双级压缩和复叠式制冷原理
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双级压缩式和复叠式制冷循环
Q0 Q0 q0 h1 h8
Q0 v1 h1 h8
1 n pm d 0.94 0.085 1 p0 0.1
4、低压级压缩机吸入的制冷剂体积流量(m3／s)为
qVd qmd v1
5、低压级压缩机的理论输气量(m3／s)为
ig
h4 s 为高压级压缩机的实际排气比焓。 式中，
二、一级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环热力计算
1、 单位质量制冷量q0(kJ／kg)为
q0 h1 h9
2、低压级压缩机制冷剂的 质量流量qmd(kg／s)为
q md
Q0 Q0 q0 h1 h9
3、低压级压缩机吸入的制冷剂体积流量(m3／s)为
为了获得比较低的温度（－40～－70℃），同时 又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围 内，就要采用多级压缩循环。
氨：绝热指数较大，排气温度较高，氨单级 压缩的压力比一般不超过8； 氟里昂：绝热指数相对较小，单级压缩的压 力比一般也不希望超过10。 不同冷凝温度时单级压缩所能达到的最低蒸 发温度如下表所示。
qVthd
Q0 v1 d h1 h8 d
qVd
R717，n=1.28；R12，n=1.13；R22，n=1.18。
6、低压级压缩机所消耗的轴功(kW)为
Ped
qmd w0 d
kd
Q0 h2 h1 h1 h8 kd
不考虑中间冷却器与外界的传热，如右图所 示的中间冷却器的热平衡图
qmd h2 qmd (h5 h7 ) (qmg qmd )h6 qmg h3
q mg (kg／s)为 7、高压级压缩机的制冷剂质量流量
双级复叠制冷系统原理
双级复叠制冷系统原理1.低温压缩级：制冷剂从低温蒸发器进入低温压缩机，经过压缩后成为高温高压气体。
该气体通过低温冷凝器，在与冷却介质（如水）的热交换中，释放热量，冷却并变为高温高压液体。
2.高温压缩级：高温高压液体由低温冷凝器进入高温压缩机，在高温环境下进行压缩。
该过程会使制冷剂的温度和压力进一步升高，变为更高温高压的气体。
3.高温冷凝级：高温高压气体进入高温冷凝器，通过与冷却介质的热交换，释放热量，冷却并变为高温高压液体。
4.高温膨胀级：高温高压液体通过高温膨胀阀，进入高温蒸发器。
在高温蒸发器中，制冷剂通过与待冷物体的热交换，吸收热量并蒸发，从而实现制冷效果。
同时，制冷剂的温度和压力降低，成为低温低压气体。
5.低温膨胀级：低温低压气体通过低温膨胀阀，进入低温蒸发器。
在低温蒸发器中，制冷剂再次与待冷物体进行热交换，吸收更多的热量并蒸发。
同时，制冷剂的温度和压力进一步降低，成为低温低压气体。
通过双级复叠制冷系统，制冷剂在两个级别的蒸发器中循环工作，每个级别分别负责不同温度范围的制冷任务，从而实现更低的制冷温度。
整个系统呈现级联的结构，通过不同级别的压缩机和冷凝器，实现了对制冷剂的逐级升压和冷凝，以及对制冷剂的逐级减压和蒸发，从而实现制冷效果。
然而，双级复叠制冷系统也存在一些挑战，如对于系统的控制和操作要求较高，需要保证两个级别的制冷剂流量和压力的均衡，以及制冷剂在两个蒸发器中的分配和再循环。
此外，系统的建设和维护成本相对较高，需要更多的设备和管道，以及复杂的控制系统。
总之，双级复叠制冷系统通过两个级别的压缩机和冷凝器，以及两个级别的蒸发器和膨胀阀，实现了更低的制冷温度。
该系统适用于需要更低温制冷的领域，但也面临着控制和操作复杂、建设和维护成本较高等挑战。
两级压缩与复叠式制冷方式的比较
0. 6355
- 13
- 18
- 24
- 65 低温 高温
0. 0407 0. 0379
0. 4478 0. 0909
21. 098 18. 913
62. 894 32. 301
0. 7253 0. 7498
0. 4431 0. 6133
0. 5817 0. 7325
0. 4399 0. 6396
4. 33
第 3 期 程有凯等 :两级压缩与复叠式制冷方式的比较 · 6 9 ·
4. 08
0. 853
1. 2497
0. 5252
- 15
- 20
- 27
- 70 低温 高温
0. 0576 0. 0612
1. 2283 0. 1213
25. 422 23. 968
108. 299 43. 836
