复叠式冷冻机压缩式制冷循环虽然比单级压缩式制冷循环达到的蒸发温度更低，但受制冷剂自身物性及压缩机工作的特性的限制，当蒸发温度更低时，采用多级压缩式制冷循环往往满足不了要求，此时，需要采用复叠式冷水机制冷循环，其主要原因是：

一、蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点，否则制冷剂无法进行循环。当制冷循环的蒸发温度，低于该制冷剂凝固点时，制冷剂就会凝固而无法流动，从而失去循环流动的特性。例如：R717的凝固点是-77.7℃，R717制冷循环的极限温度是-77.7℃。

二、蒸发温度很低时，一般制冷剂蒸发压力很低，比体积很大，所以制冷剂单位容积制冷量很小，这样使压缩机尺寸过于庞大。如常用的制冷剂R22、R17，在t k =40℃，t 0 = -70℃时，它们的单位容积制冷量分别只有当t k =40℃，t 0 = -15℃时的6.9%、和5.2%。而且过低的蒸发压力还增加空气渗入制冷剂系统的可能性，同时由于级间的压力增大，使压缩机的输气系统减小，系统的运行性能下降，也对安装中系统的密封性要求很高。

三、低温制冷剂大多是有机物质，凝固点低，如R13的凝固点在 -180℃，并且低饱和温度气化时，对制冷循环的吸气性能影响较小。但低温制冷剂的临界点低，如R13的临界点为28.8℃，临界压力为3.861MPa,当t k >=28.8℃时，R13的冷凝压力不仅高而且超出临界压力，所以在一般情况下，低温制冷剂不能像高温、中温制冷剂那样用水、空气等普通冷却介质来完成冷却冷凝过程。

四、对于活塞式压缩机，由于气阀的特性，当吸气压力低于15kPa时，气阀将因气缸内外压差过小而无法开启。因此使用活塞式压缩机的循环能达到的温度只能是与15kPa相对应的饱和蒸气温度。如果要达到更低的蒸发压力，即便级数再多也无能为力。若改用沸点低的制冷剂，虽然蒸发压力可不低于15kPa，但其冷凝压力太高，接近临界压力，此时循环节流损失很大。例如：t 0 = -100℃时，R13的冷凝压力为p 0 = 0.0332MPa,但同时它的冷凝压力却太高，当t k =30℃时，R13已经达到超临界状态，因此单一的低温制冷剂的多级循环仍然不行。 为了解决上述的问题，采用了两种制冷剂的复叠式乙二醇冷冻机制冷循环。

复叠式冷冻机工作原理

复叠式冷冻机是由两个或两个以上独立的制冷循环组成，分别被称为高温循环和低温循环。在各单独的制冷系统中充有不同性质的制冷剂，高温循环通常采用中温制冷剂，低温循环中通常采用低温制冷剂。每一循环均可采用单级或双级压缩制冷循环。这两个部分通过一个冷凝蒸发器联系起来，它即是低温循环的冷凝器，也是高温循环的蒸发器，即高温循环中制冷剂的蒸发用来冷凝低温循环中的制冷剂。这样，低度温循环吸收的热量（制冷量）传给高温循环的制冷剂，高温循环的制冷剂再将热量传给环境介质。

复叠式冷冻机满足条件

复叠式压缩制冷循环既能满足在较低的蒸发温度下有合适的蒸发压力，又能满足在环境温度下适中的冷凝压力。

复叠式冷冻机其它循环

复叠式冷冻机压缩制冷循环也可由低温、中温、高温三个制冷循环组成，使用三种制冷剂。 2100433B

总之，利用冷冻机进行冷处理时，是将工件直接放在冷冻机的冷却室中进行冷却，常用的冷冻机为压缩机，利用氟利昂作为冷冻剂，在压力作用下使气体压缩液化放热后再使其膨胀激化，从环境吸收热量，如此反复循环，使温度降低。本文在对活塞式冷冻机的工作过程进行分析的基础上重点阐述了冷冻机维修保养流程与规范 。2100433B

压缩式冷冻机常用的工质是氨和氟利昂，从结构及工作原理可分为往复活塞式、离心式和螺杆式3大类。往复活塞式制冷压缩机仍广泛应用，它的使用温度范围广、效率高、且成熟可靠，在医药行业、空调工程仍属常见 。

