为了使R744在复叠式制冷系统中运行的最低温度突破三相点的限制，用R744与自然工质（如R170或R1150）混合组成二元混合物，使其突破R744的三相点温度，完全使用自然工质混合物替代R13，在复叠式制冷系统的低温环路中运行．通过建立固液平衡和气液平衡的模型，得到保证R744在200K不结晶的摩尔分数，并针对固定组分的二元混合物进行循环性能计算．计算结果表明，R744／R170的一种混合物在相同的冷凝和蒸发温度下与R13相比，压缩比相同，压力曲线非常接近，单位容积制冷量、单位质量制冷量和制冷系数相差不大，具有与R13相近的循环性能．质量比为2：8的R744／R170混合物是R13的理想的自然工质替代物．

为了提高R404A/CO2复叠式制冷系统的性能,对该系统开展了理论分析和优化研究。根据R404A和CO2的热物性及压缩机效率,采用热力学方法分析蒸发温度Te、冷凝温度Tk、冷凝蒸发器的传热温差ΔT等因素对系统性能的影响。通过模拟获得不同工况下低温端最佳冷凝温度、高低温端最佳质量流量比和最佳性能系数。结果表明：在一定Te、Tk和ΔT条件下,系统性能系数ε存在一个最佳值。为了提高系统性能系数ε,应尽量升高Te,减小ΔT和降低Tk。在同样工况下,R404A/CO2系统的最佳性能系数比NH3/CO2系统的稍高。

针对作动筒的工作循环可靠性试验要求,必须为其模拟较为真实的工作环境,国内现有的作动筒工作循环可靠性试验台低温泵站系统普遍存在系统控制复杂,降温速度慢,效率低等不足,不能适应批量检验的要求,为此我们经过详细的理论计算,设计了复叠式制冷机组;在油箱内部设置导流管增加换热面积;低温驱动装置配合低温箱来实现作动筒的低温工作环境,经过实际应用达到了实验要求的低温,对低温试验制冷系统设计具有一定意义。

针对作动筒的工作循环可靠性试验要求，必须为其模拟较为真实的工作环境，国内现有的作动筒工作循环可靠性试验台低温泵站系统普遍存在系统控制复杂，降温速度慢，效率低等不足，不能适应批量检验的要求，为此我们经过详细的理论计算，设计了复叠式制冷机组；在油箱内部设置导流管增加换热面积；低温驱动装置配合低温箱来实现作动筒的低温工作环境，经过实际应用达到了实验要求的低温，对低温试验制冷系统设计具有一定意义。