R744-R717复叠式制冷系统的热力学分析
摘要：本文对R744-R717复叠式制冷系统的热力学特性进行了分析，目的是优化该系统的设计和工艺参数。本文中考虑的设计和工艺参数包括（1）高温氨循环中的冷凝温度、过冷度、蒸发温度和过热度；（2）复叠式换热器中的换热温差；（3）低温二氧化碳循环中的蒸发温度、过热度、冷凝温度和过冷度。基于过冷度、过热度、蒸发温度、冷凝温度和复叠式换热器中的温差建立了多线性的数学表达式，旨在得到最大的COP值，同时，得到了最优化的高温循环蒸发温度和R717与R744的质量流量的比率。
关键词：制冷系统；压缩系统；复叠式系统；氨；二氧化碳；R744；计算；性能；优化1.引言
两级式复叠式制冷系统（见图1）适合于工业应用，尤其适合于食物冷冻间蒸发温度在-30℃—-50℃的超市制冷工业。在此系统中，两个单独的制冷系统由复叠式冷凝器连接在一起。复叠式制冷系统的高温级制冷剂可以由氨（R717）、丙烷（R290）、丙烯（R1270）、乙醇或者R404A来充当。相反，二氧化碳被用于低温级循环。氨是一种易得的自然工质，但是由于其可燃性和毒性，限制了它的应用。丙烷、丙烯和乙醇的缺点是他们具有高度的可燃性。乙醇的蒸发和冷凝压力均低于环境压力，这会导致气体泄露进系统内部。然而，毒性和可燃性所带来的风险可以通过选取合适的用于超市和厂区的高温循环温度将这些风险降到最低。二氧化碳的缺点是当临界温度在31℃时，它的压力就高达7.4MPa，这为管道的设计带来了难度。因此，将二氧化碳用于低温级循环是经济可行的。
传统的直接膨胀低温制冷系统在冷凝器和蒸发器之间存在大的压差，这直接导致压缩机的压缩效率和容积效率的下降。另外，全球变暖所带来的一系列问题促使超市所有者必须采取环保的，能提供更低温度的制冷系统。因此，自然工质在超市制冷工业中的应用引起了大家的注意，尤其是以二氧化碳为低温级循环制冷剂的复叠式制冷系统最为被大家看好。例如，新西兰的奥克兰市将二氧化碳-丙烯复叠式制冷系统用于低温储存食品，虽然复叠式式制冷系统的最初安装费用要比传统R404A的单循环制冷系统高10%，但是这与复叠式系统运行中所带来的经济效益和环境效益相比是微不足道的。很重要的一点是，复叠式制冷系统能够大幅度的降低高温循环段的压缩机排气温度，因而可以增加热效率。同时，如果换热器的尺寸
设计合理的话，还可以降低，高温循环段的蒸发和冷凝温度。目前已经制造出了不同形式的复叠式换热器，有板式的，筛板式的，管壳式的，广泛用于低温和高温循环段。
一些学者已经对两级复叠式制冷系统的热力学性质进行了研究，Lee等人分析认为二氧化碳-氨复叠式制冷系统的最佳热力学点是由低温级二氧化碳的冷凝温度来决定的。Bhattacharyya等人的研究认为低温级二氧化碳的最佳蒸发温度是有该级的热供应量所决定的。Bansal和Jain分别以R717，R290、R1270和R404A为高温循环工质，二氧化碳为低温循环工质的情况下研究指出了最佳的二氧化碳冷凝温度。但是，目前的研究旨在于对二氧化碳-氨复叠式制冷系统的热力学性质进行分析，以获得最佳的氨冷凝温度和制冷剂的流量比率，从而得到最大的COP值。本文采用新的多线性回归分析法，总结出了最大COP值关于高温循环的最佳蒸发温度以及冷凝温度、最佳流量比率、过冷度、过热度、低温级蒸发和冷凝温度、复叠式换热温差的数学表达式。
2.复叠式系统的热力学分析
两级复叠式制冷系统进行热力学分析建立在下面的几点假设之上：
⑴高低温循环的绝热压缩等熵效率均为0.7.
