低溫制冷系統中混合工質研究

摘 要：本文將以混合工質作為研究對象，來探討其在制冷設備下的使用情況，為實際中工作提供可參考資料，希望能促進該行業的制冷工序的進步和發展。

關鍵詞：混合工質 低溫條件下 制冷設備

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0077-02

通過對諸多制冷設施的觀察和了解，得知這些設備在發揮制冷功能時，是會受到工質熱性影響的。所以經過人們的研究和研制，制定出用混合物質做工質，其制冷效果最好，此文中就深入簡介幾種此類的制冷設備，結合實例來探究混合工質的具體應用狀況。

1 低溫制冷系統的原理

一般制冷系統的制冷原理：壓縮機的作用是把壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽，使蒸汽的體積減小，壓力升高。壓縮機吸入從蒸發器出來的較低壓力的工質蒸汽，使之壓力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體，經節流閥節流后，成為壓力較低的液體，之后送入蒸發器，在蒸發器中吸熱蒸發而成為壓力較低的蒸汽，再送入壓縮機的入口，從而完成制冷循環。

2 混合工質的優點分析

制冷工質具體就是指用于制冷設備中起到產生低溫的媒介，這種媒介能夠在此設備體系中循環流動，經過流動中導熱或相變等過程從而產生能量變化，再與外界的能量相轉換最后產生制冷功效的物質，達到降溫的目的。上面所提到的熱性其實是說此物質的熱容和傳熱性能，因此此熱性直接與制冷功效有著直接的聯系[1]。以前的純工質的制冷體系，之所以被淘汰就是源于它的熱性較弱，最后被熱性功能強大的混合工質所替代，這種混合式工質，一般情況下是由至少兩類工質融合形成，由于其綜合熱物性能較高，發揮各工質優勢，互補其劣勢性能，所以也在制冷設備中普遍使用。

3 混合工質在J-T設備中的使用

當然，在Joule-Thomson制冷理論提出后，APD公司馬上針對其理論研制出了Cryotiger類的制冷設備，其能達到80K的制冷功效。隨后，我國也引進了此項技術，通過改進和探究研制出了適合本國使用的制冷設施。比如科學院提出的低溫核心體系，具體說來就是功率達到1/3HP的空調制冷機，還有中國科技公司第十六研發所，也開發出多種混合工質的制冷設備[3]。

4 混合工質在低溫制冷體系中具體應用情況的探析

4.1 使用在斯特林設施里

首先將混合工質使用在制冷體系中的，是斯特林制冷設施，但相關的資料還沒能收集到。只發現加拿大Walker曾提到過，斯特林這種制冷設施采用的是混合工質，并且這兩種工質在不同狀態下，所呈現出來的形態也不一樣，一種是在制冷過程中才呈現氣體狀態，而另一類是在室溫下就是氣體形態。當這兩種工質在受到壓力處于膨脹狀態時，會發生變化變成液態物質，從而致使在制冷運行中會存在氣態和液態兩種狀態的工質。但以上這些介紹，都是基于理論而想象出來的，尚未發現有相關資料加以證實，所以那時也沒有真正得到應用[4]。至今，我國廈門大學的教授學者們，對斯特林這種制冷設備開始研究，發現實際中并不存在這種氣體，所以此種方法只是存在理論上的，通過改良將此種氣體改為氦氣，再與摻入19%的氫氣或9%的氖氣融合，制成混合氣體。1998年浙江大學的研究者，也對斯特林制冷機開展了研究，得知將制冷速率控制在1450 rpm，壓力控制為2.7 MPa，發現當溫度超過46 K后，工質氫氣的制冷能力要比氦氣強。

4.2 在脈管制冷機中的應用情況

5 結論

綜合所述，了解到制冷設備制造時，混合工質的作用是很大的，相比之下它比純工質的使用能力更強大。正是由于現在工質制冷工藝的不斷改進和進步，相信今后此行業的技術，會更加完善和先進。雖然，現在看來我國使用此技術的能力還欠缺，但是相信通過此專業的專家和學者不懈的努力和研究下，能為提升此技術應用能力做出更大的貢獻。

參考文獻

[1]周穎艷，杜小澤，楊立軍，等.吸收煙氣余熱的非共沸混合工質蒸發換熱特性[J].中國電機工程學報，2013（3）：22-22.

[2]徐雄文.非共沸混合工質制冷系統工質濃度變化及其性能優化研究[J].華南理工大學，2012（6）：87-88.

[3]龔磊.混合制冷劑擴散吸收式制冷系統理論與實驗研究[J].浙江大學學報，2012（1）：29-30.

[4]盧葦，陳洪杰，楊林，等.自然工質風冷太陽能雙級噴射中低溫空調制冷系統的設計及性能分析[J].化工學報，2012（12）：37-40.

[5]范曉偉，巨福軍，王鳳坤，等.熱泵系統用R744/HCs混合工質配比范圍研究[J].熱科學與技術，2012（12）：14-15.

[6]王輝.擴散一吸收式制冷系統的數值與實驗研究[J].安徽工業大學，2012（6）：22-25.