兩級壓縮與復(fù)疊式制冷循環(huán)講義

兩級壓縮與復(fù)疊式制冷循環(huán)制冷原理4.1概述例4-1有一臺制冷壓縮機(jī)，工質(zhì)為R22，相對余隙容積為c=0.048，膨脹過程指數(shù)m=1.04，冷凝溫度tk=40℃，求所能達(dá)到的極限最低蒸發(fā)溫度。4.2兩級壓縮制冷循環(huán)

一、單級蒸氣壓縮局限性1.冷凝壓力?tk?環(huán)境溫度、冷卻介質(zhì)溫度蒸發(fā)壓力?t0?用戶要求（制冷系統(tǒng)的用途）2.用戶要求蒸發(fā)溫度↘→蒸發(fā)壓力↘→壓縮比（pk/p0）↗壓縮機(jī)輸氣系數(shù)下降；3.pk/p0增大導(dǎo)致→壓縮機(jī)排氣溫度升高，潤滑條件變壞；耗功增加，制冷量下降，制冷系數(shù)降低。二、單級蒸氣壓縮條件1.氨制冷系統(tǒng)：pk/p0≤8；最低蒸發(fā)溫度＝-25℃；2.氟利昂制冷系統(tǒng)：pk/p0≤10；蒸發(fā)溫度＝-37℃

三、兩級蒸氣壓縮工作原理

壓縮過程分兩階段進(jìn)行:低壓級壓縮高壓級壓縮蒸發(fā)壓力中間壓力冷凝壓力1.來自蒸發(fā)器的低溫制冷劑蒸氣（壓力為Po）先進(jìn)入低壓級壓縮機(jī)，在其中壓縮到中間壓力Pm

2.經(jīng)過中間冷卻器冷卻（分為兩種情況－－中間完全冷卻為飽和蒸氣和中間不完全冷卻為過熱蒸氣）3.再進(jìn)入高壓級壓縮機(jī)，將其壓縮為冷凝壓力Pk，排入冷凝器中四、兩級蒸氣壓縮類型單機(jī)雙級：一臺壓縮機(jī),氣缸一部分為高壓級,一部分為低壓級。雙機(jī)雙級：兩臺壓縮機(jī)，分別為高壓級和低壓級。一級節(jié)流：供液的制冷劑液體直接由冷凝壓力節(jié)流至蒸發(fā)壓力。二級節(jié)流：一級節(jié)流至中間壓力，二級節(jié)流至蒸發(fā)壓力。中間完全冷卻：將低壓級的排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣。中間不完全冷卻：未將排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣。

五、兩級蒸氣壓縮工作工程

1.一級節(jié)流中間完全冷卻五、兩級蒸氣壓縮工作工程

2.

一級節(jié)流中間不完全冷卻五、兩級蒸氣壓縮工作工程

3.

二級節(jié)流中間完全冷卻五、兩級蒸氣壓縮工作工程

4.二級節(jié)流中間不完全冷卻4.3兩級壓縮制冷機(jī)的熱力計(jì)算

4.3.1熱力計(jì)算1.

一級節(jié)流中間完全冷卻——氨系統(tǒng)

工作原理

壓焓圖1）單位質(zhì)量制冷量：q0＝h1－h(huán)8kJ/kg2）單位容積制冷量：qv＝q0/v1kJ/m33）單位冷凝熱負(fù)荷：qk＝h4－h(huán)5kJ/kg4）低壓級單位理論壓縮功：w0d＝h2－h(huán)1kJ/kg5）高壓級單位理論壓縮功：w0g＝h4－h(huán)3kJ/kg6）低壓級制冷劑的質(zhì)量流量：MRd＝Q0/q0kg/s7）高壓級制冷劑的質(zhì)量流量：8）制冷系數(shù)：2.

一級節(jié)流中間不完全冷卻——氟利昂系統(tǒng)

工作原理

壓焓圖1）單位質(zhì)量制冷量：q0＝h1－h(huán)8kJ/kg2）單位容積制冷量：qv＝q0/v1kJ/m33）單位冷凝熱負(fù)荷：qk＝h4－h(huán)5kJ/kg4）低壓級單位理論壓縮功：w0d＝h2－h(huán)1kJ/kg5）高壓級單位理論壓縮功：w0g＝h4－h(huán)3kJ/kg6）低壓級制冷劑的質(zhì)量流量：MRd＝Q0/q0kg/s7）高壓級制冷劑的質(zhì)量流量：8）制冷系數(shù)：4.3.2中間壓力的確定壓縮機(jī)已定的情況當(dāng)已經(jīng)選配好高、低壓級壓縮機(jī)時，則高、低壓級的理論輸氣量之比為定值，可用試湊法（作圖法）確定所需的中間壓力。最佳的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性—制冷系數(shù)最大：最佳中間壓力方法1：計(jì)算作圖法方法2：簡單估算法估算壓力R717：φ＝0.95～1R22：φ＝0.9~0.95估算溫度求最佳中間壓力

