超低溫機(jī)組中復(fù)疊式制冷系統(tǒng)由高溫部分和低溫部分組成.其低溫部分提供所需的超低溫能力，采用R13、R23等低溫制冷劑，但這類制冷劑的冷凝溫度要求很低，同等壓力下用冷卻水難以將其冷凝。高溫部分使用中溫制冷劑循環(huán)，其作用是用于冷凝低溫制冷劑，高溫部分和低溫部分共用一個(gè)蒸發(fā)冷凝器而“復(fù)疊”，從而組成應(yīng)用兩種制冷劑的復(fù)疊式制冷循環(huán)。生產(chǎn)工藝要求反應(yīng)溫度為-50℃，因此超低溫機(jī)組完全能滿足工藝要求的大規(guī)模降溫要求。
超低溫機(jī)組按照制冷循環(huán)級(jí)數(shù)分為單級(jí)制冷和復(fù)疊式制冷等形式。單級(jí)制冷系統(tǒng)一股采用中溫制冷劑。運(yùn)行中制冷劑的蒸發(fā)溫度低于-70℃時(shí)，制冷劑蒸發(fā)壓力很低，蒸汽比容增大.輸氣系數(shù)降低，壓縮機(jī)吸氣困難，機(jī)組工作效率大大降低，因此用單級(jí)制冷系統(tǒng)提供蒸發(fā)溫度低于-70℃超低溫時(shí)，其規(guī)模難以做大，經(jīng)濟(jì)性很低。