⑵忽略系统管网中的压力损失和热损失。
⑶膨胀阀中进行的是等焓过程。
⑷忽略流动功和势能。
本文使用软件包查询和计算制冷剂的热物理性能，该软件包就是所谓的工程方程求解（EES），其中有内置许多制冷剂的属性功能。在EES软件中，第一个参数的所有内置热物理属性函数是该物质的名称。这种说法是一个字符串，它可以提供一个字符串常量（例如R1$ R2$）或一个字符串变量。许多的热力学函数可以替代套参数。例如，蒸汽的焓函数可以作为温度和压力的函数而被访问。一般情况下，任何有效的参数集可以提供热力学功能。如果焓熵值已知的，但温度或压力是未知的，温度或压力的功能可以被用来计算其各自的值。对于所有的制冷剂以焓和分别为200KJ/kg和1KJ/kg.k作为参考，。其原理图和状态点如图1所示。（此处省略公式及其简单描述）。
计算所用的氨—二氧化碳复叠式制冷系统的热力学点和物质的热力学属性，例如温度、压力、比焓和熵见表1所示。其中R1﹩和R2﹩分别表示已二氧化碳为工质的低温循环和以氨为工质的高温循环。表1中的计算方程式具有计算高低温复叠式循环的一般特性。牵扯到的状态点的值均认为是饱和状态下所对应的值。图2和图3的T-S图和P-h图表示了整个循
环所对应的饱和点，过热度，过冷度。在一定的操作条件下，基于以上的计算流程，最佳的低温循环蒸发温度，最佳的流量比率以及整个循环的最大COP值是整个复叠式制冷系统过冷度、过热度、蒸发温度、冷凝温度和复叠式换热温差的函数。
3.高温循环部分
通过比较两级复叠式制冷系统的高温循环段使用不同制冷剂对系统性能和流量比率的影响可以确定最佳的制冷剂种类。图4和图5显示了分别以乙醇、R717、R290、R1270和R404A 为高温循环的制冷剂，二氧化碳为低温循环制冷的条件下，不同制冷剂对系统COP值的影响。两者唯一不同的地方时过冷度和过热度。在冷凝温度、低温级蒸发温度、复叠温差过热度和过冷度一定的情况下，采用不同的高温级蒸发温度，在图6中可以看出，在过热度和过冷度均为0K时，乙醇的COP最大，R404A的最小。但高温级蒸发温度对R1270和R290的COP值变化的影响不大。但是，0K的过冷度对整个高温循环的参数变化影响较大。一般来说，过热度会降低整个系统的性能。但是，上述制冷剂在高的过热度和过热度情况下（见图7），乙醇的COP值依然最大，R1270和R290次之，整个氨循环的整体性能高于R404A，但是低于其他制冷剂的。
高低温级制冷剂的流量比率随高温级蒸发温度的变化见图8，使用乙醇作为制冷剂需要很高的流量比率，从2.7,到3.1，氨因为具有高的蒸发潜热，因此作为制冷剂需要较低的流量比率（从0.33到0.34），R1270和R290无论在系统的最大COP值和流量比率方面差异都很小。乙醇的质量流率高于氨的，但是其COP值也高于氨的。氨在高的过冷度和过热度的条件下的性能表现要仅次于乙醇，同时，R1270和R290的表现要好于氨，这仅仅是因为在高的过冷度和过热度的条件下，R1270和R290压缩机前蒸汽压力较低所致。
4.结果与讨论
4.1 过热度和过冷度的影响
对不同过冷度和过热度对二氧化碳—氨复叠式制冷系统的两个循环的影响研究，是在保持其他的操作条件不变的条件下进行的。这些操作条件包括：氨的蒸发温度，二氧化碳的蒸发温度，复叠式换热温差，氨的冷凝温度以及压缩机的等熵压缩效率。
4.1.1 过冷度的影响
1.低温循环段的过冷度：保持高温循环的过热度和过冷度在0K的时候，低温循环的过冷度从0K变化到10K（见图9），从图中可以看出高的过冷度能够得到较高的COP。
