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我們常用的氨或氟利昂制冷系統(tǒng)冷水機(jī)要獲得低溫，一般采用雙級(jí)或多級(jí)壓縮，可以獲取-40~-70℃的低溫冷凍液。但如果想要獲取-70~-120℃的低溫冷凍機(jī)或低溫冷庫(kù)，就需要采用復(fù)疊式冷水機(jī)組。
隨著科研和生產(chǎn)對(duì)低溫制冷的要求越來(lái)越高，如果需要-70~-120℃的低溫機(jī)組、低溫冷庫(kù)等，由于受到制冷劑本身物理性質(zhì)的限制，能夠達(dá)到的低蒸發(fā)溫度有一定的限度，如R22在-80℃時(shí)，蒸發(fā)壓力已經(jīng)低于0.01MPa，而氨在-77.7℃時(shí)已經(jīng)凝固，不能制取更低的溫度。
因此，雙級(jí)或多級(jí)蒸氣壓縮制冷方式的局限性主要體現(xiàn)在以下幾方面：
雙級(jí)壓縮制冷冷水機(jī)的制冷溫度受制冷劑凝固點(diǎn)的限制不能太低，蒸發(fā)溫度必須高于制冷劑的凝固點(diǎn)，否則制冷劑無(wú)法進(jìn)行制冷循環(huán)。
雙級(jí)壓縮制冷收蒸發(fā)壓力過(guò)低的限制。制冷劑蒸發(fā)溫度過(guò)低，其相應(yīng)的蒸發(fā)壓力也非常低，從而導(dǎo)致冷水機(jī)的壓縮機(jī)和系統(tǒng)低壓部分在高真空下運(yùn)行，增加空氣滲入的可能性，進(jìn)而破壞冷水機(jī)制冷循環(huán)的正常運(yùn)行。
3、蒸發(fā)壓力很低則氣態(tài)制冷劑的比容很大，這將導(dǎo)致冷水機(jī)壓縮機(jī)吸氣比容增大，輸氣系數(shù)減小，要制取同樣大小的冷量是比需要采用更大尺寸的壓縮機(jī)。
4、對(duì)于活塞式壓縮機(jī)，因其閥門自動(dòng)啟閉特性，當(dāng)吸氣壓力低于0.01~0.05MPa時(shí)，難于克服吸氣閥彈簧力，影響機(jī)組壓縮機(jī)的正常工作。
由于上述原因，所以為了獲得低于-70℃的溫度，就應(yīng)采用中溫制冷劑與低溫制冷劑復(fù)疊的制冷循環(huán)(如氟利昂R23、R1150等)，采用低溫制冷劑的冷水機(jī)，雖然能夠制取很低的溫度，但低溫制冷劑的冷凝溫度要求很低，用一般的水冷卻和空氣冷卻無(wú)法凝結(jié)成液體，必須用一種人工冷源來(lái)冷凝低溫制冷劑。它不能單獨(dú)工作，需要有另一臺(tái)冷水機(jī)與之聯(lián)合運(yùn)行，為低溫制冷劑循環(huán)的冷凝過(guò)程提供冷源，降低冷凝溫度和壓力，這就出現(xiàn)了同時(shí)采用兩種制冷劑的制冷系統(tǒng)，即稱為復(fù)疊式制冷循環(huán)，我們稱這種機(jī)組為復(fù)疊式冷水機(jī)。
