复叠制冷系统的控制策略研究
前言
在当今传统制冷技术对地球环境带来严重危害的情况下，复叠制冷系统使用的CO2的制冷剂即能达到对工业产品的制冷需求也能满足对环境保护。复叠制冷技术的需求与日增加。对复叠制冷技术的控制策略研究有助于复叠制冷技术的达到快速制冷与精确制冷，以及减少能源消耗，达到经济实用的地步。本文主要研究复叠制冷技术的控制策略。
关键词：复叠制冷技术 温度控制 制冷剂
一、研究的目的及意义
复叠制冷系统是采用复叠制冷剂，使得能达到超低温的要求，广泛应用于电子元器件的环境试验或者生物器官的保存。复叠制冷装置要求能根据设定值快速达到要求的温度值，并能具有一定的精度。研究复叠制冷装置的快速性和准确性具有现实意义。复叠式制冷系统的使用，可以在保护环境的前提下，同时满足冷冻冷藏行业对食品的安全性以及对较低温度的要求。节能减排、 环境保护已成为全球共同关注和必须面对的核心议题， 而新的合成工质可能存在其他潜在的威胁， 自然工质再次受到制冷领域研究工作者的广泛关注。 在制冷系统中， 当制冷循环的温差（即蒸发温度和冷凝温度的差值） 达到一定程度时， 无法用一种制冷剂有效地制冷， 此时往往采用复叠式制冷系统， 即： 用高/中沸点的制冷剂循环承
担高温部分的制冷， 用低沸点的制冷剂循环承担低温部分的制冷， 高温部分系统中制冷剂的蒸发用来使低温部分系统中制冷剂冷凝， 二者通过一个冷凝蒸发器将两部分叠加起来， 它既是高温部分的蒸发器， 又是低温部分的冷凝器。 低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却对象吸取热量， 并将此热量传给高温部分制冷剂， 然后再由高温部分制冷剂将热量传给冷却介质， 从而达到最终要求的制冷温度，复叠式制冷系统可以满足制冷剂在较低蒸发温度下蒸发时有合适的蒸发压力以及在环境温度下冷凝时有合适的冷凝压力。 由两个单级压缩制冷循环组成的复叠式制冷系统通常采用 R22 和R13（或 R23 等） ， 但是 R22 和 R13 不仅破坏大气臭氧层， 而且会产生严重的温室效应。 因此， 从保护环境来看， 应使用自然工质， 包括氨、 CO 2 和碳氢化合物。
- 国内外同类研究概况
1993年，Kitzmiller提出使用CO2/NH3复叠式制冷循环，以NH3为高温循环工质，CO2为低温循环工质。
1994年，Pettresen等人研宄发现，低温级工质为CO2的复叠式制冷循环比NH3的双级制冷循环系统的压缩体积小，仅为原来的十分之一。
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