雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)

1、制冷原理與設備第第3章章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)主 編李曉東制冷原理與設備課件下載-樣章.ppt第第3章章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)l3.1 采用多級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的原因l3.1.1 單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的局限性l1實際吸氣容積減少，制冷量降低，節(jié)流損失增加，制冷系數(shù)下降。l2壓縮機的排氣溫度上升。l3壓縮機運行時的壓力比增大，容積效率下降。l3.1.2 采用多級蒸氣壓縮制冷循環(huán)的必要性l（1）降低壓縮機的排氣溫度l（2）降低壓力比 l（3）減少節(jié)流損失 第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán) 1.1.一級節(jié)流、中

2、間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)一級節(jié)流、中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán) 2.2.一級節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)一級節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán) 3. 3.兩級節(jié)流、中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)兩級節(jié)流、中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán) 4. 4.兩級節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán) 5.5.兩級節(jié)流、具有中溫蒸發(fā)器的中間完全冷卻兩級壓縮制冷循兩級節(jié)流、具有中溫蒸發(fā)器的中間完全冷卻兩級壓縮制冷循環(huán)環(huán) 3.2.1 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)基本類型雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)基本類型第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)3.2.2 一級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)圖3-1一級節(jié)流中間完全冷

3、卻制冷循環(huán)第第3章章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)3.2.3 一級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)圖3-2一級節(jié)流中間不完全冷卻制冷循環(huán)第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)l3.2.4 一級節(jié)流中間不冷卻循環(huán) l圖3-3一級節(jié)流中間不冷卻制冷循環(huán) 第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)l3.2.5 二級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)l圖3-4二級節(jié)流中間完全冷卻制冷循環(huán)l 第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)l3.2.6 二級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)l圖3-5二級節(jié)流中間不完全冷卻制冷循環(huán)第3章 雙級蒸氣

4、壓縮式和復疊式制冷循環(huán)l3.2.7 氨泵供液的雙級壓縮制冷循環(huán) l圖3-6氨泵供液的一級節(jié)流中間完全冷卻制冷循環(huán)第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)第3章 雙級蒸氣壓縮式和復疊式制冷循環(huán)l3.2.8 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的比較分析l（1）中間不完全冷卻循環(huán)的制冷系數(shù)要比中間完全冷卻循環(huán)的制冷系數(shù)小 l（2）在相同的冷卻條件下，一級節(jié)流循環(huán)要比二級節(jié)流循環(huán)的制冷系數(shù)小 l1）一級節(jié)流可依靠高壓制冷劑本身的壓力供液到較遠的用冷場所，適用于大型制冷裝置。l2）盤管中的高壓制冷劑液體不與中間冷卻器中的制冷劑相接觸，減少了潤滑油進入蒸發(fā)器的機會，可提高熱交換設備

5、的換熱效果。l3）蒸發(fā)器和中間冷卻器分別供液，便于操作控制，有利于制冷系統(tǒng)的安全運行 3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l3.3.1 制冷劑與循環(huán)形式的選擇l雙級壓縮制冷循環(huán)通常應使用中溫制冷劑。目前廣泛使用的制冷劑是R717、R22和R502。R717常采用一級節(jié)流中間完全冷卻形式，R22、R502常采用一級節(jié)流中間不完全冷卻形式。l對采用回熱循環(huán)有利的R12、R502等制冷劑，就采用中間不完全冷卻的循環(huán)形式；對采用回熱循環(huán)形式不利的制冷劑（如R717），則應采用中間完全冷卻的循環(huán)形式。3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l3.3.2 循環(huán)工作參數(shù)的確定

