制冷设备的认知与操作-蒸气压缩式制冷循环的认知

串级制冷循环蒸气压缩式制冷所采用的制冷剂是一种在远低于0℃条件下能发生气化的物质，且此蒸气经压缩、冷凝后又能变为液态。例如氨在大气压下的沸点为－33.4℃，可在低温下蒸发而吸热，达到制冷的目的。蒸发后的低压蒸气又可经压缩机压缩和冷却水冷却使之冷凝成为液态氨。液氨经过膨胀阀降低压力后又可发生蒸发。上述双级制冷循环是依靠一种制冷剂实施多级压缩的制冷方法。但根据各种制冷剂的性质，它们均有其适宜的工作范围。沸点高的制冷剂，其蒸发压力势必很低；反之，沸点低的制冷剂，其冷凝压力势必很高。为了获得更低的温度，可在制冷循环中应用两种或多种制冷剂串联操作，以一高温制冷剂所产生的冷效应去液化沸点较低的制冷剂，而此液化后的制冷剂，在气化时又去液化另一沸点更低的制冷剂，如此逐级液化以达到所要求的低温。这种制冷循环称为串级制冷循环。图21.2-3串级制冷循环1—高温压缩机；2—高温冷凝器；3—高温膨胀阀；4—中间热交换器；5—低温压缩机；6—低温膨胀阀；7—低温蒸发器图21.2-3表示两种制冷剂的串级制冷循环。中间热交换器对于高温系统来说相当于蒸发器，对于低温系统来说，相当于冷凝器。在这种系统中，高温部分制冷循环的作用是为低温部分提供低温冷却剂，从而降低了低温部分制冷循环的冷凝温度，使其蒸发温度降得更低。串级制冷循环所用的制冷剂组合最常用的是以R-22为高温制冷剂，R-13为低温制冷剂。也有采用以R-12为高温制冷剂，以R-22为低温制冷剂。串级制冷循环的缺点是能量消耗较大。这是因为中间热交换器内的两种制冷剂必须有一定的温度差，即低温的冷凝温度必须高于高温的蒸发温度。单级蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷所采用的制冷剂是一种在远低于0℃条件下能发生气化的物质，且此蒸气经压缩、冷凝后又能变为液态。例如氨在大气压下的沸点为－33.4℃，可在低温下蒸发而吸热，达到制冷的目的。蒸发后的低压蒸气又可经压缩机压缩和冷却水冷却使之冷凝成为液态氨。液氨经过膨胀阀降低压力后又可发生蒸发。图21.2-1单级蒸气压缩式制冷原理理想的单级蒸气压缩式制冷循环如图21.2-1所示。压缩机从蒸发器中吸入相当于状态1的制冷剂湿蒸气之后，立即绝热压缩至更高的压力，同时温度不断升高。压缩后的蒸气在干饱和状态下（点2）被排入冷凝器，并受到水或空气的冷却，由饱和蒸气变成饱和液体（点3），放出热量，其冷凝过程为一等温等压过程。此饱和液体即进入膨胀机，在其中绝热膨胀至状态点4，其压力又从高压回复到低压，同时温度也不断降低。此后开始进行等温等压的蒸发过程，并从被冷却物体中吸收热量。双级蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷所采用的制冷剂是一种在远低于0℃条件下能发生气化的物质，且此蒸气经压缩、冷凝后又能变为液态。例如氨在大气压下的沸点为－33.4℃，可在低温下蒸发而吸热，达到制冷的目的。蒸发后的低压蒸气又可经压缩机压缩和冷却水冷却使之冷凝成为液态氨。液氨经过膨胀阀降低压力后又可发生蒸发。若要获得很低的制冷温度，蒸发压力必然也很低。如果依靠单级压缩机进行压缩，则压缩比过大，因而功率消耗也很大。如果将其分成多级压缩，则每级压力差势必减小，减弱蒸气与气缸壁之间的热交换，从而使压缩机的工作条件得到改善；同时，采用多级压缩，可降低被压缩蒸气的过热程度，改善压缩机的润滑效果。图21.2-2为典型的双级制冷循环。低压蒸发器内产生的低压蒸气被低压气缸吸入，并压缩至中间压力。被压缩后的蒸气先经冷却水冷却，而后进入中间冷却器被部分制冷剂的蒸发吸热而冷却。改善压缩机的润滑效果。图21.2-2双级制冷循环1—高压压缩机；2—冷凝器；3—高压膨胀阀；4—中间冷却器；5—水冷却器；6—低压压缩机；7—蒸发器；8—低压膨胀阀图21.2-2为典型的双级制冷循环。低压蒸发器内产生的低压蒸气被低压气缸吸入，并压缩至中间压力。被压缩后的蒸气先经冷却水冷却，而后进入中间冷却器被部分制冷剂的蒸发吸热而冷却。此后，中间冷却器中的蒸气被吸入高压气缸并压缩，压缩后的过热蒸气在冷凝器中被冷凝为液态。然后，此液态制冷剂分为两部分，一