随着社会和经济的发展,-40℃～-160℃低温环境的试验与冻藏对许多行业和部门来说已成为必不可少的方法和手段,应用范围正日趋扩大。例如：红外线传感器的冷却,天然气的冷却和液化,冷冻手术,低温保存,水蒸汽真空诱捕等。采用单台压缩机的自复叠制冷系统正是用于该温区的制冷,它利用汽液分离装置将不同沸点的组元分开,通过高低沸点组分的蒸发与冷凝,使低沸点气体液化节流,从而产生低温。自复叠制冷系统具有结构简单,造价低,稳定性好等优点,具有很好的应用前景。但是由于自复叠循环使用混合工质,增加了浓度这个参数,并且在气液分离装置后分为高低沸点组分两个环路,内部参数变化较为复杂,尤其是环境状态的变化,不仅会影响到系统的压力,同时还会影响到系统各组分浓度的变化。因此,国内外学者针对自复叠循环的理论和实验研究仍然在进行中。本文对采用R23/R134a混合工质的自复叠制冷系统进行了详细研究和分析,主要内容如下： 1)对自复叠制冷系统采用的非共沸混合工质所具有的等压相变的变温性进行了分析,指出其节能的机理,并提出用于自复叠制冷系统的非共沸混合工质的选配原则,通过修正后的PR状态方程及一次线性混合法则研究混合工质的热物性。 2)建立自复叠制冷系统各设备的数学模型,根据设计的系统整体算法编写了自复叠制冷系统数值模拟程序,并对蒸发器出口温度参数和低压管路的压力损失做出修正。 3)通过焓-浓关系图描述自复叠循环的热力过程,指出气液分离效果与冷凝温度和冷凝压力之间的关系,并通过理论分析和数值模拟,详细研究冷凝温度(环境状态)、蒸发温度以及循环运行浓度变化对其他参数的影响及对系统性能的影响。 4)通过蒸发温度变化实验,将实验结果与模拟结果进行了数据对比,验证了模拟程序的可信度,并指出模拟程序需要改进的地方。实验在36％的充注浓度下,当调节高低沸点组分流量参数时,发现高低沸点组分流量存在一最佳匹配点。实验还研究了在相同充注浓度条件下,制冷剂充注量变化带来的内部其他参数变化及对系统性能的影响。