与传统单级压缩式热泵相比较，非共沸混合工质自复叠热泵具有工作温差大的优点，可以扩大单级热泵的工作温度范围，适合于中国北方比较寒冷地区以及需要高温热泵的情况。以自复叠热泵系统用套管式冷凝器为研究对象，重点研究其冷凝过程特性和结构尺寸。分析了混合制冷工质泡点温度和露点温度以及气液相平衡关系，计算了套管式冷凝器的冷凝负荷。根据混合工质和冷却水的换热系数，对套管式冷凝器进行了结构尺寸确定。

分析了多级自动复叠制冷系统中非共沸混合工质的运行特点。针对系统运行过程中由于相分离、积液和工质积存等原因引起的混合工质组分发生变化的问题，在气相色谱仪的辅助下，对多级自动复叠制冷系统中混合工质实际运行成分进行取样、检测以及分析。通过对运行工质不同位置点的采样分析，发现自动复叠制冷系统实际运行时各个位置的组分含量与理论分析的差别较大。

针对非共沸混合制冷工质单级压缩回热制冷循环,分析了LHR循环的特点及主要研究问题。根据非共沸混合制冷工质的特性,讨论并选取了适合于-70℃低温冷柜的混合制冷工质R23和R600a。利用制冷工质物性分析软件NIST Refprop 8.0初步研究了不同配比时制冷系统的特性,然后通过实验方法从不同角度分析混合制冷工质的配比对系统性能的影响,最终得到比较合理的混合制冷工质R23/R600a组分比例3：7。同时分析了该配比下制冷压缩机排气温度、压比、低温冷柜内温度等的变化特点,最后对蒸发器的温度变化特性和回热器的温度变化特性进行了总结。

设计了一套混合制冷工质充注装置,该装置采用定容积储气罐,通过测量其温度和压力变化,根据工程热力学原理可以得到所充制冷工质的质量。针对充注过程进行了分析,对装置的结构和原理进行了讨论。运用两种方法计算本装置在环境温度下充注制冷工质的质量,并对两种计算结果进行了对比分析。

套管式冷凝器广泛应用于各种小型制冷装置系统。本文针对混合制冷工质在套管式冷凝器中的冷凝过程,依据混合工质在冷凝过程中存在温度滑移的特性,分析了气液相各组分质量百分数随温度变化的特性。应用混合制冷工质物性计算软件Refprop8.0分析了其初始过热状态质量成分比例一定时,在温度不断降低情况下,气相和液相中质量成分的变化规律。通过传热学理论及换热器设计理论,较详细地分析计算了混合制冷工质在套管式冷凝器中冷凝时的热力参数,并得到了这种工况条件下套管式冷凝器的几何尺寸。