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提出了一种新型的带中间回热器的双运行模式复叠制冷循环，搭建了相应的复叠制冷循环低温预冷设备实验台，通过初步的实验研究验证了该制冷机的可行性，并对实验数据进行了理论分析，提出了改进系统性能的措施：提高回热器效能，优化系统压缩比，强化冷凝器换热，合理控制单位质量制冷量，在冷凝蒸发器进出口加旁通管路等。通过理论计算表明实验台可通过改进达到较高的性能系数，说明了该制冷机具有很好的发展前景。