NH3-C02復(fù)疊式制冷系統(tǒng)可用于食品的冷凍冷藏、農(nóng)作物種子的保存以及超市制冷系統(tǒng)等領(lǐng)域，從20世紀(jì)90年代中期，瑞士成功采用NH,3 -CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)替代鹵代烴類制冷劑系統(tǒng)，接著，法國(guó)對(duì)一大型冷庫(kù)進(jìn)行了改造，改造后CO2充灌量為8000 kg。NH3充灌量為1300kg，系統(tǒng)在-36℃蒸發(fā)溫度時(shí)的制冷量為1200kW荷蘭與挪威也分別將該系統(tǒng)應(yīng)用于速凍隧道和漁船平板速凍。在美國(guó)奧蘭多建設(shè)的制冷量為1050kW的NH3-CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)于2002年投入使用。
NH3-CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)由NH3高溫級(jí)制冷循環(huán)和CO2低溫級(jí)制冷循環(huán)疊加而成，兩個(gè)獨(dú)立的制冷系統(tǒng)通過(guò)蒸發(fā)一冷凝器(中間換熱器)耦合起來(lái)，該系統(tǒng)既能滿足在較低蒸發(fā)溫度下蒸發(fā)時(shí)合適的蒸發(fā)溫度，又可以滿足在環(huán)境溫度下冷凝時(shí)適中的冷凝壓力。系統(tǒng)流程及對(duì)應(yīng)的循環(huán)lgp-h圖分別如圖4-14、圖4-15所示。圖中1-4為低溫級(jí)CO2帶節(jié)流閥制冷循環(huán)，5-8為高溫級(jí)帶節(jié)流閥制冷循環(huán)。因?yàn)榈蜏丶?jí)的放熱過(guò)程(圖中2-3過(guò)程)和高溫級(jí)的吸熱過(guò)程(圖中5-8過(guò)程)發(fā)生在蒸發(fā)一冷凝器中，而且，換熱過(guò)程與環(huán)境沒(méi)有熱交換，因此可以認(rèn)為，高溫級(jí)循環(huán)的蒸發(fā)負(fù)荷與低溫級(jí)循環(huán)的冷凝負(fù)荷相等，蒸發(fā)一冷凝器中的傳熱溫差一般取5-8℃。
循環(huán)在壓焓圖上表示時(shí)，作了如下假設(shè):①系統(tǒng)循環(huán)處于穩(wěn)態(tài);②高低溫級(jí)的壓縮過(guò)程均為絕熱非等熵過(guò)程;③換熱器與環(huán)境無(wú)熱交換;④壓縮機(jī)吸入口狀態(tài)點(diǎn)在飽和蒸汽線上;⑤忽略工質(zhì)節(jié)流損失及壓力損失。
典型的NH3-CO2復(fù)疊式制冷機(jī)實(shí)際循環(huán)如圖4-16所示。采用NH3-CO2復(fù)疊制冷，可組成生產(chǎn)干冰的制冷系統(tǒng)。根據(jù)CO2冷凝壓力的不同，生產(chǎn)干冰用的復(fù)疊式制冷系統(tǒng)分為低壓方案和中壓方案。低壓方案為一個(gè)兩級(jí)壓縮氨制冷系統(tǒng)作為高溫部分與一個(gè)單級(jí)壓縮CO2制冷系統(tǒng)作為低溫部分組成的復(fù)疊式制冷機(jī);中壓方案為一個(gè)單級(jí)壓縮氨制冷系統(tǒng)作為高溫部分與一個(gè)兩級(jí)壓縮CO2制冷系統(tǒng)作為低溫部分組成的復(fù)疊式制冷機(jī)。
