随着我国将发展海洋经济作为国家战略的提出,远洋渔业作为海洋经济的重要组成部分也越来越受关注,其承载着中国海洋经济发展和蓝色粮仓建设的重担,肩负着与沿海国家和地区进行渔业合作、经贸和民间交流的责任。我国具有世界先进的渔船生产工艺,但渔船配套的制冷装置仍不够先进。在远洋渔业中,制冷装置的性能与效率不仅影响所得渔获物的品质,还决定了远洋渔船的作业半径,以致有影响渔船产量,决定渔船生产能力的作用。另外,制冷系统在渔船所有能耗中占比较高,对制冷系统性能进行研究有利于渔船节能减排,提高渔船的经济效益,对现有渔船制冷系统进行系统优化并研发先进的新系统对提高渔业经济及建设渔业强国具有重大意义。当前,国内对复叠式制冷系统应用于渔船的研究较少,基于此,本文依托自行搭建的船用超低温复叠式制冷试验台,利用理论分析与实验验证的方法,对影响复叠式系统性能的运行参数进行分析研究,旨在对船用超低温复叠式制冷系统在实际工程生产中的应用提供必要的理论指导。本课题主要研究内容与结论如下:(1)采用控制单一变量的方法,分别实验研究了冷凝温度为32℃,蒸发温度从-45℃下降至-65℃和蒸发温度为-55℃,冷凝温度从28℃升高至36℃两种工况下,复叠式制冷循环中压缩机压缩比、排气温度、吸气压力、制冷剂流量和制冷系数的变化规律:蒸发温度下降1℃比冷凝温度上升1℃对系统性能系数影响更大;当蒸发温度从-50℃降至-55℃或冷凝温度从28℃升高至30℃时,复叠式系统制冷系数下降最快;冷凝温度从34℃升至36℃时,由于回热器的作用,出现压缩机吸气压力升高较缓,但压缩机排气温度达到最高90℃的现象。(2)利用R404A/R23复叠式冷库库内电加热模块进行热负荷模拟,研究了不同负荷下复叠式制冷系统高低温部分压缩比、制冷剂流量及压缩机排气温度的变化规律:随着系统热负荷的增大,高低温部分压缩机压缩比均呈下降趋势,但低温部分压缩比下降更快;热力膨胀阀对制冷剂流量调节的滞后性与蒸发冷凝器换热温差的存在导致了系统高温部分压缩比与低温部分压缩比不相等,运行效率下降。当系统热负荷增大时,低温部分压缩机排气温度下降,而低温部分压缩机制冷剂流量随之升高,在一定程度上,这将使系统运行更加安全、稳定。(3)利用对复叠式制冷系统热力学模型分析的方法,在蒸发温度为-65℃,冷凝温度为40℃的工况下,对R404A/R23复叠式制冷系统与R404A双级压缩制冷系统在不同回热器效率下的运行性能进行对比分析,研究了回热器效率对两系统单位制冷量、排气温度、制冷剂流量、系统性能系数及输入功率的影响,同时也对两系统运行费用进行了对比,得出:回热循环对R404A双级压缩系统与R404A/R23复叠式系统的高温循环部分是有利的,但不利于R23作制冷剂的复叠式系统低温循环部分。在一定工况下,当双级压缩系统回热器效率为0.9,复叠式系统高低温部分回热器效率分别为0.9、0.1时,两制冷系统性能系数与压缩机输入功率分别达到最大值与最小值。(4)利用EES对复叠式系统建立热力学模型及实验验证的方法,在冷凝温度为32℃不变的工况下,改变复叠式系统与双级压缩系统蒸发温度及中间温度,研究了不同中间温度对两系统各项制冷参数与性能的影响规律:当冷凝温度为32℃,蒸发温度分别为-65℃、-60℃、-55℃时,复叠式循环COP分别高于双级循环21.33%、22.25%、22.18%,且此时复叠式循环在中间温度分别为-16.12℃、-12.87℃、-10.11℃时性能系数最大,这说明系统运行工况相同时,复叠式系统性能明显优于双级系统。