0. 6614 0. 6925
0. 2212 0. 5529
0. 5620 0. 6746
0
- 28
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- 36
- 80 低温 高温
0. 1685 0. 1126
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37. 980 34. 284
0
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0. 6919
Байду номын сангаас
0
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04.两级压缩和复叠式制冷循环讲解
根据制冷系数最大这一原则去选取最佳中间压力。
（1）按几何比例中项确定中间压力：
根据确定的冷凝压力Pk、和蒸发压力Po，按下式确定：
（2）按拉塞（A.Rasl）公式确定中间温度：
根据确定的冷凝温度Tk、和蒸发温度To，按下式确定：
（3）按诺模图确定中间温度： 诺模根据拉塞公式制作了 诺模图，可以很方便地查找中 间温度。 值得注意的是：诺模图和 拉塞公式一般只适用于氨为制 冷剂的系统。实际循环的制源自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
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，通过热力计算去确定中间压力。 按一定间隔选择若干个中间温度，按所选温度分别进行循环的 热力计算，求出不同中间温度下的理论输气量的比值，与给定的高、 低压压缩机的理论输气量比值进行比较，用试凑法来确定中间压力。
（1）按几何比例中项确定中间压力：
根据确定的冷凝压力Pk、和蒸发压力Po，按下式确定：
（2）按拉塞（A.Rasl）公式确定中间温度：
根据确定的冷凝温度Tk、和蒸发温度To，按下式确定：
（3）按诺模图确定中间温度： 诺模根据拉塞公式制作了 诺模图，可以很方便地查找中 间温度。 值得注意的是：诺模图和 拉塞公式一般只适用于氨为制 冷剂的系统。实际循环的制源自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
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，通过热力计算去确定中间压力。 按一定间隔选择若干个中间温度，按所选温度分别进行循环的 热力计算，求出不同中间温度下的理论输气量的比值，与给定的高、 低压压缩机的理论输气量比值进行比较，用试凑法来确定中间压力。
制冷原理与设备(第4章两级压缩制冷循环)
qmg
(h2
h3) (h5 h3
h7 ) (h3 h6
h6 )
qmd
h2 h3
h7 h6
qmd
中冷器热平衡方程
因为 h5=h6 h7=h8
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
高压级吸入的质量流量：
qmg
(h3
h2 h7 h6 )(h1
h7 )
Q0
3）系统的总耗功率
Pth = Pthd
4.2.1一级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
1、流程和特点 （多了压缩机，节流阀和中间冷却器）
1）由冷凝器流出的液体分为两路：
a.经膨胀阀1节流至Pm进入中冷器， 利用它的吸热来冷却低压级排气 和盘管中高压液体。蒸发了的蒸 汽同低压压缩机排气一起进入高 压级；
b.液体在中冷器盘管中被冷 却后，经膨胀阀2节流到P0， 在蒸发器中蒸发制冷。
2）.制冷剂To↓Po↓，如R12 to=-67℃, Po=0.149bar 空气易渗入 系统，破坏循环正常运行。
3）Po↓V1↑qv↓，势必要求压缩机体积流量很大。
2、.使用条件
4）对制冷循环压力比的限制 5）受活塞式压缩机阀门结构特性的 限制
－60~－80℃ －80~－100℃ －100～－130℃
度和蒸发温度，单位均为℃。
– 上式不只适用于氨，在－40～40℃温度范围 内，对于R12也能得到满意的结果。
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
• 4.3.3 温度变动时制冷机特性