6、l1.容積比的選擇dgdgmdmgvtdvtgvvqqqqqvtg高壓級理論輸氣量（高壓級理論輸氣量（m3/s）；）；qvtd低壓級理論輸氣量（低壓級理論輸氣量（m3/s）；）；qmg高壓級制冷劑的質(zhì)量流量（高壓級制冷劑的質(zhì)量流量（kg/s）；）；qmd低壓級制冷劑的質(zhì)量流量（低壓級制冷劑的質(zhì)量流量（kg/s）；）；vg高壓級吸氣比體積（高壓級吸氣比體積（m3/kg）；）；vd低壓級吸氣比體積（低壓級吸氣比體積（m3/kg）；）； g高壓級輸氣系數(shù)；高壓級輸氣系數(shù)； d低壓級輸氣系數(shù)低壓級輸氣系數(shù) 3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l根據(jù)我國冷藏庫的生產(chǎn)實踐，當蒸發(fā)溫度t0

7、=-28-40范圍內(nèi)時，容積比的值通常取0.330.5之間，即qvtg:qvtd=1:31:2。在長江以南地區(qū)宜取大些。l合理的容積比的選擇還應結(jié)合考慮其他經(jīng)濟指標。配組雙級壓縮機的容積比可以有較大的選擇余地。如果采用單機雙級壓縮機，則它的容積比是既定的，容積比的值通常只有0.33和0.5兩種。3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析2.中間壓力與中間溫度的確定 l（1）選配壓縮機時中間壓力的確定l選配壓縮機時，中間壓力pm的選擇，可以根據(jù)制冷系數(shù)最大這一原則去選取，這一中間壓力pm又稱最佳中間壓力。確定最佳中間壓力pm常用的方法有公式法和圖解法。l1）公式法l常用的公式法有比例

8、中項公式法和拉塞經(jīng)驗公式法兩種 l比例中項公式法 l按壓力的比例中項確定中間壓力komppp式中式中Pm ,Po和和Pk分別為中間壓力、蒸發(fā)壓力和冷凝壓力分別為中間壓力、蒸發(fā)壓力和冷凝壓力,單單位位MPa3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l拉塞經(jīng)驗公式法 l對于兩級氨制冷循環(huán)，拉賽(A.Rasi)提出了較為簡單的最佳中間溫度計算式：ltm=0.4tk+ 0.6to+3l式中，tm , tk和to分別表示中間溫度，冷凝溫度和蒸發(fā)溫度，單位均為。l上式不只適用于氨，在4040溫度范圍內(nèi)，對于R12也能得到滿意的結(jié)果。3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l2）圖

9、解法 l根據(jù)確定的蒸發(fā)壓力p0和冷凝壓力pk，l在pm（tm）值的上下，按一定間隔選取若干個中間溫度tm值。l根據(jù)給定的工況和選取的各個中間溫度tm分別畫出雙級縮循環(huán)的lgp-h圖，確定循環(huán)的各狀態(tài)點的參數(shù)，計算出相應的制冷系數(shù)。l繪制=f（tm）曲線，找到制冷系數(shù)最大值max，由該點對應的中間溫度tm 3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l（2）既定壓縮機時中間壓力的確定 l已經(jīng)選定壓縮機好，此時高、低壓級的容積比已確定，即值一定，這時可采用容積比插入法求出中間壓力 3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析低壓級壓縮機的理論功率為低壓級壓縮機的理論功率為 81

10、1200dmd0dhhhhQwqP-低壓級的理論比功為：低壓級的理論比功為： w0d=h2-h1 3.3.3 制冷循環(huán)的熱力計算制冷循環(huán)的熱力計算單位質(zhì)量制冷量為：單位質(zhì)量制冷量為： q0=h1-h8低壓級制冷劑的質(zhì)量流量低壓級制冷劑的質(zhì)量流量qmd為：為：81000mdhhQqQq-3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l3.3.3 制冷循環(huán)的熱力計算l高壓級的理論比功為：w0g=h4-h3 lqmg表示高壓級制冷劑的質(zhì)量流量: lqmdh2+qmd (h5h7) +(qmgqmd) h5= qmgh3 l高壓級制冷劑的質(zhì)量流量為 5372mdmghhhhqq-高壓級壓縮機的