2.高温循环段的过冷度：保持低温循环的过热度和过冷度在0K的时候，高温循环的过
冷度从0K变化到10K（见图9），从图中可以看出虽然随着过冷度的增大，COP增大，但增大的幅度小于低温段和整个系统的。
3.高低温循环段相同过冷度的影响：在保持两个循环段过热度在0K不变的情况下，过冷度从0K变化到10K（见图9），这直接导致高温循环段的COP的增加，在特定的操作条件下，比参考的COP值（1.28）高了9%。因此，该复叠式制冷系统的最大COP值随着二氧化碳的蒸发温度和整个系统过冷度的变化情况如图10所示。大致的趋势是最大COP随着过冷度的增加而增加，比如，同时，该复叠式制冷系统的制冷剂流量比率也随着二氧化碳蒸发温度的降低而减小（见图11）。但是，过冷度的增加将导致流量比率的上升。
4.1.2 过热度的影响
1.低温循环段过热度：保持高温循环过热度和过冷度均为0K不变，低温循环的过热度从0K变化到20K（见图9）。这导致COP的降低的程度大于整个系统的过热度的降低值。
2.高温循环段的过热度：保持高温循环过热度和过冷度均为0K不变，低温循环的过热度从0K变化到20K（见图9）。他虽然可以增加系统的COP值，但这与低温系统增加的COP 值相比可以忽略。
3. 高低温循环段相同过热度的影响：保持高温循环过热度和过冷度均为0K不变，低温循环的过热度从0K变化到20K（见图9）。过热度对整个系统COP值的影响要大于单个循环的过热度对系统COP值的影响，比如它能使参考COP值降低
4.7%。另一方面，图12显示了复叠冷凝温度在-25℃—0℃变化的时候，系统不同的过热度对最大COP的影响。系统过热度和过冷度对系统的COP提高起相反作用。比如，COP的变化与过热度的变化趋势相反。过冷度从10K变化到20K，COP最大值从0K时的1.34分别下降了2.6%和4.9%。然而，过热度对流量比率的影响和过冷度对其的影响差不多（见图13）。流量比率随着过冷度的升高而增加。
一般地，在特定的操作条件下和等熵压缩效率一定的条件下，在图9中所示，系统的最大COP值被限制与一个狭小的区域内，在区域内，存在一个最大值和最小值。因此，在两个循环中相同的过热和过冷度讲给出系统的平均的COP值。
4.2冷凝温度，蒸发温度，复叠温差的影响。
图14显示了COP值随着低温循环冷凝温度、蒸发温度、高温循环冷凝温度以及复叠换热温差的变化。高温循环冷凝温度从20℃变化到50℃，同时其他温度，如低温循环蒸发温度、复叠换热温差、过冷度和过热度保持不变。低温循环蒸发温度从-25℃变化到-55℃，同时保持高温循环冷凝温度，换热温差、过热度和过冷度不变。接着，换热温差从0℃变化到
10℃，同时保持高温循环冷凝温度，低温循环蒸发温度、过热度和过冷度不变。最后，高温循环蒸发温度从-25℃变化到0℃，同时保持高温循环冷凝温度、换热温差、低温循环蒸发温度、过热度和过冷度不变。正如所期望的，随着冷凝温度和换热温差的上升，COP下降。但是，蒸发温度的上升将引起系统性能的大幅度提高。与此同时，高温循环冷凝温度的曲线显示，存在一个使得COP取最大值的温度值。
上述分析数据还可以应用到分析制冷剂的质量流量比率上（见图15）。流量比率随着领凝温度的上升而升高。然而，它随着低温循环的蒸发温度、冷凝温度、换热温差的升高而降低。这里值得注意的是，换热温差并不是在在所有条件下都能使流量比率下降，这还取决于系统其他的操作条件。
