自复叠制冷系统非共沸混合制冷剂特性研究VIP

自复叠制冷系统自复叠制冷系统非共沸混合非共沸混合制冷剂制冷剂特性特性研究研究 芮胜军1,2 张 华 2 梁坤峰1 董 彬1 李 健 1 (1 河南科技大学制冷技术研究所 洛阳 471003； 2 上海理工大学制冷技术研究所 上海 200093) 摘摘 要要 非共沸混合工质冷凝是温度不断降低的变温冷凝过程，气相和液相的组分也不断变化。当冷凝器 出口温度为 300K时， 液相混合工质 R600a/R23/R14 的质量比例为 78.04/12.62/9.34， 冷凝液大部分为R600a， 但含有相当数量的中低沸点工质。冷凝温度降低至 280K 时 R600a 在气相中的比例为 9.8%，即使冷凝温度 降低到组分配比 35/35/30 的泡点温度 249.49K，R600a 在气相的质量百分含量仍然占 2.67%。相分离器 I 能够分离 78.04%的高沸点工质 R600a， 但低沸点工质 R14 在液相中占 9.34%。 相分离器 II 只能分离 30.27% 的 R23，12.62%依靠相分离器 I 分离，其余的 R23 都带入到蒸发器。R600a 在蒸发器内仍然有 6.31%的含 量，低沸点工质 R14 在蒸发器内仅占 45.64%。 关键词关键词 自动复叠制冷 R600a/R23/R14 组分变化特性 非共沸混合制冷剂 CHARACTERISTICS STUDY ON NON-AZEOTROPIC MIXTURE OF AUTO-REFRIGERATING CASCADE SYSTEM Rui Shengjun1, 2 Zhang Hua2 Liang Kunfeng1 Dong Bin1 Li Jian1 (1. Institute of Refrigeration Technology , Henan University of Science and Technology, Luoyang, 471003; 2. Institute of Refrigeration Technology, Shanghai University of Science and Technology, Shanghai, 200093) Abstract The condensation process of non-azeotropic mixed refrigerant is a temperature decreasing process. Meanwhile, the concentrations of vapor and liquid continuously change. When the outlet temperature of condenser was 300K, the mass ratio of R600a/R23/R14 in liquid phase mixture was 78.04/12.62/9.34, respectively. The R600a was the dominate component in the liquid mixture. However, it also contained considerable amounts of middle and low boiling refrigerant. When the condensing temperature was reduced to 280K, the mass ratio of R600a in vapor was 9.8%. Even if the condensing temperature was decreased to 249.49K (the bubble point temperature of 35%R600a/35%R23/30%R14), the mass ratio of R600a in vapor still reached 2.67%.The vapor-liquid equilibrium gravity separation method couldnt separate mixed-refrigerant completely. The separation ratio of R23 by phase separator I and phase separator II were 12.62% and 30.27%, respectively. The rest of the R23 went into the