混合工质制冷研究组作为中科院低温工程重点实验室成员之一，早在1994年就开始进行多元混合工质节流制冷技术的基础理论及其应用技术的研究与开发，在深冷混合工质节流制冷、混合工质热物性、磁制冷、高热流密度散热关键技术等研究中取得重要进展。近年来，在承担国家重大专项、自然科学基金重大项目、以及财政部项目等相关项目的研究中，取得了众多研究成果。研究组组长为公茂琼研究员。
主要成果及工作基础如下：
1、在基础研究方面，已建成多套基础物性实验装置：高精度可视化流体相平衡实验台、单浮子磁悬浮流体密度计、燃爆特性实验台、可视化池内核态沸腾实验台、流动沸腾传热实验台、流动冷凝传热实验台、室温磁制冷系统等；同时取得了一系列重要成果：构建了深冷和普冷温区流体汽液相平衡预测理论模型，建立了复杂约束条件下高效多元混合物浓度配比优化模型和方法，开展了多元多相体系内混合物浓度变化规律研究，获取了实际系统内最佳运行浓度的设计和实施技术等；开展了深冷温区多元多相混合物体系的流动和相变传热研究，获取了包括LNG 体系在内的低温多元混合物流体的相变传热和流动的关键数据。将上述对深冷温区工质的认识推至普冷温区替代工质技术，建立了“新型高效环保混合物工质”的预测理论、筛选方法；预测和验证了多元共沸混合工质的存在和其进一步提高效率的潜力；在普冷各典型应用温区已发现多种具有潜力的二元和三元物系，并已部分获得授权专利。在深冷混合工质节流制冷技术领域，课题组近五年发表论文120余篇，申请发明专利50余项，同时综合近些年来的研究工作，出版了专著《深冷混合工质节流制冷原理及应用》，并获得 “中国青年科技奖”、“中国科学院卢嘉锡青年人才奖”、“中国科学院优秀研究生指导教师”、“中国科学院优秀博士学位论文”等各项奖励。
1）高精度可视化流体相平衡实验台
系统采用气相单循模式且进行可视化设计，能够实时观察平衡釜内部，可进行汽-液-液相平衡实验；此外，系统还具有能够连续进行实验、平衡速度快、运行稳定、实验精度高等优点。其温度测量不确定度为±4 mK，压力为250 Pa，测量精度达到国际同类装置先进水平。
2）单浮子磁悬浮流体密度计
系统基于阿基米德浮力原理而建立，采用单浮子磁悬耦合原理，实现浮力的非接触式传递，可获得宽温度区间和宽压力区间的高精度密度数据。力测量分辨率为1μg，密度分辨率为0.0001Kg/m3。温度、压力测量综合不确定度分别为5mK、 250Pa和390Pa（1.5MPa和3MPa两个量程），密度测量综合不确定度优于0.1%。
3）可视化池内核态沸腾实验台
系统由可视化沸腾容器、加热部分、冷却系统、数据采集系统及图像采集系统组成。通过控制加热量和制冷量，使可视沸腾容器内的实验工质达到并维持在核态饱和沸腾状态。系统可满足150K 至310K 宽温区池内核态沸腾换热实验的研究要求。
4）流动沸腾传热实验台
系统包括两个循环回路：测试工质循环回路以及用于冷凝测试工质的制冷循环回路。系统包括一个饱和流动沸腾传热试验段和一个两相流摩擦压降试验段。可适用于宽温区（110-300 K）纯质及混合工质的测试，能够覆盖全液相到全气相的整个含气率(0-1)范围，并通过可视化设计直接观察系统内部实验工质的流动状态，能够精确测量不同工况条件下饱和工质的传热、压降及流形转化的实验结果。
5）流动冷凝传热实验台
