高低溫試驗箱單機自復疊低溫制冷技術簡介

1. 技術背景

實現制冷溫度低于-70℃甚至-100℃以下的低溫制冷，傳統的復疊式（即雙級復疊或者多級復疊）制冷系統必須采用雙機復疊甚至三機復疊才能實現，如此復雜的系統結構，必然會導致機組龐大、可靠性差等問題系統。

現有-70℃~-120℃溫區的低溫制冷技術主要存在如下問題：

a）機組龐大、效率低、能耗大；

b）結構復雜、控制難度大、初投資大；

c）可靠性差、使用壽命短。

1. 單機自復疊低溫制冷技術

單機混合工質自復疊制冷系統，將精餾裝置用于非共沸混合工質組元以及潤滑油的汽液兩相分離過程，采用單臺普通商用空調壓縮機，通過精餾的方法巧妙的將潤滑油從低沸點制冷劑中分離出來，實現高效穩定的-120℃低溫制冷。結構簡單、控制方便、成本低、穩定性高。

相比傳統雙機復疊式制冷技術，混合工質單機自復疊低溫制冷技術具有以下優勢：

1. 裝機成本低

單機自復疊制冷技術相比雙機復疊（-70℃）少一套壓縮機，這意味著減少了一套制冷系統，包括壓縮機、油分離器及其他相關配件，并減少了一個用于兩級制冷復疊用的板式換熱器，這些減少的部件的成本可覆蓋單機自復疊增加的自復疊套件的成本。單機復疊的總成本基本與雙機復疊的總成本持平，且相比于制冷溫度-100℃ 甚至更低的三機復疊，單機復疊可減少兩臺壓縮機及相關配件，成本優勢更為明顯。

1. 運行能耗低

相同制冷溫度與降溫速率下，單機復疊低溫制冷機技術的單臺壓縮機功率低于雙機復疊兩臺壓縮機的總功率，運行總能耗約能降低40%。以某低溫乙醇箱工程項目為例，設計目標溫度為-70℃，對500L的酒精進行降溫，雙機復疊需采用兩臺20匹壓縮機，而單機復疊只需采用單臺25匹壓縮機即可實現設計目標，總能耗得到了有效的降低。

1. 可靠性高

單機復疊制冷技術僅有一套制冷系統，結構簡單，部件少，因而連接管路與連接點少。相比雙機復疊技術，單機復疊機組焊接點減少了約20%，而焊點是影響制冷機組可靠性的重要因素，減少焊點可有效提高機組的長期運行可靠性。

壓縮機為制冷機組的運動部件，其壽命直接關系到機組的整機使用壽命。單機復疊減少一臺壓縮機相當于將機組中壓縮機損壞的概率減半，可有效提高機組可靠性。單機復疊增加的部件均為結構件，不存在運動部件，可靠性高。

1. 控制與調試簡便

雙機復疊需控制兩臺壓縮機的運行，高溫級系統為低溫級系統提供冷量，其啟停順序以及時間需進行很好的耦合與調試，高溫級制冷溫度需達到一定的溫度后方可啟動低溫級，如存在一些變動復雜的制冷要求，兩級耦合將會相當復雜。而且高、低溫兩級系統的規格匹配與調試也需要進行大量的實驗與改進。

而單機復疊則只需對一臺壓縮機進行控制，無需復雜的控制邏輯，且調試簡單，機組安裝與運行操作簡單。

1. 維修維護方便

單機復疊機組結構簡單，整機部件少，布置也相對簡單，因而后期維護相對簡單，故障排除與維修也相對簡單。