evaporator. Phase separator I could separate 78.04% of the refrigerant R600a with high boiling point temperature. There were 9.34% R14 (low boiling refrigerant) in liquid. The mass ratio of R600a in evaporator still reached 6.31%. The low boiling refrigerant R14 only accounted for 45.64% in it. Keywords Auto-refrigerating cascade system R600a/R23/R14 Composition change characteristics Non-azeotropic mixture 基金项目：国家自然科学基金项目(51176124)，河南省高等学校重点科研项目(15A470001) ,河南科技大学博士科研启动基金 （13480035）和河南科技大学青年科学基金项目(2015QN014)。 0 前言 非共沸混合制冷工质在自复叠制冷系统中循 环流动，通过自身热力状态的变化实现能量相互转 换和制冷。工质在要求的低温下蒸发，从被冷却对 象中吸取热量；在较高的温度下冷凝，向外界排放 热量。只有在工作温度和压力范围内能够气化和凝 结的物质才有可能作为制冷工质使用，多数制冷工 质在常温常压下呈气态。工质是实现制冷必不可少 的内部条件，其种类和性质对能量转换有直接影 响。 非共沸混合制冷工质物性的研究长期以来都 是制冷系统研究的主要方向，这些基础性研究主要 集中在国内清华大学、西安交通大学、上海交通大 学、中国科技大学、浙江大学和中科院理化技术研 究所等。美国国家标准与技术研究院开发的 NIST Refprop 和 丹 麦 科 技大学 能 源 工 程 系 开 发 的 CoolPack 等都是比较好的混合制冷工质物性计算 软件。自动复叠制冷系统研究早期常用的制冷工质 有 R12、R13 和 R21 等破坏坏境较严重的制冷剂， 随着人们环保意识的不断增强，这些工质已经被淘 汰，这就需要寻找适合于自动复叠制冷系统的新型 替代工质1-3。 Kim 等4在其提出的自动复叠制冷循 环系统中采用非共沸混合制冷工质 R744/R134a 和 R744/R290，将二氧化碳作为自动复叠制冷系统混 合工质的成分，结果表明 R744 与高沸点制冷剂在 合理的配比情况下可以得到较好的制冷效果。 Narayankhedkar 等5,6研究了 Ne、N2和 HC 混合物 的 T-h 图和 P-h 图的性能，在 100K 时采用混合制 冷剂 Ne、N2和 HC 可以得到 4W 的制冷量。上海 交通大学张立强7在其博士论文中研究了混合工质 R170/R116、R170/R23 和 R23/R116 的沸腾传热特 性，讨论了压力、热流密度、浓度变化和混合制冷 剂物性的变化等因素对沸腾传热产生的影响，并将 新型混合工质 R170/R116 和 R170/R23 与复叠温区 常用制冷工质 R503 和 R508B 的传热性能进行了比 较。罗二仓等8,9研究了混合制冷工质热物性计算、 气液相平衡、液固相平衡和制冷循环热力过程等。 液固相平衡是混合工质节流制冷机相平衡研究的 一个重要方面，为了防止制冷工质在低温下出现固 相，堵塞制冷机，就必须研究混合物液固相平衡的 特性。罗二仓运用修正的正规溶液模型计算了混合 工质的液固相平衡特性，指出了混合物的液固相平 衡特性对液氮温区节流制冷机的影响结果。 2012 年 上海理工大学朱军韬10在其硕士论文中研究了 R245fa/R600a/R508B/R14 的平面相图和空间相图， 将工质 R14 分别确定为 3%、 5%和 7%的质量比例， 得到其余三种工质的相变关系图。上海理工大学陈 伟11在其硕士论文中设计加工了一套高精度的制 冷工质平衡物性 PVTx（压力、比容、温度和组成） 测试系统和二元工质配气系统，测量了 R290 和 R134a 在 252K320K 内的饱和蒸气压力， 测量数据 具有很好的复现性，实验测定了三种配比混合工质 饱和蒸气压力，绘制了混合工质饱和蒸气压图。 非共沸混合制冷工质物性的研究不但包括粘 性、导热性、比热容、与润滑油的溶解性和溶水性 等纯制冷工质所包括的所有性能，还要研究气液相 平衡、液固相平衡和混合工质的相互作用特性。自 动复叠制冷系统结构相对比较简单，但非共沸混合 制冷工质的工作机理非常复杂。 