• 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。 • 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
两级压缩以及复叠式制冷原理
一级节流中间不完全冷却循环
4
冷凝器
中间 冷却器
膨胀阀 5'
4' 膨胀阀
5
1
蒸发器
T 3
高压 Tk
压缩机
2'
T0
2
低压 压缩机
k
4
4' 5'
6
5
3' wc
q0
pk 3
pk' 2 2' p0
1
S
Pm = Pk P0
图7示出的SD2-4F10A型两级压缩氟里昂制冷机系统
就是按图4-4a所示的一级节流中间不完全冷却循环所
《制冷原理与技术》讲义
第七讲 两级压缩及复 叠式制冷原理
陈江平 上海交通大学制冷研究所
1、采用两级压缩的原因
单级压缩压缩比为10时最低蒸发温度
制冷剂
冷凝 温度 （°C）
30
35
40
45
50
R717 -30.5 -27.3 -24.4
R12
-37.2 -34.2 -31.5
R22
-36.8 -33.8 -31.1 -28.3 -25.4
图7 SD2-4F10A两级压缩氟里昂制冷系统图 A－低压压缩机；B－高压压缩机；C１、C２－油分离器；D－冷凝器；E－过滤干燥器；F－中间冷却器；
G－蒸发器；H－气液分离器；I１、I２－热力膨胀机；J１、J２－电磁阀
3、两级压缩的热力计算
两级压缩制冷机进行循环的热力计算时，首先要对制冷工质及循环型式加 以选择，然后 确定循环的工作参数，按上节所述方法进行具体的计算。 两级压缩制冷机应使用中温制冷剂，这是因为受到在低温时系统中蒸发压力不能太低 ，在常温下冷凝压力又不允许过高及应能够液化的限制。通常应用较为广泛的是R717、 R22、R290等。 中间冷却的方式是与选用的制冷剂的种类密切相关的。对采用回热有利的制冷剂如 R290等采用中间不完全冷却循环型式，同样可使循环的制冷系数有所提高。但为了降低高 压级的排气温度，也可选用中间完全冷却的循环型式。对采用回热循环不利的制冷剂如氨 等，则应采用中间完全冷却的循环型式。 对于蒸发温度较低的两级压缩循环，通常都增加回热器，其目的并不在于提高制冷系 数，而是为了提高低压级压缩机的吸气温度，改善压缩机的工作条件。 两级压缩循环工作参数的确定与单级压缩循环是相似的，即根据环境介质的温度和被 冷却物体要求的温度，考虑选取一定的传热温差，即可确定循环的冷凝温度和蒸发温度。 至于中间温度（或中间压力）如何确定是两级压缩循环的特有问题，中间压力选择是否恰 当，不仅影响到经济性，而且对压缩机的安全运行也有直接关系。
第4章 两级压缩和复叠式制冷循环
qvsD =qmDv1=Φ0v1/( h1-h7) 低压级压缩机的理论输气量：
qvhD=qvsD/λD=Φ0v1/(h1–h7)λD
高压级压缩机的理论比功：ω0G = h4 -–h3 中间冷却器的热平衡关系：
qmDh2+qmD(h5-h7)+(qmG-qmD)h5=qmGh3 高压级压缩机的制冷剂流量:
热力计算
冷凝器热负荷：
Φk=qmG(h4s-h5) 制冷量：
h4s=h3–(h4–h3)ηiG
Φ0=qvhDλD(h1-h7)/v1
一级节流，中间不完全冷却两 级压缩制冷循环
一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环
循环过程
工作过程： 从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机
吸入，压缩到中间压力并与中冷器出来的干饱和蒸 汽在管路中进行混合，使从低压机排出的过热蒸汽 被冷却后再进入高压压缩机，经压缩到冷凝压力并 进入冷凝器，冷凝后的高压制冷剂液体进入了中冷 器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸 发器出来的低温低压蒸汽进行热交换，使从中冷器 蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后 经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。
热力计算
高压级压缩机的实际输气量： qvsG =qmGv3=Φ0(h2-h7)v3/(h1-h7)(h3-h5)
高压级压缩机的理论输气量： qvhG=qvsG/λG=Φ0(h2-h7)v3/(h1-h7)(h3-h5)λG
