993 自复叠制冷热泵装置

典型流程

自复叠制冷热泵的典型流程如下。

装置采用的工质为混合工质，且为沸点差较大的工质组分，如R22（-41℃）+R142b（-10℃），R134a（-26℃）+R245fa（15℃）等。

沸点差较大的混合工质气体在冷凝时的特点是先形成的冷凝液中，高沸点组分占比较大，如质量分数各50%的双组分混合工质，在冷凝器中先冷凝的冷凝液中，高沸点组分占比可能90%以上。

因此，上图中压缩机排出的混合工质气体在冷凝器中冷凝时，含高沸点组分较多的冷凝液进入高温贮液器中，经高温膨胀阀后产生低压中温工质液体进入中间换热器，在中间换热器中冷却冷凝器排出的含较多低沸点组分的工质气体，变为低压中温气体排出中间换热器。

冷凝器排出的含低沸点组分较多的气体流经中间换热器时被冷却为液态，进入低温贮液器，再经回热器预冷后流过低温膨胀阀产生低压低温工质液体，进入蒸发器实现低温吸热制冷后变为低压低温气体排出，流经回热器与液态工质换热后再与中间换热器排出的低压中温、含较多高沸点组分的工质气体混合后，进入压缩机继续循环。

理论参数

设装置中采用混合工质为R22+R142b，质量分数为各50%，也理想化认为两种组分在冷凝器中完全分离。

设压缩机排气压力为1.2MPa，则混合工质的初始冷凝温度约54℃（混合工质完全冷凝时，冷凝结束温度约45℃，但自复叠装置中混合工质在冷凝器中不完全冷凝），可制50℃左右的热水。

设压缩机吸气压力0.3MPa，近似认为冷凝器排入高温贮液器中的工质为纯R142b，则0.3MPa时其沸点约22℃，可把冷凝器排出的低沸点工质（近似认为是纯R22，1.2MPa时其冷凝温度约30℃）冷凝为液态进入低温贮液器中，并经回热器、低温膨胀阀后可产生约-15℃的液态R22进入蒸发器制冷，可制取-10℃左右的载冷介质；即利用R22+R142b混合工质、且压缩机排气压力1.2MPa、吸气压力0.3MPa时，装置可同时制取-10℃左右的冷液和50℃左右的热液。

混合工质中组分之间的沸点差越大，在冷凝器的分离就越方便，可实现的制冷/制热温差也越大，但沸点差较大时，冷凝传热过程会出现一些新的特点，设计时需要具体掌握；此外，混合工质也可以不止两个组分，更多组分构成混合工质也可以。

基本特点

与常规的复叠式制冷热泵装置相比（详请参见冷热平台前面文章），自复叠装置可节省一台压缩机，但所需的压缩机输气量相对较大；实现所需的制冷&制热温度且要求工质在冷凝器内有较好分离效率时，需要对工质组分和冷凝过程进行精细设计，对装置的调控要求也较高。