两级压缩与复叠式制冷循环v.ppt

1、单级蒸气压缩适用条件 1.氨制冷系统：pk/p08； 最低蒸发温度-25； 2.氟利昂制冷系统：pk/p010； 最低蒸发温度-37,4.1 概述,例有一台制冷压缩机，工质R22，相对余隙容积c=余隙容积/工作行程容积=0.048，多变指数m=1.04，tK=40，求此时制冷机所能制取的最低温度。,解：容积系数的计算公式为：,为压缩机压力比=,当达到最低蒸发温度，v=0 , Qo=0, 压缩机停止吸气,即,当tk=40, pk=15.269 bar , 故最低蒸发压力,与之对应的to=-50.5，这就是此时蒸发温度的,极限值,单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的冷凝压力由环境介质（如空气或水）温度

2、决定,在一定的冷凝温度下,蒸发温度降低,冷凝压力和蒸发压力之差（pk-po）增大,压缩比pk / po变大,单级压缩循环所能达到的最低制冷温度是有限的。通常，最低只能达到-40左右。,原因: 受单级活塞式压缩机的极限使用条件的限制。,通常单级蒸气压缩活塞式制冷机压缩比10，超出极限使用条件时：,(1)压缩比增大时,压缩机的输气系数大为降低，压缩机的输气量及效率显著下降。,(2)压缩机排气温度过高，使润滑油的粘度急剧下降，影响压缩机的润滑。当排气温度与润滑油的闪点接近时，会使润滑油碳化，以致在阀片上产生结碳现象。,所以，为获得较低的温度（-40以下），同时使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围内

3、，就要采用多级压缩循环。,(3)制冷剂节流损失增加，单位质量制冷量及单位容积制冷量下降过大，经济性下降。,两级蒸气压缩工作原理 压缩过程分两阶段进行: 低压级压缩 高压级压缩 蒸发压力 中间压力 冷凝压力 1.来自蒸发器的低温制冷剂蒸气（压力为Po）先进入低压级压缩机，在其中压缩到中间压力Pm 2.经过中间冷却器冷却（分两种情况中间完全冷却为饱和蒸气/中间不完全冷却为过热蒸气） 3.再进入高压级压缩机，将其压缩为冷凝压力Pk，排入冷凝器中,4.2 两级压缩制冷循环,两级蒸气压缩类型,单机双级：一台压缩机，气缸一部分为高压级，一部分为低压级 双机双级：两台压缩机，分别为高压级和低压级 一级节流：

4、供液的制冷剂液体直接由冷凝压力节流至蒸发压力。 两级节流：一级节流至中间压力，二级节流至蒸发压力。 一级节流可利用压差实现远距离供液,便于调节,应用广泛 两级节流,很少采用 中间完全冷却：将低压级的排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。 中间不完全冷却：未将排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。,对R12, R22, R502采用中间不完全冷却,对R717采用中间完全冷却,采用哪一种型式与制冷剂种类、制冷剂容量等条件有关 常用的组成型式有：,1.一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环,2.一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环,3.两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环,4.两级节流、中间不完全冷

5、却的两级压缩制冷循环,5.两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环,由冷凝器流出的液体分为两路：,a.经膨胀阀1节流至Pm进入中冷器，利用它吸热冷却低压级排气和盘管中的高压液体。蒸发产生的蒸汽同低压压缩机排气一起进入高压级；,b.液体在中冷器盘管中被冷却后，经膨胀阀2节流到P0，在蒸发器中蒸发制冷。,高压级压缩机冷剂质量流量MR：,4.2.1一级节流、液体过冷、中间完全冷却的双级压缩制冷循环,低压级来MR1,膨胀阀1来MR2,一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 b ) lgp-h图,压-焓图分析,1-2低压压缩机压缩 2-3低压压缩机排气在中冷器冷却 3

6、-4高压压缩机压缩 4-5高压排气在冷凝器冷却 5-6节流阀中液体节流 6-3节流阀后液体在中冷器内蒸发 5-7另一路液体在中冷器内过冷 7-8节流阀节流 8-1蒸发器中蒸发,1）单位质量制冷量： q0h1h8 kJ/kg 2）单位容积制冷量： qvq0 / v1 kJ/ m3 3）单位冷凝热负荷： qkh4h5 kJ/kg 4）低压级单位理论压缩功： w0dh2h1 kJ/kg 5）高压级单位理论压缩功： w0gh4h3 kJ/kg 6）低压级制冷剂的质量流量： MRdQ0 / q0 kg/s 7）高压级制冷剂的质量流量： 8）制冷系数：,两级压缩氨制冷机的实际系统图 A-低压压缩机B-高压