理论循环性能系数： COP0=Φ0/(qmDω0D+qmGω0G)
实际循环性能系数： COP0=Φ0/(qmDω0D/ηkD+qmGω0G/ηkG)
压焓图分析
图中1—2：低压压缩机的压 缩过程；
2—3：低压级排气在中间 冷却器中的冷却过程；
qvhD=qvsD/λD=Φ0v1/(h1–h7)λD
高压级压缩机的理论比功：ω0G = h4 -–h3 中间冷却器的热平衡关系：
qmDh2+qmD(h5-h7)+(qmG-qmD)h5=qmGh3 高压级压缩机的制冷剂流量:
热力计算
冷凝器热负荷：
Φk=qmG(h4s-h5) 制冷量：
h4s=h3–(h4–h3)ηiG
Φ0=qvhDλD(h1-h7)/v1
一级节流，中间不完全冷却两 级压缩制冷循环
一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环
循环过程
工作过程： 从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机
吸入，压缩到中间压力并与中冷器出来的干饱和蒸 汽在管路中进行混合，使从低压机排出的过热蒸汽 被冷却后再进入高压压缩机，经压缩到冷凝压力并 进入冷凝器，冷凝后的高压制冷剂液体进入了中冷 器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸 发器出来的低温低压蒸汽进行热交换，使从中冷器 蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后 经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。
热力计算
高压级压缩机的实际输气量： qvsG =qmGv3=Φ0(h2-h7)v3/(h1-h7)(h3-h5)
高压级压缩机的理论输气量： qvhG=qvsG/λG=Φ0(h2-h7)v3/(h1-h7)(h3-h5)λG
理论循环性能系数： COP0=Φ0/(qmDω0D+qmGω0G)
实际循环性能系数： COP0=Φ0/(qmDω0D/ηkD+qmGω0G/ηkG)
压焓图分析
图中1—2：低压压缩机的压 缩过程；
2—3：低压级排气在中间 冷却器中的冷却过程；
制冷原理与装置-两级压缩、复叠式课件
二、两级压缩一级节流中间完全冷却制冷循环
1、循环系统图
2、循环热力过程在T-S 图和 lgp-h 图上的表示:
1－2和3－4为低压级和高压级的压缩 机压缩过程。 2－3为低压级压缩机排气在中间冷 却器内的冷却过程。 4－5为高压级压缩机排气在冷凝器内 的冷却和冷凝过程。 5－7为中间冷却器节流阀的节流过程。 7－3为部分制冷剂液体在中间冷却器 内的蒸发过程。 点3为中间冷却器内的蒸气与低压级压 缩机排出的过热蒸气进行热交换后的 混合状态。 5－8为另一部分制冷剂液体在中间冷 却盘管内过冷的过程。 8－9为过冷液体的节流过程。 9－0为制冷剂液体在蒸发器内的蒸发过程。 0－1为制冷剂蒸气在低压级压缩机吸气管 中的过热过程。 中间冷却器盘管中高压液体过冷后的温度 一般应较中间冷却器温度高 3 ~ 5 C
2. 循环过程在lgp-h图上的表示： 该循环系统高温级制冷剂为 R22 ，低温级制冷剂为R13。 高温级和低温级工况分别为 tkg 35 C, t0 g 35 C 和 tkd 30 C t0d 85 C 。蒸发器工作的低温室 内得到的低温为 80 C 高温级制冷循环为 0 1 2 3 4 5 0 低温级制冷循环为0-1-2-3-4-5-0 ，冷凝蒸发器作为R13 冷凝和 R22 蒸发的热交换设备，传热 温差的选取范围为 5 ~ 10 C ，一般取 t 5 C 。高低温级分别设回 热器目的在于增大循环的单位制冷量和提高压缩机吸气温度，改善 压缩机的工作条件。低温级压缩机排气管设置套管式水冷却器，旨 在降低其排气温度，减少冷凝蒸发器中的冷凝热负荷（即减少高温 级循环的制冷量）。膨胀容器的设置，对保证低温级系统避免超压 和安全顺利的启动运行有重要意义。两部分分设的油分离器，可以 有效地防止润滑油进入热交换器，减小传热热阻。
第四章双级压缩
积比是既定的，容积比的值通常只有0.44和
0.5两种。
4.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热 力计算及运行特性分析