1 非共沸混合制冷工质选择 自动复叠制冷系统使用混合制冷工质通过单 台压缩机实现多级复叠，在小型低温制冷领域具有 优势。与多级压缩和经典复叠系统相比，其结构简 单、性能可靠、操作简便。系统中制冷工质比例的 选取相当重要，直接影响系统的运行效果、系统的 经济性和可靠性等。适用于自动复叠制冷系统的混 合制冷剂可以分为三类：(1) 高沸点制冷剂：R600a (isobutene)，R134a (CF3CH2F)，R22 (CHClF2) 和 R290 (propane)；(2) 中沸点制冷剂：R23 (CHF3)， R32 (CH2F2)，R170 (ethane)，R744 (carbon dioxide) 和 R1150 (ethylene)； (3) 低沸点制冷剂： R14 (CF4)， R50 (methane)，N2 (nitrogen) 和 Ar (argon)。自复叠 制冷系统常用制冷工质的主要热物性参数见表 1 所 示。 表 1 工质热物性参数 工质 符号 分子式 摩尔质量/g*mol-1 ODP GWP 标准 沸点/K 凝固 温度/K 临界 温度/K 临界 压力/MPa 等熵 指数 R600a C4H10 58.12 0 20 261.4 113.7 407.81 3.629 1.09 R134a CH2FCF3 102.03 0 1300 247.08 169.85 374.21 4.059 1.11 R22 CHFCL2 86.47 0.055 1700 232.34 115.73 369.3 4.99 1.12 R290 CH3CH2CH3 44.1 0 3 231.04 85.53 369.89 4.251 1.13 R32 CH2F2 52.02 0 580 221.5 136.34 351.26 5.782 1.15 R744 CO2 44.01 0 1 194.75 216.59 304.13 7.377 1.22 R23 CHF3 70.01 0 12100 191.13 118.02 299.29 4.832 1.19 R1150 CH2=CH2 28.05 0 20 169.38 103.99 282.35 5.042 1.14 R14 CF4 88.01 0 5700 145.1 120 227.51 3.75 1.22 R50 CH4 16.04 0 24.5 111.67 90.69 190.56 4.6 1.31 非共沸混合工质在定压下沸腾时，露点线与泡 点线呈鱼形曲线。混合物在定压下相变（蒸发或冷 凝）时，伴随有一定的温度变化，变化量为混合成 分所对应的露点与泡点温度之差，称为相变温度滑 移。相变过程中，气相与液相的成分不相同，各自 都发生变化，热交换器中制冷工质的实际沸点取决 于工质所处的压力。当液体混合工质到达其泡点温 度，如果继续吸收热量，液体就开始沸腾气化。当 最后一滴液体在冷却盘管 （蒸发器）内沸腾（蒸发） 时，蒸发温度就升至“露点”。“沸程”就是“露点”和 “泡点”之间的温度差，等同于“温度滑移”。 自动复 叠制冷系统非共沸混合工质在循环过程中自动实 现各工质的分凝、分离和混合过程，这决定了其循 环过程不同于纯工质和共沸混合工质，选择混合工 质时除了需要满足一般制冷工质的热力学性质、安 全性、物理性质和化学性质的要求外，还必须考虑 以下几点： (1) 工质标准沸点的距离。各工质标准沸点之 间的距离越大越有利于分凝和分离，分离得到的低 温工质的纯度越高，但冷凝压力也越高。如果各工 质标准沸点之间的距离太小，分凝难度较大，分离 后得到的低温工质的纯度较低；导致蒸发温度难以 满足要求，蒸发过程中温度滑移过大。根据单级压 缩机的压比和节流毛细管前后的压差所能得到的 降温效果，相邻工质标准沸点间的距离基本上保持 在 40K 到 80K 的范围。 (2) 工质之间物理和化学性能。工质的混合过 程是一个不可逆过程，分子间会产生相互的微观极 性作用；各工质应该相溶，但不能形成共沸溶液； 在循环过程的温度区间各工质间不产生化学反应。 混合工质应具有一定的温度滑移区间，对于多次分 凝分离循环尤为重要。混合工质在两相区才能进行 气液分离，多次分凝自动复叠制冷系统需要进行多 次分离，混合工质应具有较宽的温度滑移区间。 (3) 环保制冷工质的应用。制冷工质根据成分 种类可以分为：CFC（氯氟烃）类、HCFC（氢氯 氟烃）类、HFC（氢氟烃）类和 HC（碳烃化合物） 类等。制冷工质的大量排放，会破坏大气臭氧层， 还会助长温室效应，加速全球气候变暖。 