4.3 等熵压缩效率的影响
研究高低温循环等熵效率的变化，需要保持复叠式制冷系统的其他操作条件不变（见图16.17）。然而，两单独循环和整个系统的过热度和过冷度需要从以下三个方面考虑：
1.低温循环等熵效率的变化：保持高温循环冷凝温度、低温循环蒸发温度、过热度、过冷度、高温循环等熵压缩效率不变。从图中分析可知，在所给定的操作条件下，COP随着低温循环的等熵压缩效率的提高而从1.05上升到了1.57，上升幅度达到了50%。
2.高温循环等熵效率的变化：同样的，保持高温循环冷凝温度、低温循环蒸发温度、过热度、过冷度、低温循环等熵压缩效率不变。系统COP值随着高温等熵效率的升高而增大。（增大月50%）。但是，这个上升值与1中的上升值相比可以忽略，这就得出一个结论：在考虑计算系统的COP时，需要合理的选取两循环的等熵压缩效率，近而使问题得到简化。
3.高低温循环具有相同的等熵压缩效率：在低温循环蒸发温度、高温循环冷凝温度、传热温差、两循环的过热度和过冷度保持不变的情况下，高温循环的蒸发温度从0℃变化到-25℃，来研究高温循环蒸发温度对等熵压缩效率的影响。从图17中可以看出，整个系统的COP和不同的等熵压缩效率线几乎都呈线性变化关系。COP的最大值从70%等熵压缩线的1.2分别变化到1.4和1.6，分别上升了80%和90%。最佳的蒸发温度也从70%的-18.6℃上升到80%的-18℃和90%的-17.6℃。
4.4多线性分析（略）
5结论
本文对蒸发温度在-50℃，冷凝温度在40℃的二氧化碳-氨复叠式制冷系统进行了热力学分析。结果表明在相同的操作条件下，乙醇做制冷剂时COP最大，R717次之，R404A最低。
同时，R404A系统的流量比率最高，R717次之。而且，对二氧化碳-氨复叠式制冷系统最佳的复叠蒸发温度、冷凝温度、最佳的COP值、以及最佳的流量比率等参数的分析基于以下结论：
1.过热度的增加会导流量比率的升高，但却会降低系统的COP值。
2.过冷度的增加均会导致流量比率和冷凝温度COP的上升。
3.冷凝温度的上升会导致COP的减小，但会增加制冷剂流量比率。蒸发温度的上升会
导致COP的增大，但会减小制冷剂流量比率。复叠式换热温差的升高均会导致流量比率和冷凝温度COP的减小。
4.等熵压缩效率的升高与系统COP的增加呈线性关系。
5.多线性分析有助于对二氧化碳-氨复叠式制冷系统设计参数和运行参数的优化。参考文献（略）
R744-R717复叠式制冷系统的热力学分析 摘要：本文对R744-R717复叠式制冷系统的热力学特性进行了分析，目的是优化该系统的设计和工艺参数。本文中考虑的设计和工艺参数包括（1）高温氨循环中的冷凝温度、过冷度、蒸发温度和过热度；（2）复叠式换热器中的换热温差；（3）低温二氧化碳循环中的蒸发温度、过热度、冷凝温度和过冷度。基于过冷度、过热度、蒸发温度、冷凝温度和复叠式换热器中的温差建立了多线性的数学表达式，旨在得到最大的COP值，同时，得到了最优化的高温循环蒸发温度和R717与R744的质量流量的比率。 关键词：制冷系统；压缩系统；复叠式系统；氨；二氧化碳；R744；计算；性能；优化1.引言 两级式复叠式制冷系统（见图1）适合于工业应用，尤其适合于食物冷冻间蒸发温度在-30℃—-50℃的超市制冷工业。在此系统中，两个单独的制冷系统由复叠式冷凝器连接在一起。复叠式制冷系统的高温级制冷剂可以由氨（R717）、丙烷（R290）、丙烯（R1270）、乙醇或者R404A来充当。相反，二氧化碳被用于低温级循环。