2.中间压力与中间温度的确定 • （1）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。确定最佳中间压力pm常用的方 法有公式法和图解法。
• 两级压缩制冷机的工况变动时的一些特性：
– ① 随着t0的升高，压力pc和pm都有不断升高，但 pm升高得快；
– ② 随着t0的升高，压力比σH和σL都不断下降， 但σH下降快；
– ③ 随着t0的升高，压力差（pc-pm）减小，（pm-pe） 先逐渐增大而后逐渐减小。
• 4.4 复叠式制冷循环
–
高压级制冷剂的质量流量为
高压级压缩机的理论功率为
qm g
qmd
h2 - h7 h3 - h5
P0g
qm gw0g
Q0
h2 - h7 h4 - h3 h3 - h5 h1 - h8
4.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热 力计算及运行特性分析
• 4.3.4 制冷循环的热力计算
– 理论循环制冷系数为
0
4.2.1 双级蒸气压缩式制冷循环基本类型
1.一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 2.一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
3.两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环
4.两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
5.两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环
第4章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
–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。
0.5两种。
4.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热 力计算及运行特性分析
2.中间压力与中间温度的确定 • （1）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。确定最佳中间压力pm常用的方 法有公式法和图解法。
• 两级压缩制冷机的工况变动时的一些特性：
– ① 随着t0的升高，压力pc和pm都有不断升高，但 pm升高得快；
– ② 随着t0的升高，压力比σH和σL都不断下降， 但σH下降快；
– ③ 随着t0的升高，压力差（pc-pm）减小，（pm-pe） 先逐渐增大而后逐渐减小。
• 4.4 复叠式制冷循环
–
高压级制冷剂的质量流量为
高压级压缩机的理论功率为
qm g
qmd
h2 - h7 h3 - h5
P0g
qm gw0g
Q0
h2 - h7 h4 - h3 h3 - h5 h1 - h8
4.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热 力计算及运行特性分析
• 4.3.4 制冷循环的热力计算
– 理论循环制冷系数为
0
4.2.1 双级蒸气压缩式制冷循环基本类型
1.一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 2.一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
3.两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环
4.两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
5.两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环
第4章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
–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。
第四章双级压缩
