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-80℃的低温环境在生物材料的活性储存、食品的低温保鲜、医学工程、低温环境模拟等领域都有着广泛的应用和良好的应用前景。单级蒸汽压缩制冷循环由于受到压比及冷凝、蒸发压力等条件的制约,而无法有效实现-40℃以下的制冷温度,工业界较为普遍采用双级复叠式系统实现这个温区的制冷需求。传统的应用于-80℃温区的复叠制冷系统低温级的制冷工质主要有R13、R503和R23,前两者具有很高的ODP值和GWP值,逐渐将停止使用,后者GWP值、压比及排气温度都很高。现在常用的制冷工质是R508系列,仍然具有较高的GWP系数,且润滑油溶解性能较差,将会导致系统可靠性和效率的降低。因此,开发一类高效、环保的替代工质显得异常紧迫和至关重要。对于替代工质而言,其整机性能研究的重要性是不言而喻的。本文针对复叠温区的新型共沸工质开展了一系列的整机性能研究,主要工作如下:1.新型共沸工质的循环性能计算利用美国国家标准技术研究所NIST(National Institute of Science and Technology)开发的制冷剂热物性计算软件REFPROP7.1计算了新型共沸工质的循环特性,并与R508B进行了比较,计算结果显示:R170+R116系和R170+R116+R23系具有相对较好的制冷性能。2.双级复叠式制冷循环实验系统的设计与搭建通过参考专利CN2364403Y、CN2694182Y、CN1485589A和国标GB/T5773-2004,建立了一套两级复叠制冷实验装置,来实验测量上述制冷剂的循环性能。在实验测量方面,采用高精度的温度、压力测量及采集系统,保证能得到精确的实验数据。本实验台适用于复叠温区各种工质。3.传统复叠温区制冷工质的整机性能实验研究通过实验测试,比较了不同冷凝、蒸发温度下低温级常用制冷工质R13、R23、R503、R508A和R508B的COP、压比及制冷量等循环性能,又结合各制冷工质的环境性能、热工性能,分析了现有常用复叠系统低温级制冷工质各自的优缺点,为新工质的开发及进一步制冷性能对比实验工作提供了有益的帮助。4.新型共沸混合物的整机性能实验研究在不同冷凝温度和蒸发温度下,分别测量了新共沸工质R170+R116系、R170+R23系和R170+R116+R23系的整机性能。从跟传统制冷工质中性能较好的制冷工质R508B比较来看,新开发的这三种共沸混合物不仅ODP系数为零,GWP系数较小,而且整机制冷性能较为优越,具有替代现有复叠温区常用制冷工质的巨大潜力。