氨是一种易得的自然工质，但是由于其可燃性和毒性，限制了它的应用。丙烷、丙烯和乙醇的缺点是他们具有高度的可燃性。乙醇的蒸发和冷凝压力均低于环境压力，这会导致气体泄露进系统内部。然而，毒性和可燃性所带来的风险可以通过选取合适的用于超市和厂区的高温循环温度将这些风险降到最低。二氧化碳的缺点是当临界温度在31℃时，它的压力就高达7.4MPa，这为管道的设计带来了难度。因此，将二氧化碳用于低温级循环是经济可行的。 传统的直接膨胀低温制冷系统在冷凝器和蒸发器之间存在大的压差，这直接导致压缩机的压缩效率和容积效率的下降。另外，全球变暖所带来的一系列问题促使超市所有者必须采取环保的，能提供更低温度的制冷系统。因此，自然工质在超市制冷工业中的应用引起了大家的注意，尤其是以二氧化碳为低温级循环制冷剂的复叠式制冷系统最为被大家看好。例如，新西兰的奥克兰市将二氧化碳-丙烯复叠式制冷系统用于低温储存食品，虽然复叠式式制冷系统的最初安装费用要比传统R404A的单循环制冷系统高10%，但是这与复叠式系统运行中所带来的经济效益和环境效益相比是微不足道的。很重要的一点是，复叠式制冷系统能够大幅度的降低高温循环段的压缩机排气温度，因而可以增加热效率。同时，如果换热器的尺寸
近期论坛高质量文章不多，人气下降明显，版主积极性明显下降。本人正在进行硕士毕设论文阶段， 目前随着写作的进展，特分享一些里面的经验内容供各位看官评论，希望能尽一份力，为我们的论坛。由于之后本人不再从事本行业，7年来本人经验由论坛来，如今经过思索提炼正在草拟论文，想尽量 把相关精彩之处都借助论文这个方式写出来，写到精彩之处不由得想与论坛各位坛友分享。 （1）知识和经验二者之间的关系。本人毕业后从事制冷设计工作7年，校内时书本上学的各个关键理论好比一个个知识点，而实践经验相当于线。随着毕业后时间的推移，往往各个知 识点会逐渐遗忘，相信记忆再好的人，如果毕业2年内不搞相关工作，最后也仅剩下印象， 甚至忘的精光，因为没有实践经验支撑的理论早晚是会被遗忘的。而随着相关工作的进行， 在实践中，你会发现在研发设计，试验甚至失败中印证了课本上所学的一个个内容，于是 重新捡起来，回归课本、经过思考，才能真正被消化。久而久之，各个关键参数和公式算 法通过实践这条线连成串，经过自己大脑的联想、列举、归纳又横向交织成网，相互验证， 也就形成自己的一套理论体系，很难遗忘了。 （2）（2）蒸发、冷凝温度的确定。有很多人在论坛上问过我蒸发温度和冷凝温度是如何限定的，与环温的关系又是怎样的。很多从事了多年维修的师傅由经验反推理论，常常关注蒸 发、冷凝温度，根据表测得的参数去反推进行系统设计，这其实是错误的。制冷系统的蒸 发温度和冷凝温度是根据热源和热汇温度确定的，而不是相反。而热源、热汇的温度并不 是人为规定的，热源是由被冷却物质所需要的温度决定的，热汇是由放热端所处的环境温 度（冷却水温度）决定的。而我们所能做的，就是根据以上条件设计制冷系统，即根据允 许的换热面积和氟、水、空气侧状况匹配经济性温差进而求得蒸发、冷凝温度。由于很多 种热源、热汇温度下又存在关联或相似性区间，所以我们又把各个热源热汇划分出区间进 行归纳，方便不同区间相关配件的选配，如T1、T2、T3等工况。这里举个例子就是由卡 诺定理，理论上制冷系统的制冷系数为： Snap1.jpg(2.37 KB, 下载次数: 112) 可以看出低温热源温度越高，高温热汇和低温热源温差越小，制冷系数越大。