11、理論功率為高壓級壓縮機的理論功率為 8153347200gmg0ghhhhhhhhQwqP-3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l3.3.3 制冷循環(huán)的熱力計算l理論循環(huán)制冷系數(shù)為 3472125381530g0d00hhhhhhhhhhhhPPQ-3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l3.3.4 運行特性分析l1. 變工況特性l（1）蒸發(fā)溫度的變化對中間壓力的影響： 3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l兩級壓縮制冷機的工況變動時的一些特性：l 隨著t0的升高，壓力pc和pm都有不斷升高，但pm升高得快；l 隨著t0的升高，壓力比H和L都

12、不斷下降，但H下降快；l 隨著t0的升高，壓力差（pc-pm）減小，（pm-pe）先逐漸增大而后逐漸減小。3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l3.4 復疊式制冷循環(huán)l定義l由兩個（或數(shù)個）不同制冷劑工作的單級（也可以是多級）制冷系統(tǒng)組合而成。l3.4.1 采用復疊式制冷循環(huán)的原因l1受制冷劑凝固點的限制 l2對制冷循環(huán)壓力比的限制 l3受活塞式壓縮機閥門結(jié)構(gòu)特性的限制 3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析3.4.2 復疊式制冷循環(huán)復疊式制冷循環(huán)3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析3.4

13、.2 復疊式制冷循環(huán)復疊式制冷循環(huán)3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析表3-1 復疊式制冷循環(huán)的組合型式與制冷溫度和制冷劑種類的關(guān)系 最低蒸發(fā)溫度最低蒸發(fā)溫度/制冷劑制冷劑制冷循環(huán)形式制冷循環(huán)形式-80R22-R23R22單級或雙級壓縮單級或雙級壓縮- R23單級壓縮組合的復疊式循環(huán)單級壓縮組合的復疊式循環(huán)R507-R23R507單級或雙級壓縮單級或雙級壓縮- R23單級壓縮組合的復疊式循環(huán)單級壓縮組合的復疊式循環(huán)R290-R23R290雙級壓縮雙級壓縮- R23單級壓縮組合的復疊式循環(huán)單級壓縮組合的復疊式循環(huán)-100R22-R23R22雙級壓縮雙級壓縮- R23單級或雙級壓

14、縮組合的復疊式循環(huán)單級或雙級壓縮組合的復疊式循環(huán)R507-R23R507雙級壓縮雙級壓縮- R23單級或雙級壓縮組合的復疊式循環(huán)單級或雙級壓縮組合的復疊式循環(huán)R22-R1150R22雙級壓縮雙級壓縮- R1150單級壓縮組合的復疊式循環(huán)單級壓縮組合的復疊式循環(huán)R507-R1150R507雙級壓縮雙級壓縮- R1150單級壓縮組合的復疊式循環(huán)單級壓縮組合的復疊式循環(huán)-120R22-R1150R22雙級壓縮雙級壓縮- R1150雙級壓縮組合的復疊式循環(huán)雙級壓縮組合的復疊式循環(huán)R507-R1150R507雙級壓縮雙級壓縮- R1150雙級壓縮組合的復疊式循環(huán)雙級壓縮組合的復疊式循環(huán)R22-R23-R50R22單單級壓縮級壓縮- R23單單級壓縮級壓縮- R50單單級壓縮級壓縮組合的組合的復疊式循環(huán)復疊式循環(huán)R507-R23-R50R507單單級壓縮級壓縮- R23單單級壓縮級壓縮- R50單單級壓縮級壓縮組合的組合的復疊式循復疊式循環(huán)環(huán)3.3 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計算及運行特性分析l3.4.3 復疊式制冷循環(huán)應用中的一些問題l1停機后低溫制冷劑的處理 l2. 系統(tǒng)的起動 l3溫度范圍的調(diào)節(jié) l思考題