第4章两级压缩和复叠式制冷循环.doc
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第四章两级压缩和复叠式制冷诟环目的.要求O掌握采用两级压缩制冷循环的原因及其基本流程•掌握常用两级压缩制冷循环的形式及其特性分析了解复叠式制冷循环的组成及特点4. 1概述蒸汽压缩制冷循环的冷凝温度与蒸发温度决定相应的冷凝压力和蒸发压力.冷凝温度受环境介质的温度限制，蒸发 温度由制冷装置的用途决定当压力差(Pk-P0) >12-14和压力比 ::Pk/P0>8 〜10时， ::»压缩机的压力差超过允许值，导致机件损坏；步压力比过大，排气温度升高，使润滑油稀化；导致润滑油 的碳化，引起润滑不良；压力比过大，导致容积效率th和 制冷量e °大大降低下表为常用制冷剂在Pk/P0=10时的最低蒸发温度:制冷剂冷凝温度(° C)3035404550R717-30.5-27.3-24.4——R22-37.2・34・2-31.5——R12-36.8-33.8-28.3・25・4规定：单级压缩氨制冷剂的压比Pk/P0<8;氟 利昂的压比Pk/P0<10・方法：为达到较低的蒸发温度，釆用两级或多 级压缩制冷循环4. 2两级压缩帝J冷循环 :::•• •1）循环流程：蒸发器的制冷剂蒸汽P° t低，压级压缩机戸皿一中间 冷却器一高压级压缩机Pk -冷凝器Pk2）分类：中间完全冷却方式，冷却到饱和蒸汽状态; 中间不完全冷却方式，未冷却到饱和蒸汽状态.一级节流，Pk-*P0两级节流，Pk-Pm-P0压缩过程为两级压缩，其他与单级相同:韜第££男黔翁爐气豎g剂蒸气 热蒸气 被“却冷魔压 力下过 热蒸气双级制冷_ 系统组成.两台压缩机双机双级系统—台压缩机，— 高、低压气缸单机双级系统：气缸数比常为1:3或1:2中间冷一I全冷却 却程度中间完—氐压级排气在中间冷却器中被冷却到中 间压力下的饱和温度。
如氨系统中间不完—氐压级排气与中间冷却器中的蒸气混和, 全冷却 被冷却到某一过热点如氟利昂系统4.2. 1 一级节流，中间完全冷却两级压缩制冷循环中何7⑹H ffl（G及统僚理图.1缩机一圾节浇.中问5fc全冷却的呵饭圧编糸伉原理田乳相庄的p—4图循环过程蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气（状态1）, 被低压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热蒸气 （状态2 ）,然后进入同一压力的中间冷却器，在 中冷器内被冷却成干饱和蒸气（状态3）・中压干 饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的 过热蒸气（状态4 ）,随后进入冷凝器被冷凝成液 体（状态5 ）・然后分成两路，一路经膨胀阀节流 降压后（状态8）进入中间冷却器，大部分液体从 另一路进入中间冷却器的盘管内过冷（状态6 ）, 成为过冷液体，进入第二个节流阀，节流后进入蒸 发器热力计算有关计算公式: ①单位制冷量q°, ②理论比功3③质量流量口尬二①轴功率 Pe=Qmwo/nk>⑤ 实际输气量：Qvs=qm vx,⑥ 理论输气量qvh= qvs/入，⑦ 理论性能系数COP°=①°’（Pd+P G）热力计算实际性能系数coPs =cop0/ (P D/n⑨中间冷却器:低压级排气放热量+液体过冷放热量=节流后的低压液体吸热量单位制冷量：q0= hx-h8= h1-h768低压级压缩机的理论比功：3°d ■人2一虬 低压级压缩机的质量流量： 4犷。
0©=6（）/（ hrh7） 低压级压缩机的轴功率：^eD=（lmD W OD^ 口 kD / （hj-hj） F| 沙低压级压缩机的实际输气量：Qvsd "3广％]/（ hrh7）低压级压缩机的理论输气量：^vhD=^VsD^ 入 D=①（jV]/ （虬-h?） X °热力计算 •:• •高压级压缩机的理论比功：oo0G = h4 —h3 中间冷却器的热平衡关系：q^hz+q^D gf） + （q^-qj h5=qmGhs高压级压缩机的制冷剂流量：口犷禺叫）①（）/（ h3"h5）（ hif）高压级压缩机的轴功率：PeG=qmG 3 og/ 口 辺=① 0 ①?"?）