7、压缩机C-油分离器D-单向阀E-冷凝器F-储液器 G-过冷器H-中间冷却器I-浮子调节阀J-调节站K-气液分离器L-蒸发器,170 系列氨压缩机组,机组在冷凝温度 40 ，蒸发温度单级 +5 -30 ，双级 -25 -45 的范围内工作。,广泛应用于国民经济各部门中需要实现人工制冷的场合，如石油、化工、制药等工业产品的生产、国防、科研方面的低温试验、食品的低温加工贮藏和运输，工厂、医院及公共场所等大型建筑的空气调节等。,4.2.2. 一级节流，中间不完全冷却的两级压缩制冷循环,一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图,热力计算,其余过程略,1）单

8、位质量制冷量： q0h1h8 kJ/kg 2）单位容积制冷量： qvq0 / v1 kJ/ m3 3）单位冷凝热负荷： qkh4h5 kJ/kg 4）低压级单位理论压缩功： w0dh2h1 kJ/kg 5）高压级单位理论压缩功： w0gh4h3 kJ/kg 6）低压级制冷剂的质量流量： MRdQ0 / q0 kg/s 7）高压级制冷剂的质量流量： 8）制冷系数：,图7 SD2-4F10A两级压缩氟里昂制冷系统图A低压压缩机；B高压压缩机；C、C油分离器；D冷凝器； E过滤干燥器；F中间冷却器；G蒸发器；H气液分离器； I、I热力膨胀阀；J、J电磁阀,两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 (

9、 a ) 流程图 ( b ) lgp-h图,4.2.3. 两级压缩两级节流制冷循环,两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图,两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图,中间压力的确定 压缩机已定的情况 当已经选配好高、低压级压缩机时，则高、低压级的理论输气量之比为定值，可用试凑法（作图法）确定所需的中间压力。,4.3 两级压缩制冷机的热力计算,具体步骤：,1）按一定间隔选择若干个中间温度，按所选温度分别进行循环的热力计算，求出不同中间温度下的理论输气量的比值 ；,2）绘制曲线，并在图上画

10、一条等于给定值的水平线，此线与曲线的交点即为所求中间温度（即中间压力）。,一般高、低压级理论输气量之比值在1/2-1/3 之间，如采用单机双级型压缩机，它们的容积比一般为1:3。,用这种方法确定的中间压力不一定是循环的最佳中间压力。,最佳的运行经济性制冷系数最大：最佳中间压力 方法1：计算作图法 方法2：简单估算法 估算压力 R717：0.951 R22：0.90.95,估算温度求最佳中间压力 对于两级氨制冷循环，拉赛(A.Rasi)提出了较为简单的最佳中间温度计算式：,tm=0.4tk+ 0.6to+3,式中，tm , tk和to分别表示中间温度，冷凝温度和蒸发温度，单位均为。 上式不只适用

11、于氨，在4040温度范围内，对于R12也能得到满意的结果。,例4-2 例4-3 思考题:4-1, 4-3, 4-4 4.3.3 温度变动时制冷机特性 tk, 不变而t0发生变化时: t0升高, v1减小, q0增大, Q0增大,提高; t0下降则相反; 电机选配:高压级电机按最大功率工况选配,低压级电机可按它投入运行时的工况选配(为什么? ) 先开高压级,后开低压级,4.4 复叠式制冷机循环,一、复叠式压缩原因 1. 双级压缩制冷的局限性： 制冷温度受制冷剂凝固点的限制不能太低。 受蒸发压力过低的限制。 受循环压力比的限制。 2. 解决方法：采用低温制冷剂。 低温制冷剂在常温下无法冷凝成液体，

12、因此采用另一台制冷装置与之联合运行，为低温制冷剂循环的冷凝过程提供冷源，降低冷凝温度和压力,即为复叠式制冷。,二、复叠式压缩工作原理,复叠式压缩制冷系统:由两个单级压缩制冷循环组成，之间用蒸发冷凝器联系起来 高温部分：采用中温制冷剂，蒸发器为低温部分冷凝器中的制冷剂冷凝服务 低温部分：采用低温制冷剂，蒸发器为用户制冷 工作原理 温熵图(压焓图是怎样的?),由两个单级系统组成的复叠式制冷机 a) 制冷循环系统 b) T-s图,三、复叠式制冷机,两个单级系统组成的复叠制冷机原理,高温压缩机 冷凝器 节流阀 冷凝蒸发器,高温系统,制冷剂,R23,压缩机 冷凝蒸发器 回热器 节流阀 蒸发器 膨胀容器组成,低温系统,制冷剂,R22,高温部分,一级节流 中间不完全冷却 节流前液体过冷 带回热的两级压缩循环,R22或R507,低温部分,带