系统包括两个循环回路：测试工质循环回路以及用于冷凝测试工质的制冷循环回路。系统包括一个饱和流动冷凝传热试验段和一个两相流摩擦压降试验段。可适用于宽温区（110-300 K）纯质及混合工质的测试，能够覆盖全液相到全气相的整个含气率(0-1)范围，并通过可视化设计直接观察系统内部实验工质的流动状态，能够精确测量不同工况条件下饱和工质的传热、压降及流形转化的实验结果。
6）室温磁制冷系统
系统采用了一台同轴Halbach旋转可调磁场永磁体，为斯特林气体制冷机的回热器叠加外磁场，一台S51A-G 4P双缸压缩机为主体。可满足不同系统压力、不同系统频率、不同相位角条件下的实验研究。
2、在系统研究方面，提出将分凝分离和回热换热相结合的原理和方法，并发明了新的高效制冷循环流程；建立了混合工质组元确定规则和优化方法，并提出引入新的关键组元发明了新的高效混合工质体系。该系统性创新，不仅可以常规单级油润滑压缩机实现低温制冷，而且使系统更为简单、同一套硬件充不同的工质可在整个深冷温区高效工作。由此实现的“深冷混合工质节流制冷技术”比传统技术更为节能（降低15-30%）、廉价（降低30-50%）和简单可靠。该方面已形成了完整的自主知识产权，已有授权专利8项和一系列专有技术，与此同时也发表了多篇产生重要影响的论文。成果被评为“中科院重大创新成果”，获“国家技术发明二等奖”和“中国制冷学会技术发明一等奖”。
3、在成果转化方面，课题组在以上成果基础上通过“制冷技术、应用工艺及制造技术”等的系统创新，创建了具有自主知识产权的“全温区系列机械式制冷低温冷冻储存箱技术”。该成果获“中国制冷学会科技进步一等奖”和“中国国际工业博览会银奖”，四个型号产品获“安徽省科技进步二等奖”。在十二五重大专项支持下，项目组研制出全风冷、普通空调压缩机驱动的1000 和10000 Nm3/天“可移动式煤层气液化装置”（千方级装置已在“淮南”完成现场工业试验），其实测液化效率与国际10 万Nm3/天的固定装置先进水平相当。该液化技术以单级油润滑（螺杆）压缩机驱动的低压混合工质回热式制冷液化流程技术为核心，适合煤层气资源特色和低成本开发的战略要求。该成果获第七届“中国制冷学会技术发明特等奖”，是设置技术发明奖以来唯一的一个特等奖。
1）可移动式煤层气液化装置
凭借低压混合制冷剂液化流程技术等技术创新，课题组成功开发了5000Nm3/d、10000 Nm3/d、20000 Nm3/d、30000 Nm3/d、50000 Nm3/d、100000 Nm3/d等一系列标准规格的高效、低成本可移动式天然气液化装置。其中，申请中国发明专利8项，初步形成了自主知识产权保护体系。该技术通过13位两院院士等组成的专家组鉴定，并被评为“国家科技重大专项（05专项）”系列成果中“亮点成果”。该装置在偏散气源的开发利用、大型气田试采气回收、大型管道集输天然气的再分配等方面具有重要的意义。
2）全温区机械式制冷系列低温冷冻储存箱技术
课题组在国际上率先将深冷混合工质节流制冷技术的基础研究成果应用于深冷冰箱上，研发出最低温区至-186°C的新型油润滑压缩机驱动的混合工质深冷冰箱产品技术；实现了从-40°C至-186°C的全温区机械式制冷低温冰箱技术。
3）多种规格系列高低温试验箱产品技术
集成深冷混合工质节流制冷技术，研究组针对不同应用领域研发了多种规格系列高低温试验箱产品技术，目前产品已实现批量生产。
4）提出了一套利用压力极值点判断共沸的理论模型；提出以HFCs及HCs为关键组元的若干具有良好热力和环保性能的共沸及近共沸混合制冷剂（已获得专利）。
研究组正以国家重大需求为指引，以建成国际先进水平为目标，脚踏实地稳步前进。