（h^-hj） / （hj-h7）（hj—h5）r） kG热力计算高压级压缩机的实际输气量：Qvsg =^mGv3=<^>o（h2-h7） v3/ （hj-hp （h3-h5） 高压级压缩机的理论输气量：^vhG^^vsG^ 入 G=e（）（hj-h7）V3/ （hj-hp（hj-h5）入 G 理论循环性能系数：C0P0=O0/ （gmD W 0D+qmG w 0G）实际循环性能系数：C°Po=eo/（qml）3 od/ n kD+（lmG W OG^ k（P热力计算冷凝器热负荷：^k^mG（h4s"h5） h4s=h3"（h4"h3^ □ iG制冷量:e（rqVhD D 热力计算①中间冷却器的热平衡关系:液体过冷放热量=节流后的低压液体吸热量QmG = QmD（h3-h8）/（h3-h6）②3与4混合的热平衡关系：两股气体的冷=混合后气体的焙h4=h3+ (h3-h6) (h2-h3) / (h3-h8)SD2 r 4F10A熨双狡压增鼠利昂制冷装置系统图4.2.3两级压缩二级节流制冷循环二级节流中间完全冷却制冷循环b)二级节流中间不完全冷却制冷循环b)中间补气A 4图4 9 朗级爪缩炳级节济制冷机组p-h W图4 8两级压编两级节流制冷机组系统图A-两级圧缩机出一冷凝掘；C— 级节流元件;r>-气液分离器；E- •级节诜兀件下一蒸发器（€） «0«杆式制冷忙縮机工件廉理⑹嗫气 » TI 4. 3.2中间压力的确定1）压缩机已确定时理论输气比E = qvhC /q“产定值作图法：① 选若千t为中间温度，分别进行热力计算, 得相应的£ .② 作K =f（tB）曲线，得到已知的E对应的4. 3・2中间压力的确定2)未确定压缩机时，按制冷系数最大原则确定;① 人=应② 选若干t为中间温度，分别进行热力计算，得相应的COP③ 作COP0=f(tm)曲线，得COP0 max对应的一作图法3）对于氨制冷剂的双级系统用拉塞公式确定最佳中间温度：tn=0. 4tk+0. 6t0+3 *C式中，\ , /述一分别表示中间温度，冷凝温度和蒸 发温度例4-2按制冷系数最大原则确定中间温度；例4-3 作图法确定中间温度.根据我国冷藏库的生产实践，当蒸发温度®=- 28 --40-C范围内时，容积比與常取0. 33- 0. 5之 间，即Qvsd・1： 3 ~ 1： 2.在长江以南地区宜取大 些.合理容积比的选择还应结合考虑其他经济指标. 配组双级压缩机的容积比可以有较大的选择余地. 如果采用单机双级压缩机，则它的容积比是既定的, 容积比占的值通常只有0. 33和0. 5两种.4. 3. 3温度变动时制冷机的特性1.变工况特性(1)蒸发温度的变化对中间压力的影响：① 随着切的升高，压力Pk和Pm都不斷升高，但Pk升 高得快；② 随着5的升高，压力比TTd和兀G都不断下降，但 兀G下降快；③ 随着切的升高，压力差(pk-pB )减小，(P.-P。 ) 先逐渐增大而后逐渐减小.4. 3. 3温度变动时制冷机的特性te E不变，t°变化to t V, 4 , q0 t , 9f , copfPk/Pm«3, PeG最大，按其值选高压级压缩机电机, 低压级压缩机电机按运行工况选配.4.4复叠式制冷机循环4.4.1复叠式制冷机循环系统1）单工质多级压缩循环的局限性需要低温时，t°过低，造成的危害：① 循环性能差.② 蒸发器压力低，易渗入空气.③ 制冷剂凝固.④ 吸气阀片因压差小无法开启.若采用低温工质，①冷凝压力过高.②超过临界点.2）解决方法低温制冷剂在常温下无法冷凝成液体，因此釆馬 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 式制冷复叠式制冷循环由两个（或数个）不同制冷剂工作的单级（或多级） 制冷系统组合而成.4. 4. 1复叠式制冷机循环系统低温剖分:「压缩机；D-冷凝器；G-节流阀；E-烝发器 高温部分：B-压缩机；C-檜赫器；D-蒸发器；F-节流阀复盍式压缩工作«个单级糸统勿L成的父代八制“由两个单级系统组成的复叠式制冷机挣却水制冷循环系统b)T・s图4. 4. 1复叠式制冷机循环系统2 ）系统、原理及组成复捡式压缩制冷系统通常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：釆用中温制冷剂，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。 4. 4. 1复叠式制冷机循环系统3）介绍D-8低温箱中温制冷剂（R22）,低温制冷剂（R13）t°=-85 --90C, 增设气-液热交换器，水冷却 器、膨胀容器.为获得-110 - -140C的低温采用三元复叠式制 冷机循环系统.图4-16 D—K型低沒箱塩餐式制冷机糸统“那分：】一圧编机・2・油分离器，3--冷礙器冷醫薫发器。