相平衡特性是非共沸混合制冷工质的基础理 论，依据它可以确定工质与对应循环热力工况参数 的适用性。 图 1 表示了 R600a、 R22、 R290、 R134a、 R23 和 R14 等的饱和蒸气压力与饱和温度的对应 关系。对于高温级制冷工质，当饱和温度一定时， R600a、R22、R290 和 R134a 四种工质对应的饱和 压力非常接近，都可以作为高温级制冷工质，由于 R22 的 ODP 值不为零，所以较环保的三种工质 R600a、 R290和R134a都可以作为高温级制冷工质。 R744 作为制冷工质最大的的特点是冷凝压力较高， 自动复叠制冷系统排气压力相对较高，如果采用 R744 作为高温级制冷工质不仅使压力进一步增大， 而且使设备和管道系统的强度增大，造成系统庞大 笨重。R1150(乙烯)容易燃烧，化学稳定性较差，使 用时危险性较大。 R32 由于良好的 ODP 和 GWP 性 能，近年来使用范围逐渐扩大，但由于标准沸点在 220K 附近，与其配组的其它工质不容易选择。R23 和 R14 的 ODP 为零， 但 GWP 相对较高， 也不是很 理想的选择，但在目前情况下很难找到其对应温度 段更好的替代工质。R50 是易燃工质，应用于自动 复叠制冷系统具有一定的危险性。 图 1 饱和蒸气压和温度 综合考虑各种工质的物性参数，分析利弊，结 合三级自动复叠制冷系统的特点和温度范围，选择 了三种工质：R600a、R23 和 R14。这三种工质中 均不含对臭氧层有破坏作用的 Cl 原子， R23 和 R14 的 GWP 相对较高，但其化学稳定性较好。R600a 和 R23 的标准沸点相差 70.27K，R23 和 R14 的标 准沸点相差 46.03K，温差范围比较理想。R600a 是 碳氢化合物，存在于自然界，GWP 为 20，安全等 级 A3（高度可燃、低毒性） 。R600a 与矿物油互溶， 价格低，易获得，因其可燃，主要用于充注量小的 制冷装置中。R23 的标准沸点为 191.13K，临界温 度为 299.29K， 主要用于复叠式制冷装置系统。 R14 的 ODP 为零，GWP 为 5700，安全等级 A1，标准 沸点 145.1K，适用温度范围为 140K 到 170K。R14 的分子中含有较多的氟原子，没有氢原子，化学稳 定性好，用于低温化学和低温医学研究，常作为复 叠制冷装置系统的低温工质。 2 非共沸混合制冷工质冷凝过程 非共沸混合工质在定压下冷凝时温度逐渐减 小，各工质在气相和液相的质量分数也逐渐变化。 表2是根据NIST refprop8.0软件计算的混合工质冷 凝过程特性， 压力恒定为冷凝压力 2.0MPa， 温度由 压缩机出口 380K 逐渐减小，三元混合工质 R600a/R23/R14 的充注组分配比为 35/35/30。当温 度降低到冷凝器出口温度 300K 时，冷凝器内的干 度为 0.72，此时冷凝的液体量仅占 28%左右，大部 分仍然为气相混合工质。 表 2 混合工质在 2.0MPa 时冷凝特性 温度 绝对压力 干度 液相质量成分/% 气相质量成分/% /K /MPa /kg*kg-1 R600a R23 R14 R600a R23 R14 380 2 过热 过热 35 35 30 324.54 2 1 86.55 7.43 6.02 35 35 30 320 2 0.93036 85.2 8.23 6.57 31.24 37.01 31.75 310 2 0.81125 81.93 10.2 7.87 24.08 40.77 35.15 300 2 0.71995 78.04 12.62 9.34 18.25 43.71 38.04 290 2 0.64007 73.13 15.78 11.09 13.56 45.81 40.63 280 2 0.55527 66.47 20.17 13.36 9.79 46.88 43.33 270 2 0.43834 57.01 26.36 16.63 6.8 46.06 47.14 260 2 0.25377 45.39 32.8 21.81 4.45 41.46 54.09 250 2 0.013372 35.44 35.02 29.54 2.75 33.19 64.06 249.49 2 0 35 35 30 2.68 32.73 64.59 240 2 过冷 35 35 30 过冷 压缩机排出的高温高压混合工质气体在冷凝 器冷却介质的作用下温度逐渐降低，当达到 324.54K 时开始有混合工质液滴析出。