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单级蒸气压缩制冷的最低蒸发温度一般不超过-30℃,随着蒸发温度的降低,蒸发压力也在不断降低,压力比不断增大,导致压缩机的排气温度不断升高,容积效率下降,输气量减少,制冷量不断降低,系统性能系数下降等一系列问题,因此,在蒸发温度低于-30℃工况下,通常需要采用双级压缩制冷循环来满足实际需求。工程中大多是定频双级压缩制冷系统,低高压级压缩机输气量比多为2:1(或3:1),中间压力和低高压排气量相对固定。当系统工况或负荷变化时,不能达到系统的最佳性能系数,与此同时,为维持所需温度,定频双级压缩制冷系统通常通过开停机来实现温度恒定,造成压缩机频繁启停,耗电量增加,降低了制冷系统的寿命。针对现有技术中存在的缺陷,本课题组提出一种变流量双级压缩制冷系统,搭建采用三台双转子变频压缩机的变制冷剂流量双级压缩制冷实验台,开展不同形式的双级压缩制冷系统的实验研究。本文以此为基础,在相同工况条件下,通过调节压缩机运行频率,改变低高压压缩机排气量之比和中间压力(中间温度),与传统采用定频压缩机的双级压缩制冷系统进行对比,研究变制冷剂流量的双级压缩制冷系统的运行特性。实验以R410A为制冷剂,选取一次节流中间不完全冷却双级压缩制冷为实验循环方式。通过自动控制系统自主编写适合研究过程的双级压缩制冷实验台的控制系统程序,通过调节高压级压缩机的运转频率的方式来进行高压压缩机输气量调节,寻求最优低高压输气量比。利用EES软件,建立一次节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环的数学模型,进行理论分析。理论分析结果表明:中间温度(中间压力)随低高压级压缩机输气量比§减小而减小,机组性能系数COP随中间压力的增大呈现先升高后减小的趋势,同时蒸发温度越低,最佳COP下的低高压压缩机排气量之比越大。通过实验发现,当冷凝温度为30℃,蒸发温度为-20~-35℃的变化区间,低高压级压缩机理论输气量比ε在1.25~3.33范围时,系统的制冷量随着§的增加逐渐减小,最大制冷性能系数可比常规定流量机组(2:1)最大提高7%,比机组耗功降低8%,比3:1配组双级压缩最大高2.32%。此外,蒸发温度越低,最佳COP下的低高压压缩机理论输气量之比不断变大。同时在实验过程还发现,在保持低压级压缩机频率50Hz不变,高压级压缩机以高频率开机运行时,蒸发器内温度下降速度明显比低频率时快,最大提高20%,实验效果良好,与模拟结果基本一致。