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(jì)算式：tm=0.4tk+0.6to+3

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℃。上式不只適用于氨，在－40～40℃溫度范圍內(nèi)，對于R12也能得到滿意的結(jié)果。也可用圖4-8來代替上述公式例4-2例4-3作業(yè):4-1,4-2

4.3.3溫度變動時制冷機(jī)特性Tk,ξ不變而T0發(fā)生變化時:T0升高,ν1減小,q0增大,Q0增大,ε提高;T0下降則相反;電機(jī)選配:高壓級電機(jī)按最大功率工況選配,低壓級電機(jī)可按它投入運(yùn)行時的工況選配(為什么?先開高壓級,后開低壓級)結(jié)構(gòu)連接中間冷卻器作用：1.降低低壓級壓縮機(jī)排出的氣體溫度，以避免高壓級過高的排氣溫度；2.使高壓液體在節(jié)流前得到過冷，以提高系統(tǒng)制冷能力，減少節(jié)流過程產(chǎn)生的閃發(fā)氣體；3.起到油分離器的作用，它可將由低壓級壓縮機(jī)帶出的潤滑油，通過改變流動方向、降低流速、洗滌和降溫作用分離出來，并由放油管排出。設(shè)計(jì)：1.中間冷卻器直徑ω=0.5m／s

2.中間冷卻器蛇形盤管冷卻面積中間冷卻器4.4復(fù)疊式制冷機(jī)循環(huán)一、復(fù)疊式壓縮原因1.雙級壓縮制冷的局限性：①雙級壓縮制冷的制冷溫度受制冷劑凝固點(diǎn)的限制不能太低。②雙級壓縮制冷受蒸發(fā)壓力過低的限制。③雙級壓縮受循環(huán)壓力比的限制。2.解決方法：采用低溫制冷劑。低溫制冷劑在常溫下無法冷凝成液體，因此采用另一臺制冷裝置與之聯(lián)合運(yùn)行，為低溫制冷劑循環(huán)的冷凝過程提供冷源，降低冷凝溫度和壓力。即為復(fù)疊式制冷。

二、復(fù)趟疊式壓買縮工作嶺原理復(fù)疊式壟壓縮制瘋冷系統(tǒng)午通常由守兩個單乖級壓縮傭制冷循伙環(huán)組成場，之間工用蒸發(fā)跪冷凝器京聯(lián)系起洽來：高溫部分恥：采用中溫咸制冷劑，盈蒸發(fā)器為塑低溫部分娛冷凝器中宴的制冷劑助冷凝服務(wù)勇。低溫部分糊：采用低姜溫制冷劑孟，蒸發(fā)器執(zhí)為用戶制準(zhǔn)冷。工作原柳理溫熵圖(壓焓圖是怎樣薪的?)三、復(fù)物疊式制蟻冷機(jī)兩個單級修復(fù)疊系統(tǒng)會組成的制師冷機(jī)原理2.三個單級常復(fù)疊系統(tǒng)白組成的制請冷機(jī)原理3.生產(chǎn)干冰裳的復(fù)疊式代制冷機(jī)原績理生產(chǎn)干河冰的復(fù)盾疊式循狡環(huán)原理俱圖及溫溉熵圖(a)柄系統(tǒng)原稱理圖茂(撕b)取T-S斤圖四、復(fù)析疊式壓爪縮裝置棍結(jié)構(gòu)組晉成問題：餅復(fù)疊式坐制冷機(jī)技如何啟爸動？膨告脹容器芽有何作押用?熱已力計(jì)算角有何區(qū)縮慧別？自然復(fù)秧疊制冷荒系統(tǒng)的答結(jié)構(gòu)和校原理問題：應(yīng)籃使用怎樣續(xù)的制冷劑志才能實(shí)現(xiàn)洪復(fù)疊制冷諷？五、各種扯蒸氣壓縮嫌式制冷方采式的比較制冷循環(huán)

使用原因應(yīng)用溫度范圍制冷劑單級壓縮

一般制冷5℃～-30℃一種雙級壓縮

壓縮比過大-30℃～-80℃一種復(fù)疊壓縮

制低溫<-80℃兩種或兩種以上

最低蒸發(fā)溫度制冷劑制冷循環(huán)型式-80℃R22-R23R22單級或兩級壓縮—R23單級壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R23R507單級或兩級壓縮—R23單級壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R290-R23R290兩級壓縮—R23單級壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)-100℃R22-R23R22兩級壓縮—R23單級或兩級壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R23R507兩級壓縮—R23單級或兩級壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R22-R1150R22兩級壓縮—R1150單級壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R1150R507兩級壓