隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求供應(yīng)獲取更低溫度的制冷設(shè)備，如- 70 ~-120℃的低溫箱庫(kù)等。應(yīng)用兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)來(lái)達(dá)到上述溫度是有困難的。這主要是由于蒸發(fā)壓力過(guò)低，蒸汽比容增大，以致壓縮機(jī)的尺寸亦顯得龐大，降低了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，特別是受到壓縮機(jī)吸排汽閥門(mén)特性的限制，當(dāng)吸汽壓力降低到0.1公斤/厘米時(shí)，壓縮機(jī)就難以排汽了。隨著低沸點(diǎn)制冷劑的出現(xiàn)，就有可能采用復(fù)迭式壓縮制冷循環(huán)來(lái)獲取更低溫度。
所謂低沸點(diǎn)制冷劑是指它在大氣壓力下具有很低的沸點(diǎn)，例如:低沸點(diǎn)制冷劑F-13和F-14在大氣壓力下的沸點(diǎn)分別為一81.5℃和一128.0℃。而在一100℃時(shí)，它們的飽和壓力則分別為0.339公斤/厘米，和5.26公斤/厘米2。但是，這種低沸點(diǎn)制冷劑在常溫下的冷凝壓力很高，甚至往往超過(guò)其臨界點(diǎn)份而不能冷凝為液體。因而，不適宜用于單級(jí)和雙級(jí)壓縮制冷機(jī)。
如果在一個(gè)制冷系統(tǒng)中，配有兩套壓縮裝置，分別采用高沸點(diǎn)和低沸點(diǎn)兩種制冷劑，并配合起來(lái)工作，則上述矛盾可以獲得解決，從而實(shí)現(xiàn)制取低溫的目的。復(fù)迭式壓縮機(jī)制冷循環(huán)就是根據(jù)這一想法而提出來(lái)的。
圖2-17表示了復(fù)迭式壓縮制冷系統(tǒng)的原理圖。這個(gè)系統(tǒng)實(shí)際上是由兩個(gè)單級(jí)制冷系統(tǒng)(右面是高溫部分和左面是低溫部分)復(fù)迭而成，彼此間用一換熱器相連系起來(lái)，這個(gè)換熱器既是高溫部分的蒸發(fā)器，同時(shí)又是低溫部分的冷凝器，通過(guò)它可以用高溫部分的高沸點(diǎn)制冷劑如F-12, F-22等來(lái)冷凝低溫部分的低沸點(diǎn)制冷劑如F-13, F-14等，故而有蒸發(fā)冷凝器之稱(chēng)。這樣，低溫部分的冷凝溫度就可維持在較低的水平，于是低溫部分的冷凝壓力也就隨之而下降，解決了上述的低沸點(diǎn)制冷劑冷凝壓力過(guò)高的矛盾。低沸點(diǎn)制冷劑在低溫部分的蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，從而就獲得了低溫。圖2-17所示的制冷系統(tǒng)，如高溫部分用F-22，低溫部分用F-13，其蒸發(fā)溫度可達(dá)一85~一90℃。 當(dāng)然，可以由三個(gè)單級(jí)壓縮系統(tǒng)采用三種不同沸點(diǎn)的制冷劑復(fù)迭起來(lái)，以制取更低的溫度;同時(shí)，復(fù)迭式制冷系統(tǒng)中的高低溫部分也可各自按需要由兩級(jí)壓縮系統(tǒng)組成。
圖2-18表示一復(fù)迭式壓縮制冷實(shí)際系統(tǒng)圖—D-8型低溫箱。它是由兩個(gè)單級(jí)壓縮系統(tǒng)組成，在它的高溫部分采用F-22作為制冷劑，低溫部分用F-13，其工作溫度為一80士2℃。在這個(gè)系統(tǒng)中，除了油分離器，過(guò)濾干燥器，電磁閥等常設(shè)輔助設(shè)備外，在它的低溫部分還增設(shè)了回?zé)崞骱退鋮s器。此外，還在低溫系統(tǒng)的高壓和低壓段之間設(shè)有一膨脹容器，它的作用是防止制冷機(jī)停止工作后低溫部分里F-13的壓力過(guò)度升高。這是因?yàn)橥C(jī)后，低沸點(diǎn)制冷劑F-13的溫度要逐漸上升到等于環(huán)境溫度，并同時(shí)全部汽化為過(guò)熱蒸汽(因它的臨界溫度較低，等于28.8℃)，如不采取適當(dāng)措施，其蒸汽壓力會(huì)增大到高于最大安全值，這是絕不允許的。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)接入了這個(gè)膨脹容器后，則在停機(jī)時(shí)，過(guò)熱蒸汽就獲得了額外的貯存容積，因此，壓力上升不致過(guò)高，保證了制冷機(jī)的安全。
