混合工质回热式一次节流制冷技术已经日渐成熟,在过去的许多年有了极大的进展,采用混合工质回热式一次节流制冷系统与其他形式的制冷系统相比具有一定的优势如:系统结构简单、运行可靠、制造价格低、低温下无运行部件,因此广泛应用在80K-240K的制冷温区内,在生物医疗、军事、能源、超低温冷链、液化天然气等领域发挥着极其重要的作用。对于混合工质节流制冷系统来说,混合工质配比组成及自身的热物性质决定了在此制冷系统中获得所需的目标制冷温度。混合工质单级压缩一次节流制冷系统中回热器作为一件至关重要的制冷部件,其内部的换热温差直接体现了制冷系统的温跨范围,其内部的温度分布和传热特性直接决定了整个节流制冷系统的制冷效率,因此选用选择高效的回热换热器对提高整个制冷系统的热力性能具有巨大的意义。本文搭建了一台小型单级压缩一次节流制冷循环的深冷冰箱,回热器选用盘管式的逆流回热装置。然而,对于混合工质一次节流制冷系统的研究仍在继续,因此本文在对师兄所做的课题的研究基础之上,主要从以下几个方面进行了分析和讨论:(1)总结了国内外各专家学者对于混合工质节流制冷技术和逆流式回热器的相关技术研究进展。(2)搭建了一套深冷混合工质一次节流制冷的深冷冰箱,对三元和四元混合工质R14/R170/R600A、R14/R23/R600A、R14/R23/R22/R600A R14/R23/R134A/R600A以分别按照30.40mol%/10.73mol%/58.87mol%、30.40mol%/15.73mol%/53.87mol%、26.67mol%/17.49mol%/6.46mol%/49.38mol%、26.46mol%/19.96mol%/5.41mol%/48.17%的比例充注到试验系统中,在这一系统中获得了-80℃左右的制冷温度。结果表明,三元混合工质和四元混合工质的温度分布和压力分布类型都和混合工质的组分组成和浓度配比有关,均呈现非线性的变化趋势。与三元混合工质结果不同的是,四元混合工质在回热器中各位置处的温差几乎一致,温度分布更为均匀,压降曲线呈抛物线形式且更为光滑,回热器内的热当量匹配更为合理。(3)对混合工质采用状态方程法进行物性计算,并与插值法计算结果相对比,焓值误差最高仅有4.79%,而熵值误差最低仅有1.09%。对不同配比的混合工质通过等温节流效应对其回热循环进行了热力分析,并阐明其内在机理。(4)对混合工质节流制冷系统的回热器内的制冷剂流动状态用CFD计算软件COMSOL对回热换热器内部的换热性能进行了模拟,并和实验结果一一进行比较,结果表明,模拟结果与实验结果基本吻合,从理论上验证了混合工质在回热换热器内的换热特性。(5)对所选用的混合工质通过从其安全性、工质的制冷性能和环境友好型做了整体性分析。表明所选的混合工质安全性较高,没有达到其爆炸极限。工质的制冷性能随着混合工质组元数目的增多,并没有提高。制冷剂对环境的影响,不仅要考虑它们的GWP值,更重要的是计算TEWI,将TEWI作为评价混合工质整体环保性能的指标,结果表明R14(30.40mol%)/R170(10.73mol%)/R600A(58.87mol%)对环境造成的影响是最小的。