制冷設備的認知與操作-蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的認知

串級制冷循環(huán)蒸氣壓縮式制冷所采用的制冷劑是一種在遠低于0℃條件下能發(fā)生氣化的物質，且此蒸氣經(jīng)壓縮、冷凝后又能變?yōu)橐簯B(tài)。例如氨在大氣壓下的沸點為－33.4℃，可在低溫下蒸發(fā)而吸熱，達到制冷的目的。蒸發(fā)后的低壓蒸氣又可經(jīng)壓縮機壓縮和冷卻水冷卻使之冷凝成為液態(tài)氨。液氨經(jīng)過膨脹閥降低壓力后又可發(fā)生蒸發(fā)。上述雙級制冷循環(huán)是依靠一種制冷劑實施多級壓縮的制冷方法。但根據(jù)各種制冷劑的性質，它們均有其適宜的工作范圍。沸點高的制冷劑，其蒸發(fā)壓力勢必很低；反之，沸點低的制冷劑，其冷凝壓力勢必很高。為了獲得更低的溫度，可在制冷循環(huán)中應用兩種或多種制冷劑串聯(lián)操作，以一高溫制冷劑所產生的冷效應去液化沸點較低的制冷劑，而此液化后的制冷劑，在氣化時又去液化另一沸點更低的制冷劑，如此逐級液化以達到所要求的低溫。這種制冷循環(huán)稱為串級制冷循環(huán)。圖21.2-3串級制冷循環(huán)1—高溫壓縮機；2—高溫冷凝器；3—高溫膨脹閥；4—中間熱交換器；5—低溫壓縮機；6—低溫膨脹閥；7—低溫蒸發(fā)器圖21.2-3表示兩種制冷劑的串級制冷循環(huán)。中間熱交換器對于高溫系統(tǒng)來說相當于蒸發(fā)器，對于低溫系統(tǒng)來說，相當于冷凝器。在這種系統(tǒng)中，高溫部分制冷循環(huán)的作用是為低溫部分提供低溫冷卻劑，從而降低了低溫部分制冷循環(huán)的冷凝溫度，使其蒸發(fā)溫度降得更低。串級制冷循環(huán)所用的制冷劑組合最常用的是以R-22為高溫制冷劑，R-13為低溫制冷劑。也有采用以R-12為高溫制冷劑，以R-22為低溫制冷劑。串級制冷循環(huán)的缺點是能量消耗較大。這是因為中間熱交換器內的兩種制冷劑必須有一定的溫度差，即低溫的冷凝溫度必須高于高溫的蒸發(fā)溫度。單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)蒸氣壓縮式制冷所采用的制冷劑是一種在遠低于0℃條件下能發(fā)生氣化的物質，且此蒸氣經(jīng)壓縮、冷凝后又能變?yōu)橐簯B(tài)。例如氨在大氣壓下的沸點為－33.4℃，可在低溫下蒸發(fā)而吸熱，達到制冷的目的。蒸發(fā)后的低壓蒸氣又可經(jīng)壓縮機壓縮和冷卻水冷卻使之冷凝成為液態(tài)氨。液氨經(jīng)過膨脹閥降低壓力后又可發(fā)生蒸發(fā)。圖21.2-1單級蒸氣壓縮式制冷原理理想的單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)如圖21.2-1所示。壓縮機從蒸發(fā)器中吸入相當于狀態(tài)1的制冷劑濕蒸氣之后，立即絕熱壓縮至更高的壓力，同時溫度不斷升高。壓縮后的蒸氣在干飽和狀態(tài)下（點2）被排入冷凝器，并受到水或空氣的冷卻，由飽和蒸氣變成飽和液體（點3），放出熱量，其冷凝過程為一等溫等壓過程。此飽和液體即進入膨脹機，在其中絕熱膨脹至狀態(tài)點4，其壓力又從高壓回復到低壓，同時溫度也不斷降低。此后開始進行等溫等壓的蒸發(fā)過程，并從被冷卻物體中吸收熱量。雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)蒸氣壓縮式制冷所采用的制冷劑是一種在遠低于0℃條件下能發(fā)生氣化的物質，且此蒸氣經(jīng)壓縮、冷凝后又能變?yōu)橐簯B(tài)。例如氨在大氣壓下的沸點為－33.4℃，可在低溫下蒸發(fā)而吸熱，達到制冷的目的。蒸發(fā)后的低壓蒸氣又可經(jīng)壓縮機壓縮和冷卻水冷卻使之冷凝成為液態(tài)氨。液氨經(jīng)過膨脹閥降低壓力后又可發(fā)生蒸發(fā)。若要獲得很低的制冷溫度，蒸發(fā)壓力必然也很低。如果依靠單級壓縮機進行壓縮，則壓縮比過大，因而功率消耗也很大。如果將其分成多級壓縮，則每級壓力差勢必減小，減弱蒸氣與氣缸壁之間的熱交換，從而使壓縮機的工作條件得到改善；同時，采用多級壓縮，可降低被壓縮蒸氣的過熱程度，改善壓縮機的潤滑效果。圖21.2-2為典型的雙級制冷循環(huán)。低壓蒸發(fā)器內產生的低壓蒸氣被低壓氣缸吸入，并壓縮至中間壓力。被壓縮后的蒸氣先經(jīng)冷卻水冷卻，而后進入中間冷卻器被部分制冷劑的蒸發(fā)吸熱而冷卻。改善壓縮機的潤滑效果。圖21.2-2雙級制冷循環(huán)1—高壓壓縮機；2—冷凝器；3—高壓膨脹閥；4—中間冷卻器；5—水冷卻器；6—低壓壓縮機；7—蒸發(fā)器；8—低壓膨脹閥圖21.2-2為典型的雙級制冷循環(huán)。低壓蒸發(fā)器內產生的低壓蒸氣被低壓氣缸吸入，并壓縮至中間壓力。被壓縮后的蒸氣先經(jīng)冷卻水冷卻，而后進入中間冷卻器被部分制冷劑的蒸發(fā)吸熱而冷卻。此后，中間冷卻器中的蒸氣被吸入高壓氣缸并壓縮，壓縮后的過熱蒸氣在冷凝器中被冷凝為液態(tài)。然后，此液態(tài)制冷劑分為兩部分，一