓縮機的正常工作。

由于上述原因，當需要的蒸發溫度低于-70℃時，就要采用低溫制冷劑。

它在常壓下有較低的蒸發溫度；

如R13和R14在常壓下的蒸發溫度分別為-81.5 ℃和- 128℃；

因此使低溫下的蒸發壓力得到提高，R13在蒸發溫度為-100℃時，蒸發壓力接近0.04 MPa。

但是，低溫制冷劑的冷凝溫度要求較低，用一般的水冷和空氣冷卻無法凝結成液體，必須用一種人工冷源來冷凝低溫制冷劑，這就出現了同時采用兩種制冷劑的制冷系統，稱復疊式制冷循環。

2復疊式系統原理

1、系統原理圖以及壓焓圖：

2、系統組成：

1）高壓系統：高壓壓縮機、冷凝器、節流閥、冷凝蒸發器；

2）低壓系統：低壓壓縮機、冷凝蒸發器、節流閥、蒸發器；

3復疊式系統流程

我們以R134a／C02復疊式制冷系統為例子；

R134a／C02復疊式制冷系統是由兩個單級的蒸氣壓縮式制冷系統組合而成，其低溫級是單級C02蒸氣壓縮制冷循環系統，高溫級是單級R134a蒸氣壓縮制冷循環系統，高、低溫級制冷回路通過冷凝蒸發器復疊而成。

系統理論循環具體描述為：

高溫級制冷劑R134a由高溫級壓縮機壓縮(圖中5—6過程)；

排出的高溫高壓蒸氣在高溫級冷凝器中冷卻、冷凝(6—7過程)；

之后進入節流裝置節流(7—8過程)降壓后；

在冷凝蒸發器中與高溫高壓C02氣體進行熱交換(8—5過程)；

后進入高溫級壓縮機；

氣態C02制冷劑經冷凝蒸發器放熱(2—3過程)；

經節流閥節流(3—4過程)；

并在C02蒸發器蒸發(4—1過程)后；

進入低溫級壓縮機壓縮(1—2過程)完成系統循環。

4實際運用

下圖是采用復疊式制冷的低溫箱系統圖：

分別由兩臺單級壓縮機構成高溫和低溫制冷循環，高溫部分采用R22制冷劑，低溫部分采用R13制冷劑。

1、高溫系統：

在高溫循環中，進入蒸發—冷凝器的R22液體，吸收了低溫循環中壓縮機排出的R13蒸氣的熱量而汽化，汽化后被壓縮機吸入并壓縮，再排入油分離器分離潤滑油，再進入水冷式冷凝器冷凝成R22液體。

從冷凝器出來的R22液體，經過干燥過濾器、熱交換器、電磁閥、熱力膨脹閥后重新進入蒸發一冷凝器汽化，如此不斷循環。

2、低溫系統：

在低溫循環中，R13液體在低溫蒸發器內吸收了被冷卻對象的熱量后汽化，汽化后的R13被壓縮機吸入并壓縮，然后進油分離器，分離后的R13蒸氣進入蒸發一冷凝器，放熱后冷凝成R13液體，出來后再經過過濾器、換熱器、電磁閥、熱力膨脹閥重新進入蒸發器汽化制冷，然后繼續循環。

注意：

在低溫部分的壓縮機排氣管道上裝了一只水冷卻器，這是為了降低R13蒸氣的過熱度，以減少蒸發一冷凝器的熱負荷。

在制冷系統停機后，為了防止低溫部分系統中的R13液體汽化而導致系統壓力過高，專門設置了一個膨脹容器。

這是因為停機后，低沸點制冷劑R13的溫度要逐步升高至環境溫度，并全部汽化為過熱蒸氣，壓力會增加到大于安全值，這是不允許的，系統內有了膨脹容器后，過熱蒸氣有了額外的貯存容積，壓力上升不致過高，保證了安全。

另外，在系統重新啟動時，膨脹容器可起到平衡低溫部分壓縮機的排出壓力，避免R13的冷凝壓力過高。