低温箱为低温材料及储存医用药品提供低温环境。采用自复叠制冷循环系统是获得低温环境的有效方法之一。并且该制冷系统可以满足提供稳定的温度,适宜的湿度和节能的要求。但是箱内的温度分布不均匀会影响储存物品的品质,因此提高箱内温度分布的均匀性对低温保存具有重要意义。本文利用R22/R23/R14三种非共沸混合制冷工质的自复叠制冷装置针对如何提高系统的蒸发温度和低温箱内温度分布的不均匀性等问题进行理论分析、数值模拟和实验研究,对提高低温箱内储存物品的品质具有重要意义。主要研究内容如下:1.建立低温箱的三维物理模型,对不同换热形式时低温箱内的温度场进行三维数值模拟,研究结果表明:(1)自然对流时,低温箱内温度刚开始下降的速度较快,之后逐渐变慢直到温度趋于稳定值,但箱内温度分布不均匀,温度差值较大;(2)强制对流时,低温箱内温度下降的速度比自然对流时快,达到相同温度所需的时间少,由于风扇本身具有一定热量,使低温箱内的最低平均温度有所提高。通过改变风扇在低温箱内的摆放位置进行模拟分析,得出风扇不同摆放位置对箱内温度分布有一定影响,当风扇上下摆放时效果最佳,箱内温度分布最均匀。2.对影响系统性能系数的相关因素和低温箱内温度分布的均匀性进行实验研究,并与数值模拟结果进行对比,验证所建立数学模型的合理性,实验结果表明:(1)节流阀的开度对于自复叠制冷系统的制冷效率会产生一定的影响,合理的节流阀开度不仅能够使系统获得较低的蒸发温度而且还可以提高降温速率,从而缩短了使系统达到设定温度的时间。(2)冷却水的流量和温度对系统中混合制冷剂的分离有很大影响,随着冷却水流量的增加,混合制冷剂中R14的蒸发量越多,使系统的蒸发温度有所降低。(3)调节影响系统蒸发温度的因素,使系统性能达到最优值,然后对低温箱内的温度分布进行测量。自然对流时,由于热空气上浮使箱内上部温度较高,上下温度差值很大,箱内温度分布不均匀。当在箱内底部加入两个小风扇时,箱内温度下降速度有所提高,并且箱内温差有所减少。通过改变风扇在低温箱内的摆放位置来观察箱内的温度分布情况可知,风扇上下摆放时效果最好,箱内温度分布的均匀性有所提高。(4)将模拟结果与实验数据进行对比可知,模拟和实验的降温趋势相同,验证了模拟时所建立模型的正确性。