最初出现的 液滴并不是纯净的 R600a 工质， 其中 R600a 的质量 分数为 86.55%；R23 的质量分数为 7.43%；R14 的 质量分数为 6.02%。随着温度逐渐降低，混合工质 气体逐渐冷凝为液体，所冷凝的液体中 R23 和 R14 的质量分数逐渐增多， R600a 的质量分数逐渐减少。 在 324.54K 到 249.49K 之间为混合制冷工质逐渐冷 凝的过程，到 249.49K 混合工质全部冷凝为液体。 最后冷凝的液滴并不是纯净的 R14 工质，其中 R600a 的质量分数为 2.68%；R23 的质量分数为 32.73%； R14 的质量分数为 64.59%，混合液体工质 的质量分数分别为 35%、35%和 30%。整个冷凝过 程液相中 R14 的质量分数由 6.02%逐渐增加到 30%；液相中 R23 的质量分数由 7.43%逐渐增加到 35%； 液相中 R600a 的质量分数由 86.55%逐渐减小 到 35%。 气相中 R14 的质量分数由 30%逐渐增加到 64.59%；气相中 R23 的质量分数先增大后减小；气 相中 R600a 的质量分数逐渐由 35%减小到 2.68%。 三种工质始终处于混合状态，很难达到完全分离。 3 非共沸混合制冷工质循环特性 图 2 为一种三级自动复叠制冷系统原理图，混 合制冷工质经过压缩机压缩后排入到冷凝器，在冷 凝器中混合制冷工质温度不断降低，达到其露点温 度以后有液相析出，高沸点工质在冷凝器内大部分 被冷凝为液体，中低沸点工质大部分仍然保持气 态；从冷凝器出来的气液混合物经干燥过滤器后进 入相分离器 I，在重力作用下气体与液体实现自动 分离；高沸点工质液体经相分离器 I 底部送至毛细 管节流， 然后在冷凝蒸发器 I 低压通道中蒸发制冷， 蒸发后的气体回到压缩机吸气管路；中低沸点工质 气体混合物经相分离器 I 的上部进入冷凝蒸发器 I 高压通道变温部分冷凝，大部分中沸点工质冷凝为 液体，而低沸点工质仍然保持气态；从冷凝蒸发器 I 出来的气液混合物进入相分离器 II，在重力作用 下气体与液体实现自动分离；中沸点工质冷凝液经 节流后在冷凝蒸发器 II 低压通道中蒸发制冷， 释放 冷量后回到压缩机吸气管路； 从相分离器 II 上部流 出的低沸点工质气体在冷凝蒸发器II高压通道中冷 凝为过冷液体，冷凝液经低温级节流降温进入蒸发 器蒸发制冷，蒸发后气体进入吸气管路与中高沸点 工质气体汇合回到压缩机。 图 2 三级自动复叠制冷系统原理图 本文为了突出主要研究对象，根据上述自动复 叠制冷系统的流程特点，结合制冷装置实验系统的 实际情况，作了如下假设： (1) 混合制冷工质在管路系统内的流动压力损 失忽略不计，只有两个压力分别为蒸发压力（系统 低压）和冷凝压力（系统高压） 。毛细管节流为等 焓降压降温过程，降压范围从高压 2.0MPa 到低压 0.2MPa。 (2) 压缩过程为等熵压缩，忽略压缩机与周围 环境的热量交换。润滑油经油分离器后被完全分离 回流到压缩机，除压缩机外其它设备中混合制冷工 质没有润滑油成分。 (3) 系统抽真空后不存在其它杂质和不凝性气 体成分，系统中仅有混合工质 R600a/R23/R14 的液 相和气相组分。 (4) 两个冷凝蒸发器和蒸发器对外界有热量交 换，存在冷量散失。相分离器为绝热设备，与外界 没有热量交换，经过相分离器后气相和液相的温度 与进口混合工质的温度相同。混合为绝热过程，与 外界没有热量交换。 (5) 相分离器具有储液器以及自动调节制冷工 质气液成分比例的作用，其所储存的的气体和液体 比与冷凝器出口的比例相同。相分离器可以实现进 入其内部的液体和气体工质的全部分离，气液工质 之间没有相间转化，气相和液相都处于饱和状态， 且进口和出口的温度相同。 随着冷凝温度不断降低， R600a 在气相中所占 的比例从开始冷凝时所占质量比例 35%逐渐单调 减小。冷凝器出口温度通常在 280 到 300K 之间， 这个温度按照理论被认为是相分离器 I 的恒定温 度。由图 3 可以看出，在这个温度区间段 R600a 并 没有被完全冷凝为液体，在 300K 时气相中有 18.25%的质量百分含量；在 280K 时气相中也有 9.8%的比例；即使冷凝到此组分配比混合工质的泡 点温度 249.49K，气相中 R600a 仍然有 2.67%的质 量百分含量。R23 在气相中所占的质量比例比较特 殊，随着温度的降低先增大后减小，冷凝初期阶段 R600a 的冷凝速度较快，R23 和 R14 相对冷凝的数 量较少，使 R23 在气相中的质量比例有所增加；随 着冷凝过程的进一步加深，R600a 所能冷凝的量逐 渐减小，这时 R23 冷凝的量所占的比例较大，造成 R23在气相中的质量比例逐渐减小。 