1）单位质量制冷量： q0＝h1－h8 kJ/kg ）单位质量制冷量： 2）单位容积制冷量： qv＝q0 / v1 kJ/ m4 ）单位容积制冷量： 3）单位冷凝热负荷： qk＝h4－h5 kJ/kg ）单位冷凝热负荷： 4）低压级单位理论压缩功： w0d＝h2－h1 kJ/kg ）低压级单位理论压缩功： 5）高压级单位理论压缩功： w0g＝h4－h4 kJ/kg ）高压级单位理论压缩功： 6）低压级制冷剂的质量流量： MRd＝Q0 / q0 kg/s ）低压级制冷剂的质量流量： h −h M =M 7）高压级制冷剂的质量流量： ⋅ (h − h ) ）高压级制冷剂的质量流量： h −h Q M ε = = P +P M (h − h ) + M (h − h ) 8）制冷系数： ）制冷系数：
4.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热 力计算及运行特性分析
2.中间压力与中间温度的确定 • （1）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。确定最佳中间压力pm常用的方 法有公式法和图解法。 – 1）公式法
• 4 m1=m6=m5-m3’-m3’’
• 5 m3=m1+m3’+m3’’ • =m1(h2-h6)/(h3-h5)
4.2.5.4热力计算
• • • • • • • • (1) 单位质量制冷量q0=h1-h0 （2） 低压压缩机流量m1=Q0/q0 （3） 高压压缩机流量m3= m1（h2-h6） （h3-h5） （4） 单位质量低压比功W0L=h2-h1 （5） 低压压缩机耗比功N0L=m1*（h2-h1） （6） 单位质量高压比功W0H=h4-h3 （7） 高压压缩机耗功N0H=m3*W0H
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2.氟利昂制冷系统：pk/p0 ≥ 10； 最低蒸发温度＝-37℃
三、双级压缩工作原理
压缩过程分两阶段进行:
低压级压缩
高压级压缩
蒸发压力
中间压力
冷凝压力
三、双级压缩工作原理
➢ 双级压缩分两阶段进行:
低压级压缩
高压级压缩
蒸发压力
中间压力
冷凝压力
➢ 双级压缩工作过程：
1.来自蒸发器的低温制冷剂蒸气（压力为Po）先进入低
六、工作参数的确定
1. 中间温度和中间压力的确定 制冷系数最大的原则——最佳中间压力 常用方法：公式法、图解法、容积比插入法
公式法
①比例中项公式法（适用于初步估算）
pm p0 pk
R717:φ=0.95 ~ 1; R22: φ=0.9 ~ 0.95;
六、工作参数的确定
公式法
②拉塞经验公式法:
tm=0.4 tk + 0.6 t0 + 3 适用于：
-40~ 40℃，R717、R40等制冷剂
六、工作参数的确定
2. 高压级压缩机吸气温度和节流前制冷剂液体温 度的确定
• 中间完全冷却，吸气温度即为中间温度 • 中间不完全冷却，吸气温度≤-15℃过热蒸气 • 制冷剂液体从中间冷却器出液温度比中间温度
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
四、双级压缩类型
1、按压缩机
双机双级：两台压缩机，分别为高压级和低压级。
（配组式双级系统）
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
思考：中间冷却器的作用？
五、双级压缩工作过程
1. 一次节流中间完全冷却
中间冷却过程：2-3、5-7、6-3, 6-3吸收的热量等于2-3和5-7所释放的热量？
问题 h3 h6 ？(h5 h7 ) (h2 h3 )
五、双级压缩工作过程
1. 一次节流中间不完全冷却
思考：与一级节流中间完全冷却系统的区别？
制冷技术与工程应用
第2章
双级压缩和复叠式制 冷原理
主要内容
双级蒸气压缩式制冷 复叠式蒸气压缩制冷
一、为什么要采用双级压缩？
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；
四、双级压缩类型
3、按中间冷却方式
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：将低压级排气冷却，未达到饱和(过热蒸气)。 中间不冷却：低压级排气直接进入高压级压缩机，未冷却。
中间冷却方式的选择主要与制冷剂的性质有关。 （1）采用过热循环有利的制冷剂，R12、R134a等，采用中间不完全冷却
高3~7 ℃，R717取小值，氟利昂取大值
六、工作参数的确定
例： 某氨制冷系统，冷凝温度40℃，蒸发温度-30℃， 低压级压缩机吸气温度-25℃
