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一、複疊式制冷
複疊式制冷，是指用兩種或兩種以上的制冷劑，由兩個或兩個以上的單級（或雙級）壓縮制冷循環系統組成的制冷裝置。一般用于-120℃∽-60℃的低溫設施，比如超低溫的冷庫，快速當機工藝設施，需要超低溫工藝的生物及化學工業領域、低溫箱等。
常見的複疊式制冷裝置，系統結構上分為高溫級部分和低溫級部分。其中高溫部分用的是中溫制冷劑，低溫部分用的是低溫制冷劑。高溫部分的制冷劑蒸發使低溫部分的制冷劑冷凝，兩個部分用一個冷凝蒸發器連接配接起來形成一個整體。冷凝蒸發器既是高溫部分的蒸發器，也是低溫部分的冷凝器。示例圖如下：
1、低溫級部分：
來自蒸發器的低溫制冷劑氣體，經過低溫級回熱器後，再經過低溫級壓縮機壓縮後進入油分，低溫制冷劑中的潤滑油在油分中大部分被分離出來，潤滑油傳回壓縮機，含油量很少的制冷劑氣體進入預冷器中被預冷，然後進入冷凝蒸發器中。在冷凝蒸發器中，低溫制冷劑放出的熱量被高溫制冷劑吸收，高溫制冷劑蒸發的同時，低溫制冷劑冷凝，冷凝後的低溫制冷劑經過幹燥過濾器、低溫級回熱器，再經過節流閥進入蒸發器中，完成一個制冷循環。
2、高溫級部分：
在冷凝蒸發器中吸熱後蒸發的高溫制冷劑氣體，被高溫級壓縮機吸入壓縮後進入風冷冷凝器中冷凝，放出熱量給冷卻媒體，冷凝後的高溫制冷劑液體進入儲液器，然後經過幹燥過濾器、節流閥進入冷凝蒸發器中，完成一個制冷循環。
不同于普通的單級壓縮制冷裝置，複疊式制冷裝置有兩個特殊的元件，冷凝蒸發器和膨脹容器。
冷凝蒸發器：
一般是采用套管式換熱器或闆式闆式換熱器。用套管式換熱器做冷凝蒸發器時，通常為管内蒸發，管間冷凝。即高溫部分的制冷劑在管内蒸發，低溫部分的制冷劑在管間冷凝。用闆式換熱器做冷凝蒸發器時，一般在高溫級的制冷劑入口裝有制冷劑液體配置設定器，使液體制冷劑均勻流入各通道。
膨脹容器：
當複疊式制冷裝置停止運作後，系統各部分的溫度會逐漸上升，低溫制冷劑會汽化成為蒸汽，壓力不斷上升。由于制冷裝置中的其他部件和管路有一定的極限承壓能力，為防止壓力上升超出極限值，故在低溫部分安裝膨脹容器，當壓力達到一定數值時，壓力控制閥自動開啟，使一部分制冷劑進入膨脹容器，限制系統内的壓力不會過高。
二、多級壓縮制冷
制冷循環根據節流次數可分為單級壓縮循環，多級壓縮循環。
所謂多級壓縮，即根據所需的壓力，将壓縮機的氣缸分為若幹級，逐級提高壓力。并在每級壓縮之後，設立級間冷卻器，冷卻每級壓縮後的高溫氣體。這樣就能降低每一級的排氣溫度。
用單級壓縮機将氣體壓到很高的壓力，其壓縮比必然增大，壓縮後氣體的溫度也會升得很高。當壓力比超過一定數值時，氣體壓縮後的終結溫度就會超過一般壓縮機潤滑油的閃點（200℃～240℃），潤滑油會被燒成碳渣，造成潤滑困難。此外，壓力比越大，殘留在餘隙容積内的氣體壓力越大，膨脹後，占去的氣缸空間越大，大大影響了氣缸的工作效率。
另外，單級制冷壓縮機所能達到的最低蒸發溫度是有限制的，要想獲得更低的溫度，就需要采用多級壓縮。采用多級壓縮可以從根本上改善制冷循環的性能名額。經過大量的實驗可知，隻有當氨制冷系統壓縮比≥8時，氟利昂制冷系統壓縮比≥10時，采用雙級壓縮較單級壓縮更為經濟合理。
多級壓縮制冷循環過程：
在蒸發器中産生的低壓低溫制冷劑蒸氣，被低壓壓縮機吸入并壓縮成中間壓力的過熱蒸氣，然後進入同一壓力的中間冷卻器，在中間冷器内被冷卻成幹飽和蒸氣。
中壓幹飽和蒸氣又被高壓壓縮機吸入并壓縮到冷凝壓力的過熱蒸氣，随後進入冷凝器被冷凝成制冷劑液體。然後分成兩路，一路經膨脹閥Ｆ節流降壓後進入中間冷卻器，大部分液體從另一路進入中間冷卻器的盤管内過冷。但由于存在傳熱溫差，故其在盤管内不可能被冷卻到中間溫度，而是比中間溫度一般高△ｔ＝３－５℃。過冷後的液體再經過主膨脹閥節流降壓成低溫低壓的過冷液，最後進入蒸發器吸熱蒸發，産生冷效應。
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