R14相对R600a 和 R23 为不凝性气体， 虽然它在液相中也占有少量 的比例， 整体上 R14 在气相中的质量比例单调不断 增加。冷凝器出口混合工质气液相比例为相分离器 I 的气液相工质比例， 经过相分离器 I 完全分离为液 相和气相。 图 3 相分离器 I 的气相质量分数 相分离器II的温度由冷凝蒸发器I高压通道出 口温度决定，温度变化范围更大，影响因素更多。 比较理想化的温度段为240K到260K， 如图4所示。 混合气体工质经过冷凝蒸发器 I 高压通道进一步冷 凝，R600a 经过冷凝蒸发器 I 后并没有被完全冷凝 为液体。例如 250K 时 R600a 在气相中的质量百分 比为2.5%； 泡点温度233.93K时R600a仍然有0.9% 的残余量。 随着温度的逐渐降低 R23 在气相中所占 的质量比例略有增加，然后快速减少。因为冷凝前 期阶段 R600a 仍然有相当大的比例，R600a 在冷凝 前期减少较快，使 R23 的质量百分含量相对增大； 随着温度进一步降低，主要冷凝对象成为 R23，使 R23 在气相混合物中所占比例减小比较快。R14 相 对 R600a 和 R23 仍然为不凝性气体， 虽然它在液相 中的百分含量有所增大， 整体上 R14 在气相中的质 量比例单调不断增加。当温度低于 260K 后，R23 和 R14 在气相中的质量百分含量有一个转折点， 经 过这个温度以后 R23 冷凝速度加快， 其在气相中的 质量百分含量显著减小， 相应的 R14 在气相中的质 量百分含量显著增大。 图 4 相分离器 II 的气相质量分数 混合工质经过相分离器两次分离以后组元变 化如图 5 所示。1 为冷凝器混合工质组分，2 为相 分离器 I 气相出口组分，3 为相分离器 II 气相出口 组分。 0 10 20 30 40 50 60 123 R600a R23 R14 图 5 混合工质组分变化 根据自动复叠制冷系统理论分析，相分离器 I 的作用是分离非共沸混合工质的 R600a 成分，但是 由图 5 的理论分析可以看出，相分离器 I 并不能实 现 R600a 完全分离，经过相分离器 I 后混合工质中 仍然有 18.25%的 R600a 成分，即使经过相分离器 II 分离，混合工质中仍然有 6.31%的 R600a 成分。 相分离器 II 的作用是分离混合工质的 R23 成分， 但 是相分离器II只能分离30.27%的R23成分， 12.62% 依靠相分离器 I 分离，其余的 R23 成分都带入到蒸 发器。蒸发器内混合制冷工质 R600a/R23/R14 的质 量百分含量为 6.31/48.05/45.64，并不是纯制冷工质 R14， R23 的质量百分含量大于 R14 的质量百分含 量。 4 结论 本文通过对非共沸混合工质组分变化特性的 研究，根据自动复叠制冷系统的特点和制冷工质物 理 化 学 性 能 ， 确 定 了 混 合 工 质 的 种 类 为 R600a/R23/R14。 混合工质在冷凝压力 2.0MPa 和蒸 发压力 0.2MPa 的定压特性是自动复叠制冷系统的 重要热力性能，冷凝过程和蒸发过程都可以按照定 压过程分析，可得到以下结论： （1）当冷凝器出口温度为 300K 时，液相混合工 质 R600a/R23/R14 的质量比例为 78.04/12.62/9.34， 冷凝液大部分为 R600a，但含有相当数量的中低沸 点工质。 （2）相分离器 I 能够分离 78.04%的高沸点工质 R600a，但低沸点工质 R14 在液相中占 9.34%。 （3） 相分离器 II 只能分离 30.27%的 R23， 12.62% 依靠相分离器 I 分离， 其余的 R23 都带入到蒸发器。 （4）R600a 在蒸发器内仍然有 6.31%的含量，低 沸点工质 R14 在蒸发器内仅占 45.64%。蒸发器内 混合制冷工质 R600a/R23/R14 的质量百分含量为 6.31/48.05/45.64，并不是纯制冷工质 R14。 参 考 文 献 1 Missimer D J. Refrigerant conversion of auto-Refrigeration cascade (ARC) system J. International Journal of Refrigeration, 1997, 20(3): 201-207. 2 Swinney J, Jones W E, Wilson J