低温制冷系统中混合工质研究

通过对诸多制冷设施的观察和了解，得知这些设备在发挥制冷功能时，是会受到工质热性影响的。所以经过人们的研究和研制，制定出用混合物质做工质，其制冷效果最好，此文中就深入简介几种此类的制冷设备，结合实例来探究混合工质的具体应用状况。

1、低温制冷系统的原理

一般制冷系统的制冷原理：压缩机的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高。压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体，之后送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入压缩机的入口，从而完成制冷循环。

2、混合工质的优点分析

制冷工质具体就是指用于制冷设备中起到产生低温的媒介，这种媒介能够在此设备体系中循环流动，经过流动中导热或相变等过程从而产生能量变化，再与外界的能量相转换最后产生制冷功效的物质，达到降温的目的。上面所提到的热性其实是说此物质的热容和传热性能，因此此热性直接与制冷功效有着直接的联系[1]。以前的纯工质的制冷体系，之所以被淘汰就是源于它的热性较弱，最后被热性功能强大的混合工质所替代，这种混合式工质，一般情况下是由至少两类工质融合形成，由于其综合热物性能较高，发挥各工质优势，互补其劣势性能，所以也在制冷设备中普遍使用。

3、混合工质在J-T设备中的使用

当然，在Joule-Thomson制冷理论提出后，APD公司马上针对其理论研制出了Cryotiger类的制冷设备，其能达到80K的制冷功效。随后，我国也引进了此项技术，通过改进和探究研制出了适合本国使用的制冷设施。比如科学院提出的低温核心体系，具体说来就是功率达到1/3HP的空调制冷机，还有中国科技公司第十六研发所，也开发出多种混合工质的制冷设备[3]。

4、混合工质在低温制冷体系中具体应用情况的探析

4.1使用在斯特林设施里

首先将混合工质使用在制冷体系中的，是斯特林制冷设施，但相关的资料还没能收集到。只发现加拿大Walker曾提到过，斯特林这种制冷设施采用的是混合工质，并且这两种工质在不同状态下，所呈现出来的形态也不一样，一种是在制冷过程中才呈现气体状态，而另一类是在室温下就是气体形态。当这两种工质在受到压力处于膨胀状态时，会发生变化变成液态物质，从而致使在制冷运行中会存在气态和液态两种状态的工质。但以上这些介绍，都是基于理论而想象出来的，尚未发现有相关资料加以证实，所以那时也没有真正得到应用[4]。至今，我国厦门大学的教授学者们，对斯特林这种制冷设备开始研究，发现实际中并不存在这种气体，所以此种方法只是存在理论上的，通过改良将此种气体改为氦气，再与掺入19%的氢气或9%的氖气融合，制成混合气体。1998年浙江大学的研究者，也对斯特林制冷机开展了研究，得知将制冷速率控制在1450rpm，压力控制为2.7MPa，发现当温度超过46K后，工质氢气的制冷能力要比氦气强。

5、结论

综合所述，了解到制冷设备制造时，混合工质的作用是很大的，相比之下它比纯工质的使用能力更强大。正是由于现在工质制冷工艺的不断改进和进步，相信今后此行业的技术，会更加完善和先进。虽然，现在看来我国使用此技术的能力还欠缺，但是相信通过此专业的专家和学者不懈的努力和研究下，能为提升此技术应用能力做出更大的贡献。