某些厂家为 了提高制冷系数，随意改变工况或为了使蒸发、冷凝温度更接近热源、热汇温度，不惜成 本的成倍加大换热面积从而减小换热温差，这也就是目前小压缩机配大换热器的例子比比 皆是的原因。需要说明的是，确定热源、热汇温度后综合考虑经济性温差进而合理的匹配 换热面积才符合我们科学设计的原则。 （3）压缩机汽缸容积与系统制冷量的关系。在给定的制冷系统里，很多参数都是随着工况变化的，很多人问我设计的根源是什么，从哪出发。这就要首先找到一个不变量。对于一台已有的制冷压缩机来说，在制冷系统中，理论输气量Vh为定值，它也是我们确定工况后进行系统设计的出发点。 Snap1.jpg(2.58 KB, 下载次数: 36) 其中n为压缩机电机转速，对于50Hz的两极电动机来说，转数在2830rpm，i指压缩机汽缸数，Vp为 汽缸容积。具个例子，已知某汽缸标称容积为7.4cc的转子压缩机在T1工况下（To=7.2℃、过热11K;
氨/二氧化碳复叠制冷系统的优越性 CO2制冷剂 CO2属于天然工质，常温下是一种无色、无味的气体。作为制冷工质，CO2具有许多优势。首先，从环境保护的角度讲，CO2的ODP为0，GWP为1，远远小于CFCs和HFCs的，并且在实际中所用的CO2大多为化工副产品，用CO2作制冷剂等于延迟了这些废气的排放，这对环境是有利的。因此，CO2是一种环境友好型工质。其次，从工质的热物理性质来看，CO2与制冷循环和设备相适应。这主要表现在：①CO2的蒸发潜热大，单位容制冷量高(0℃时达到22．6MJ／m)，约为传统制冷剂的5～8倍。②CO2的运动黏度小，并且在低温时也非常小。③导热系数高，液体密度和蒸气密度的比值小，节流后各回路间制冷剂能够分配得比较均匀。CO2这些优良的流动和传热性能，可显著缩小压缩机和系统的尺寸，使整个系统非常紧凑。另外，CO2化学稳定，无毒无害，不可燃，高温下也不会分解出有毒气体，并且CO2价格便宜，容易获取，具有优良的经济性。 NH3制冷剂 NH3与CO2同属于天然工质，其在制冷工业中的使用直至今日已达120年之久。NH3作为制冷剂的优点可以归纳为：①对环境友
好，0DP=0，GWP=0。②具有优良的热力学性质，其单位容积制冷 量较传统的氟利昂制冷剂大，0℃时达到4360 kJ／，这就意味着获得相同冷量的氨制冷系统可以采用较小尺寸的压缩机和换热器，功率消耗也较小。③价格便宜，容易检漏。NH3 制冷剂的最大不足之处是具有中等程度的毒性并且可燃。但由于氨 有强烈的刺激性气味，当空气中浓度达5×10时就能闻到。因此，一旦有微小泄漏就会被及时发现，并且这一浓度远低于氨的着火浓度。另外，氨比空气轻，很容易上升从建筑物顶部逸出室外，氨溶 于水，能很快被水吸收，这一性质可用来消除空气中的氨蒸气，大 大减少事故的发生率。100多年的历史经验表明，氨的事故率是很 低的。其次，氨和普通润滑油不相溶，这给氨制冷机的润滑带来了 困难。蒸发器须采用满液式蒸发器，导致NH的充注量增加。为了解决这一问题，目前已研制出能溶于氨的合成润滑油。 NH3／CO2复叠式制冷系统热力性能分析 NH3/CO2复叠式制冷循环的性能系数C0P与冷凝温度、蒸发温度以及中间温度有关。所谓中间温度是指高温级的蒸发温度和低 温级的冷凝温度，即蒸发冷凝器的平均温度。若低温级的冷凝温度 降低，则低温级的性能系数增大，而高温级的性能系数减小。目前，国内所进行的关于NH3/CO2复叠式制冷系统的热力学模拟计算表明：在同一冷凝温度和蒸发温度下，复叠式两级低温制冷系统存在一个