1.制冷系统的组成部分

在获得低温的众多方法中，压缩式冷冻机是应用最广泛的人工制冷方法之一。压缩式制冷所需的机器设备紧凑，操作管理方便，应用范围广泛，具有较高的循环效率。冷冻操作需从外界补充能量，用于补充能量的机器称为压缩机或冷冻机、冰机。

①机体。机体就是压缩机的机身，用来安装和支承各运动件和固定件及润滑装置，主要有气缸体、安装曲轴的曲轴箱等，新型的产品将气缸体和曲轴箱铸成整体以增强机体的刚性、减少密封面的数量。箱体铸成一体，气缸体上部有8个安装气缸套的孔座，吸气腔就在缸体内部，排气腔在缸体上部，吸、排气腔间有隔板分开。在下半部分的曲轴箱两侧开有窗孔供装、拆零部件用，并用盖板密封。

②气缸套。气缸套是圆柱形上部有凸缘的构件，装入气缸体内利用上凸缘进行紧固。凸缘上有圆孔作为进气通道，其中有6 个圆孔装有顶开吸气阀片的顶杆。一般利用冷冻剂气体在进气通道的流动对气缸套进行冷却。

③活塞。活塞一般也是圆筒形，由顶部、承环部、裙部和销座等4 部分组成。顶部承受冷冻剂蒸汽的压力；承环部开有环槽供安装气环和油环用；裙部在气缸中起导向作用但与气缸内壁有足够大的间隙；销座安装活塞销并与连杆的小头相连接。新一些的产品选用铝合金作为活塞材料，它与合金铸铁气缸配合，减轻了重量并提高了耐磨性。

④活塞环。活塞环是一种具有切口和弹性的开口环，它分为气环和油环。气环又称密封环，截面为矩形，自由状态下环的外径比气缸直径略大，装在活塞的承环部上的环槽内要有一定的间隙，在装入气缸后与气缸壁紧密贴合而起到密封作用。油环又称刮油环，它的外侧面有3/4 的高度制作成圆锥面，安装时锥面朝上，圆柱面向下。油环的作用是将随气环上下运动沿缸壁逐步上升的润滑油刮回至气缸的下部。

⑤连杆。8FSIO型冷冻压缩机连杆组件，连杆小头连接活塞而连杆大头与曲柄相连。连杆大头内有薄壁轴瓦抗磨，此轴瓦是采用锡基巴氏合金或高锡铝合金，覆盖在低碳钢薄壁轴瓦的内表面上。

⑥曲轴。曲轴是输入并分配轴功率至各气缸的重要运动机构，一般有1个或多个曲拐。每个曲拐由主轴颈、曲柄和曲柄销构成。每个曲柄上连接有4个连杆，一共可带动8个气缸内的活塞作往复运动。前主轴颈用以带动润滑油泵，后主轴颈则与压缩机的动力和传动部分相连。

⑦吸、排气阀。它们的主要作用是及时、迅速、准确地将定量的制冷剂输入气缸，经压缩后又从气缸把制冷剂输送出来。

2.运行原理

冷冻机中所采用的润滑泵通常有外啮合齿轮式油泵、内啮合齿轮式油泵（俗称月牙泵）和摆线转子式油泵（俗称梅花泵）等3种。对于外啮合齿轮泵吸压油口的位置确定后，泵的旋转方向是一定的，不可逆转，对全封闭和半封闭式冷冻机，因冷冻机机壳与电动机机壳连成一体，从外部难以辨别泵的转向，容易造成齿轮泵转向的错误而使润滑失灵，故外啮合齿轮泵在冷冻机中较少应用。对内啮合齿轮泵而言，月牙体（分开吸、压油腔，保证内外齿轮顶密封的构件） 可做成具有自动定位的结构，不论齿轮的旋转方向如何都不改变吸、压油口的位置，故对油泵的转向无限制，因此，在新系列封闭和半封闭式冷冻机中广为应用。摆线转子泵与内啮合齿轮泵类似，也可做到对泵的旋转方向无限制，此外，摆线转子泵齿形简单，加工容易，结构紧凑，在冷冻机中有着广阔的应用前景 。