两级压缩和复叠制冷循环

第四章两级压缩和复叠制冷循环,绪论两级压缩一级节流循环两级压缩制冷循环的运行特性分析复叠制冷循环,4.1概述,为获取低温而采用两级压缩或复叠制冷循环的原因：单级压缩蒸气制冷循环压比的限制；制冷剂热物理特性的限制。一般获取60以上的低温，采用中温制冷剂的两级压缩制冷循环，常用的制冷剂有：R717、R22、R502等；,4.1概述,当需要获取60以下的低温时，采用中温制冷剂与低温制冷剂复叠的制冷循环。两级复叠制取6080的低温，三级复叠制取80120的低温。用作高温级的中温制冷剂有：R717、R22、R502、R134a、R407c、R410A等；用于低温级的低温制冷剂有：R13、R14、R23、C2H6、C2H4等。,4.2两级压缩一级节流循环,两级压缩一级节流中间不完全冷却循环两级压缩一级节流中间完全冷却循环,4.2.1两级压缩一级节流中间不完全冷却循环,4.2.1两级压缩一级节流中间不完全冷却循环,4.2.2两级压缩一级节流中间完全冷却循环,4.2.2两级压缩一级节流中间完全冷却循环,4.2.3两级压缩一级节流制冷循环的性能指标计算,一级节流中间不完全冷却循环单位制冷量：q0=h0-h8；低压级压缩机单位理论功：wd=h2-h1；低压级压缩机流量：qmd=Q0/q0=Q0/(h0-h8)；低压级压缩机容积流量：qvd=qmdv1；低压级压缩机的实际功率：Ped=qmdwd/d=Q0/(h0-h8)*(h2-h1)/d；,4.2.3两级压缩一级节流制冷循环的性能指标计算,一级节流中间不完全冷却循环低压级压缩机理论排气量：Vhd=3600qvd/d；利用中间冷却器的热平衡，可求出高压级压缩机的流量：qmgh5=(qmg-qmd)h10+qmdh6；高压级压缩机流量：qmg=qmd(h10-h6)/(h10-h5)=Q0/(h0-h8)*(h10-h6)/(h10-h5);,4.2.3两级压缩一级节流制冷循环的性能指标计算,一级节流中间不完全冷却循环混合过程的热平衡关系为：(qmg-qmd)h10+qmdh2=qmgh3;h3=qmgh10+qmd(h2-h10)/qmg=h10+(h10-h5)/(h10-h6)*(h2-h10)高压级压缩机单位理论功：wg=h4-h3;高压级压缩机实际功：Peg=qmgwg/g;高压级压缩机理论排气量：Vhg=3600qvg/g;,4.2.3两级压缩一级节流制冷循环的性能指标计算,一级节流中间不完全冷却循环循环的冷凝热负荷Qk=qmg(h4-h5)；循环的理论制冷系数a=Q0/(qmdwd+qmgwg);循环的实际制冷系数a=Q0/(qmdwd/d+qmgwg/d)。,4.2.4带氨泵的两级压缩一级节流中间完全冷却循环,4.3两级压缩制冷循环运行特性分析,中间压力的确定利用图表取数法计算法经验公式法运行特性分析变工况特性压缩机电动机功率的配备两级压缩制冷装置的启动问题,4.3两级压缩制冷循环运行特性分析,中间压力的确定利用图表取数法已知pk，p0，按求得一个中间压力近似值，查出对应的饱和温度tm；在tm上、下方按12间隔取若干个值，并在p-h图上查出相应的状态点参数；带入制冷系数计算公式；绘制tm曲线，由最大的值，得出最佳中间压力p。,4.3两级压缩制冷循环运行特性分析,中间压力的确定计算法要得到精确的最佳中间压力p，可由计算机计算不同中间温度设定值时的制冷系数，经过比较，可以找出最大制冷系数所对应的最佳的中间压力。,4.3两级压缩制冷循环运行特性分析,中间压力的确定经验公式法有的学者对两级压缩制冷循环进行了研究，总结出了在一定范围内具有足够精度的经验公式：tm=0.4tk+0.6t0+3其所对应的p即为所求得最佳中间压力，在4040范围内，对R717、R12、R40等制冷剂均能取得较满意的结果。,4.3两级压缩制冷循环运行特性分析,变工况特性,4.3两级压缩制冷循环运行特性分析,压缩机电动机功率的配备高压级：按最大功率工况所规定最高冷凝温度下pk/pm3时的Peg来配备；但在启动时，对高压级应采取相应的卸载或吸气节流措施。低压级：按运行温度范围内最大功率要求来确定。一般情况下，低压级压缩机在启动时所需要的电动机功率最大。,4.3两级压缩制冷循环运行特性分析,两极压缩制冷装置的启动问题,4.4复叠式制冷循环,复叠式制冷循环的类型及其组成复叠式制冷循环性能指标计算复叠式制冷循环系统运行特性,4.4复叠式制冷循环,复叠式制冷循环的类型及其组成复叠式制冷装置是使用两种或两种以上的制冷剂，由两个或两个以上的单级压缩制冷循环组成的低温制冷机。一般用来制取60120。,4.4复叠式制冷循环,两级复叠制冷循环,4.4复叠式制冷循环,复叠式制冷循环性能指标计算qmd=(Q0d+Q0d)/q0dqmg=(Q0g+Q0g)/q0g,4.4复叠式制冷循环,复叠式制冷循环系统运行特性分析两级复叠制冷循环中间温度的确定使循环的制冷系数最大；各级压缩机的压比大致相等。复叠式制冷循环的应用温度范围所能达到的最低温度；循环的经济性。,4.4复叠式制冷循环,复叠式制冷循环系统运行特性分析制冷剂的选择和使用高温级使用的中温制冷剂有：R22、C3H8、C3H6、R13B1和R134a等；低温级使用的低温制冷剂有：R23、R14、C2H4和C2H6等。R23、C2H6适用于70110；R14的适用于110140；C2H4的应用范围介于R23和R14之间。,4.4复叠式制冷循环,复叠式制冷循环系统运行特性分析制冷剂的选择和使用一般情况下：两级复叠R22用于高温级，R23用于低温级；三级复叠的低温装置则采用R22、R23、R14的组合方式；在采取严格的安全措施的情况下，可用C3H8或C3H6作为高温级，C2H4或C2H6等作为低温级制冷剂，在石油、化工等工业低温装置中使用。,4.4复叠式制冷循环,复叠式制冷循环系统运行特性分析循环型式、工作参数和变工况特性,4.4复叠式制冷循环,复叠式制冷循环系统运行特性分析提高复叠制冷循环性能指标的措施选取合理的换热温差；设置低压级排气冷却器；采用气气热交换器；设置气液热交换器（回热器）；低温级设置膨胀容器；复