问：其中间温度为： tm=0.4 tk + 0.6 t0 + 3=1℃ 高压级压缩机吸气温度为：t3= tm = 1℃ 中间冷却器出液温度为： t7= tm +3=4℃
工作原理
压焓图
1）单位质量制冷量： q0＝h1－h8 kJ/kg
2）单位容积制冷量： qv＝q0 / v1 kJ/ m3
3）单位冷凝热负荷： qk＝h4－h5 kJ/kg
4）低压级单位理论压缩功： w0d＝h2－h1 kJ/kg
五、双级压缩工作过程
1. 一次节流中间不完全冷却
中间冷却过程：6-9和5-7
问题 h5 h7 ？ h9 h6
五、双级压缩工作过程
结构：1）氨用中冷器
2）氟利昂用中冷器
2、作用：
1）降低低压级压缩机排出的气体温度， 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；
5）高压级单位理论压缩功： w0g＝h4－h3 kJ/kg
6）低压级制冷剂的质量流量： MRd＝Q0 / q0
78））高制压冷级系制数冷：εo剂 P的odQ质OPo量g 流M量Rd h：2MMRhd1Rgh1MMRhRgd8hhh423
h7 h5
h3
kg/s
七、双级压缩热力学计算
1. 一级节流中间完全冷却——氨系统
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。
∴单级压缩有局限性
一、为什么要采用双级压缩？
获得更低的蒸发温度 压缩机压缩比不过大 保证制冷循环效率不下降
采用双级或多级压 缩
二、什么条件下采用双级压缩？
1.氨制冷系统：pk/p0 ≥ 8； 最低蒸发温度＝-25℃；
思考：其压焓图如何绘制？
七、双级压缩热力学计算
1. 一级节流中间完全冷却——氨系统
工作原理
压焓图
1）单位质量制冷量： q0＝h1－h8 kJ/kg
2）单位容积制冷量： qv＝q0 / v1 kJ/ m3
3）单位冷凝热负荷： qk＝h4－h5 kJ/kg
4）低压级单位理论压缩功： w0d＝h2－h1 kJ/kg
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。
六、工作参数的确定
a. 确定工作参数 双级压缩的热力计算 b. 确定各状态点的状态参数
c. 计算制冷循环的性能指标
确定工作参数： 除了t0、tk、Q0，还需要中间参数以及一些其他参数
方式有利。 （2）采用过热循环不利的制冷剂，R717，采用中间完全冷却。 （3）R22介于上述两者之间，为简化系统设备，采用中间不完全冷却。 （4）冷藏运输装置，为简化系统和设备，采用中间不冷却。
四、双级压缩类型
氨 系 统
氟 利 昂 系 统
应用 工作过程 热力学计算
五、双级压缩工作过程
1. 一次节流中间完全冷却
。
（单机双级压缩机）
3
2
高 压 级
低 压 级
4
1
6
5
7
8
四、双级压缩类型
2、按节流级数 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。
与系统大小、设备形式有关。 一级简单，且可实现远距离或高层冷库的供液，应用广泛； 二级主要用于离心式制冷系统和多个蒸发温度的大型系统。
三、双级压缩工作原理
压缩过程分两阶段进行:
低压级压缩
高压级压缩
蒸发压力
中间压力
冷凝压力
三、双级压缩工作原理
➢ 双级压缩分两阶段进行:
低压级压缩
高压级压缩
蒸发压力
中间压力
冷凝压力
➢ 双级压缩工作过程：
1.来自蒸发器的低温制冷剂蒸气（压力为Po）先进入低
六、工作参数的确定
1. 中间温度和中间压力的确定 制冷系数最大的原则——最佳中间压力 常用方法：公式法、图解法、容积比插入法
公式法
①比例中项公式法（适用于初步估算）
pm p0 pk
R717:φ=0.95 ~ 1; R22: φ=0.9 ~ 0.95;
六、工作参数的确定
公式法
②拉塞经验公式法:
tm=0.4 tk + 0.6 t0 + 3 适用于：
-40~ 40℃，R717、R40等制冷剂
六、工作参数的确定
2. 高压级压缩机吸气温度和节流前制冷剂液体温 度的确定
• 中间完全冷却，吸气温度即为中间温度 • 中间不完全冷却，吸气温度≤-15℃过热蒸气 • 制冷剂液体从中间冷却器出液温度比中间温度
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
四、双级压缩类型
1、按压缩机
双机双级：两台压缩机，分别为高压级和低压级。
（配组式双级系统）
