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1、制冷原理与设备第三节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,3.1 采用多级蒸气压缩式制冷循环的原因3.1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的局限性,1.冷凝压力 tk 环境温度、冷却介质温度 蒸发压力 t0 用户要求（制冷系统的用途）2.用户要求蒸发温度 蒸发压力 压缩比（pk/p0）压缩机输气系数下降；3.pk/p0增大导致 压缩机排气温度升高，润滑条件变坏；耗功增加，制冷量下降，制冷系数降低。,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；蒸发温度-37,单级蒸气压缩条件：,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,3.1
2、.2 采用多级蒸气压缩制冷循环的必要性（1）降低压缩机的排气温度（2）降低压力比（3）减少节流损失,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,3.2 双级蒸气压缩工作原理,3.2.1 压缩过程 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（分为两种情况中间完全冷却为饱和蒸气和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,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
3、，分别为高压级和低压级。一级节流：供液的制冷剂液体直接由冷凝压力节流至蒸发压力。二级节流：一级节流至中间压力，二级节流至蒸发压力。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。,3.2.2 双级蒸气压缩类型,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,一、一级节流中间完全冷却循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,二、一级节流中间不完全冷却循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,三、二级节流中间完全冷却循环
4、,图3-4二级节流中间完全冷却制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,四、二级节流中间不完全冷却循环,图3-5二级节流中间不完全冷却制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,五、氨泵供液的双级压缩制冷循环 图3-6氨泵供液的一级节流中间完全冷却制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,3.3.1 制冷剂与循环形式的选择双级压缩制冷循环通常应使用中温制冷剂。目前广泛使用的制冷剂是R717、R22和R502。R717常采用一级节流中间完全冷却形式，R22、R502常采用一级节流
5、中间不完全冷却形式。对采用回热循环有利的R12、R502等制冷剂，就采用中间不完全冷却的循环形式；对采用回热循环形式不利的制冷剂（如R717），则应采用中间完全冷却的循环形式。,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,3.3.2 中间压力与中间温度的确定 选配压缩机时中间压力的确定选配压缩机时，中间压力pm的选择，可以根据制冷系数最大这一原则去选取，这一中间压力pm又称最佳中间压力。按压力的比例中项确定中间压力,式中Pm,Po和Pk分别为中间压力、蒸发压力和冷凝压力,单位MPa,R717：0.951R22：0.90.95,中间冷却器,结构,连接,作用：1.降低低压级压缩机排出的
6、气体温度，以避免高压级过高的排气温度；2.使高压液体在节流前得到过冷，以提高系统制冷能力，减少节流过程产生的闪发气体；3.起到油分离器的作用，它可将由低压级压缩机带出的润滑油，通过改变流动方向、降低流速、洗涤和降温作用分离出来，并由放油管排出。设计：1.中间冷却器直径=0.5 ms 2.中间冷却器蛇形盘管冷却面积,中间冷却器,1.一级节流中间完全冷却氨系统,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,3.3.3制冷循环的热力计算,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,1.一级节流中间完全冷却氨系统1）单位质量制冷量：q0h1h8 kJ/kg2）单位容积制冷量：qv
7、q0/v1 kJ/m33）单位冷凝热负荷：qkh4h5 kJ/kg4）低压级单位理论压缩功：w0dh2h1 kJ/kg5）高压级单位理论压缩功：w0gh4h3 kJ/kg6）低压级制冷剂的质量流量：qmdQ0/q0 kg/s,qmdh2+qmd(h5h7)+(qmgqmd)h5=qmgh3,7）高压级制冷剂的质量流量：,8）制冷系数：,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,2.一级节流中间不完全冷却氟利昂系统,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,1）单位质量制冷量：q0h1h8 kJ/kg2）单位容积
8、制冷量：qvq0/v1 kJ/m33）单位冷凝热负荷：qkh4h5 kJ/kg4）低压级单位理论压缩功：w0dh2h1 kJ/kg5）高压级单位理论压缩功：w0gh4h3 kJ/kg6）低压级制冷剂的质量流量：qmd Q0/q0 kg/s,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,7）高压级制冷剂的质量流量：,8）制冷系数：,3.3.4 双级蒸气压缩式制冷循环的比较分析（1）中间不完全冷却循环的制冷系数要比中间完全冷却循环的制冷系数小（2）在相同的冷却条件下，一级节流循环要比二级节流循环的制冷系数小 1）一级节流可依靠高压制冷剂本身的压力供液到较远的用冷场所，适用于大型制冷装置。
9、2）盘管中的高压制冷剂液体不与中间冷却器中的制冷剂相接触，减少了润滑油进入蒸发器的机会，可提高热交换设备的换热效果。3）蒸发器和中间冷却器分别供液，便于操作控制，有利于制冷系统的安全运行,3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析,3.4 复叠式制冷循环定义由两个（或数个）不同制冷剂工作的单级（也可以是多级）制冷系统组合而成。3.4.1 采用复叠式制冷循环的原因 双级压缩制冷的局限性:1受制冷剂凝固点的限制(不能太低)2对制冷循环压力比的限制 3双级压缩制冷受蒸发压力过低的限制,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,复叠式压缩制冷系统通常由
10、两个单级压缩循环组成，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。,复叠式压缩工作原理,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,低温制冷剂,高温制冷剂,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,表3-1 复叠式制冷循环的组合型式与制冷温度和制冷剂种类的关系,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,自然复叠制冷（用二元或多元非共沸制冷剂）,第3节
11、双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,第3节 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环,思考题1.为什么单级压缩制冷压缩机的压力比一般不应超过810？2.双级蒸气压缩式制冷循环的形式有哪些？3.一级节流与二级节流相比有什么特点？中间不完全冷却与中间完全冷却相比又有什么特点？4.双级蒸气压缩式制冷系统制冷剂与循环形式如何选择？5.双级蒸气压缩式制冷循环需要确定的主要工作参数有哪些？6.如何确定最佳中间压力？7.蒸发温度、冷凝温度以及容积比的变化对中间压力各有何影响？8.什么是复叠式制冷循环？为什么要采用复叠式制冷循环？,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
