04.两级压缩和复叠式制冷循环教案.ppt

第四章 两级压缩和复叠式制冷循环 4.1 概述 在蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力、蒸 发压力均由冷凝温度和蒸发温度决定。冷凝温度受环境介质(水或空 气)温度的限制，蒸发温度由制冷装置的用途确定。当冷凝温度升高 或蒸发温度降低时，压缩机的压力比将增大。由于压缩机余隙容积 的存在，压力比提高到一定数值后，将会出现以下问题： （1）压缩机的容积系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不 断运行，制冷量却变为零； （2）压缩机排气温度过高，润滑油可能碳化； （3）节流损失增大，单位质量制冷量和制冷系数大为下降。 所以，单级制冷压缩机的压力比一般不应超过8~10，在设计和 使用时都规定了最大压力差限制，如： 以R717为制冷剂时，（Pk-P0）≤1.6MPa； 以R717为制冷剂时，（Pk-P0）≤1.6MPa； 以R12为制冷剂时，（Pk-P0）≤1.4MPa。 同理，单级制冷压缩机的蒸发温度低于一定数值时，也无法达 到制冷的目的，所以也规定了单级制冷压缩机的最低蒸发温度： 因此，当制冷系统的设计压差大于最大压力差限制，或制冷系 统的蒸发温度低于最低蒸发温度时，应采用多级压缩 （活塞式制冷 压缩机多为两级压缩），甚至复叠式制冷。 4. 2 两级压缩制冷循环 两级压缩制冷循环中，制冷剂的压缩过程分两个阶段进行，即使 来自蒸发器的低压制冷剂蒸气P0先进人低压压缩机，在其中压缩到中 间压力Pm，经过中间冷却后再进入高压压缩机，将其压缩到冷凝压力 Pk，最后排入冷凝器中。 两级压缩制冷系统，可以是双机双级型，也可以是单机双级型。 两级压缩制冷循环按中间冷却方式可分为中间完全冷却循环与中 间不完全冷却循环；按节流方式又可分为一级节流循环与两级节流循 环。 4. 1. 1 一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环 所谓一级节流中间完全冷却的两级压缩循环，是指直接将制冷 剂液体由冷凝压力Pk节流至蒸发压力P0，并将低压级的排气完全冷 却到中间压力Pm下的饱和蒸气——常用于两级压缩氨制冷循环。 一级节流中间完全冷却的两级压缩循环热力计算： 两级压缩制冷循环中单位质量制冷量： 低压压缩机每压缩1kg蒸气所消耗的理论功： 设制冷机的制冷量为Q0kW，则低压压缩机的质量流量为： 低压压缩机所需的轴功率： 低压压缩机的实际输气量： 低压压缩机的理论输气量： 高压压缩机消耗的单位理论功： 高压压缩机的制冷剂流量qmG可以根据中间冷却器的热平衡关系计算， 由公式： 从而可求出： 高压压缩机所需的轴功率： 高压压缩机的理论输气量： 高压压缩机的实际输气量： 两级压缩一级节流、中间完全冷却理论循环的制冷系数为： 实际循环的制冷系数为 实际循环的制冷系数为： 冷凝器热负荷： 根据计算出来的qvhG、qvhD选配合适的压缩机，并据Qo和Qk选配蒸发器和冷凝器—称之为设计性计算； 对于已有的两级制冷机可根据它的qvhG、qvhD数值，计算出它的实际制冷量Qo 两级压缩氨制冷机在冷库制冷装置中的实际系统图 4. 2.2 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩循环 与一级节流中间完全冷却循环的主要区别在于低压压缩机的排 气不进人中间冷却器，而是与中间冷却器中产生的饱和蒸气在管路 中混合后进入高压压缩机，因此，高压压缩机吸入的是中间压力下 的过热蒸气——常用于两级压缩氟里昂制冷循环。 一级节流中间不完全冷却循环的热力计算与一级节流中间完全 冷却循环的计算基本上是一样的。 高压压缩机的制冷剂流量仍可由 中间冷却器的热平衡关系求得 。 一级节流中间不完全冷却的两级压缩循环热力计算： 高压压缩机的吸气状态参数点4 的比焓可由两部分蒸气混合 过程的热平衡关系式求得。 两级压缩SD2-4F10A氟里昂制冷机在制冷装置中实际系统图 4.3 两级压缩制冷机的热力计算和温度变动时的特性 4. 3. 1两级压缩制冷机的热力计算 *两级压缩制冷机应使用R717、R22、R290等中温制冷剂，为的是 低温下系统中蒸发压力不会太低、常温下冷凝压力又不会且易于液化。 *对采用回热有利的制冷剂—R22、R290等应选用一级节流中间不完 全冷却循环方式； *对采用回热不利的制冷剂—R717等应选用一级节流中间完全冷却 循环方式。 *两级压缩制冷的热力计算方法与单级压缩制冷的热力计算方法基 本一样。 4. 3. 2 两级压缩制冷机中间压力的确定 1.校核计算： 高、低压级压缩机已定，通过热力计算去确