高低温试验箱复叠式制冷系统的故障判断 1复叠式制冷机组的快速故障判断 1.1 复叠式制冷循环 工业生产和科学实验要求的-60℃～-100℃的低温环境，一般通过复叠式制冷机组实现。图l所示为采用R404A和R23的复叠式制冷系统示意图。它由两个单级压缩系统组成，高温级采用R404A，低温级采用R23为制冷剂，高温级制取了冷量供低温制冷循环冷凝用。可见，复叠式制冷系统是由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀以及许多的设备附件所组成的相互联系而又相互影响的两套的复杂系统。因此，一旦制冷设备出现了故障．不应把注意力仅仅集中在某一个局部或某一级上，而是要对整个系统进行全面检查和综合分析。这就需要实践经验的积累和理论的指导。通过长期实践的总结，摸索出不少检查故障的经验，归纳成复叠式制冷机组的“一看、二听、三摸”快速检修基本方法。 1.2“一看、二听、三摸”的内容 1.2.1一看 就是看压力表和温度表的指示值，看润滑油量看蒸发器与吸气管的结霜情况。 在风冷机组中，高温级高压表指示值为：10~14bar；低压表指示值为：0.5～lbar。低温级高压表指示值为：10～14bar；低压表指示值为；0.8～-0.8bar。在水冷机组中，高温级高压表指示值为：8～12bar；低压表指示值为：0.8～0.5bar。低温级高压表指示值为：lO～14bar；低压表指示值为：0.8~0.5bar。看压缩机曲轴箱内的润滑油应处在油面指示值所规定的范围内波动。 压缩机组的回霜：高低温试验箱工作室内温度在0℃左右时，高级压缩机组的回霜以回到压缩机迸气截止阀时为正常；当温度箱工作室内温度降到-25℃左右时，低级压缩机组的回霜以回到压缩机进气截止阀时为正常，如有差异表明氟利昂注入量少。 高低温试验箱工作室内降温速度，若降温速度比平时正常运转时有显著的减慢则属不正常现象。高温级膨胀阀，从进液口到出液口，中间有明显的霜分界线为正常；分界线在进液口处膨胀阀有堵塞，要对膨胀阀的过滤器进行清洗。 低温级膨胀阀，从进液口到出液口，无中间霜分界线，但霜颗粒细白为正常，霜颗粒粗大为不正常。管路上的尘土，尘土灰白色为正常，尘土中有黑色区，说明有漏油漏气点，要进行维修。视液镜，油箱内液体为白色，说明氟利昂注 入量少，影响降温速度，有少量气泡和无气泡为正常。 1.2.2 二听 是听反映压缩机组的运行情况和反常现象，听压缩机运行的噪音情况，昕膨胀阀的喷流声。冷系统启动和正常运转时，系统发出各种声音，我们可以根据声音的不同，发现系统的故障。 1)在压缩机运转时，可以根据运行声音大小，判断压缩机的负荷大小，冷却是否正常。声音不正常时，及时停机减少故障。 2)在气缸头可以听到阀片的轻微“滴滴”的敲击声和轻微且均匀的“嚓嚓”的摩擦声为正常。 3)“通通”是压缩机液击声，即有大量制冷剂的湿蒸汽或冷冻油进入汽缸，对压缩机害处最大。 4)“嗒嗒”是压缩机内部金属撞击声。压缩机的敲击声从气缸里传出，原因主要有： (1)活塞撞击阀板； (2)活塞销与连杆小头或活塞销座之间的间隙增大； (3)阀片断裂后落在气缸中。 压缩机敲击声从曲轴箱传出有四种可能性。 (1)连杆大头轴瓦与曲轴销之间的配合间隙囚磨损而过大。 (2)前后主轴承与主轴颈之间的配合因磨损而过大。 (3)连杆螺钉螺母松动。 (4)油泵齿轮磨损后有松动。 听膨胀阀内制冷剂流动声，正常时是连续而轻微的“咝咝”声，不连续声音有强有马弓有跳动说明制冷剂量少；没有声音膨胀阀堵死，堵死后停机用开水浇阀，1~2分钟后发出爆发的“咝咝”声为冰堵，制冷剂中有水；没有声音为脏堵或膨胀阀已经坏。 1.2.3 三摸
自然复叠系统与低温制冷 韩润虎 (美国通用信号实验设备公司上海代表处 上海200233) 摘要 自然复叠制冷系统采用混合工质,用一个普通压缩机实现了-150℃甚至更低的温度。与以往采用三级复叠制冷系统的-150℃低温冰箱相比,采用自然复叠系统的低温冰箱减少了两个压缩机及相应的油分离器、干燥过滤器等附件,并使控制系统大为简化,从而提高了系统的整体可靠性。本文将详细介绍自然复叠制冷系统的原理和应用。关键词 自然复叠系统 复叠系统 混合工质 制冷 低温 Autocascade System and Low Temperature Refrigeration Abstract Autocascade refrigeration s ystems are able to make-150℃or even lower temperature with multi-refrigerants and a common https://www.doczj.com/doc/2117570824.html,pared with the similar freezers ever used em-ploying a3-stage cascade systems,-150℃freezers employing autocascade systems cut down two compressors and the related oil separators and drierstrainers,and therefore s implify the control sys-tems and i mprove the reliability of the whole systems.Detailed introduction of the autocascade sys-tems and its application is given in the paper. 一 引言 通常,为了制取-70℃以下的低温,人们选用两级复叠(Cascade)制冷系统(图1 -a)。两级复叠制冷系统将第一级的蒸发器与第二级的冷凝器“复叠”在一起,使第二级的低温制冷剂在-35℃左右冷凝,在-80℃左右蒸发,以获得-80℃左右的温度。同理,人们曾采用三级复叠系统(图1 -b)制取-120℃以下的低温。从理论上讲,可以不断复叠下去,达到人们需要的任意低温。但随着复叠级数的增加,系统的复杂性成倍增加,而效率却在迅速下降。 自然复叠(Autocascade)制冷系统巧妙地利用了多级复叠的制冷原理,用一个普通压缩机在一个系统内实现了-150℃甚至更低温度的制冷,使多级复叠制冷系统大为简化。自然复叠制冷系统也叫多工质制冷系统(MFS,Multi-Refrigerants Sysytem),是本世纪70年代提出的,80年代末美国REVC O公司据此原理研制成功-140℃和-150℃的低温冰箱,并于90年代初投放市场。我国的一些科研单位、大学和医院陆续进口了这种低温冰箱。由于我国的制冷专业教课书等至今未见有关自然复叠制冷系统的系统介绍,影响了自然复叠制冷系统在我国的开发和应用,而RE VCO公司的技术和工艺受到专利保护,因而给这种“采用一个压缩机的-150℃低温冰箱”笼罩了神秘的面纱。 · 59 · 4/1999 制冷学报