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
思考：中间冷却器的作用？
五、双级压缩工作过程
1. 一次节流中间完全冷却
中间冷却过程：2-3、5-7、6-3, 6-3吸收的热量等于2-3和5-7所释放的热量？
问题 h3 h6 ？(h5 h7 ) (h2 h3 )
五、双级压缩工作过程
1. 一次节流中间不完全冷却
思考：与一级节流中间完全冷却系统的区别？
制冷技术与工程应用
第2章
双级压缩和复叠式制 冷原理
主要内容
双级蒸气压缩式制冷 复叠式蒸气压缩制冷
一、为什么要采用双级压缩？
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；
四、双级压缩类型
3、按中间冷却方式
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：将低压级排气冷却，未达到饱和(过热蒸气)。 中间不冷却：低压级排气直接进入高压级压缩机，未冷却。
中间冷却方式的选择主要与制冷剂的性质有关。 （1）采用过热循环有利的制冷剂，R12、R134a等，采用中间不完全冷却
高3~7 ℃，R717取小值，氟利昂取大值
六、工作参数的确定
例： 某氨制冷系统，冷凝温度40℃，蒸发温度-30℃， 低压级压缩机吸气温度-25℃
问：其中间温度为： tm=0.4 tk + 0.6 t0 + 3=1℃ 高压级压缩机吸气温度为：t3= tm = 1℃ 中间冷却器出液温度为： t7= tm +3=4℃
工作原理
压焓图
1）单位质量制冷量： q0＝h1－h8 kJ/kg
2）单位容积制冷量： qv＝q0 / v1 kJ/ m3
3）单位冷凝热负荷： qk＝h4－h5 kJ/kg
4）低压级单位理论压缩功： w0d＝h2－h1 kJ/kg
五、双级压缩工作过程
1. 一次节流中间不完全冷却
中间冷却过程：6-9和5-7
问题 h5 h7 ？ h9 h6
五、双级压缩工作过程
结构：1）氨用中冷器
2）氟利昂用中冷器
2、作用：
1）降低低压级压缩机排出的气体温度， 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；
5）高压级单位理论压缩功： w0g＝h4－h3 kJ/kg
6）低压级制冷剂的质量流量： MRd＝Q0 / q0
78））高制压冷级系制数冷：εo剂 P的odQ质OPo量g 流M量Rd h：2MMRhd1Rgh1MMRhRgd8hhh423
h7 h5
h3
kg/s
七、双级压缩热力学计算
1. 一级节流中间完全冷却——氨系统
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。
∴单级压缩有局限性
一、为什么要采用双级压缩？
获得更低的蒸发温度 压缩机压缩比不过大 保证制冷循环效率不下降
采用双级或多级压 缩
二、什么条件下采用双级压缩？
1.氨制冷系统：pk/p0 ≥ 8； 最低蒸发温度＝-25℃；
思考：其压焓图如何绘制？
七、双级压缩热力学计算
1. 一级节流中间完全冷却——氨系统
工作原理
压焓图
1）单位质量制冷量： q0＝h1－h8 kJ/kg
2）单位容积制冷量： qv＝q0 / v1 kJ/ m3
3）单位冷凝热负荷： qk＝h4－h5 kJ/kg
4）低压级单位理论压缩功： w0d＝h2－h1 kJ/kg
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。
六、工作参数的确定
a. 确定工作参数 双级压缩的热力计算 b. 确定各状态点的状态参数
c. 计算制冷循环的性能指标
确定工作参数： 除了t0、tk、Q0，还需要中间参数以及一些其他参数
方式有利。 （2）采用过热循环不利的制冷剂，R717，采用中间完全冷却。 （3）R22介于上述两者之间，为简化系统设备，采用中间不完全冷却。 （4）冷藏运输装置，为简化系统和设备，采用中间不冷却。
四、双级压缩类型
氨 系 统
氟 利 昂 系 统
应用 工作过程 热力学计算
五、双级压缩工作过程
1. 一次节流中间完全冷却
。
（单机双级压缩机）
3
2
高 压 级
低 压 级
4
1
6
5
7
8
四、双级压缩类型
2、按节流级数 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。
与系统大小、设备形式有关。 一级简单，且可实现远距离或高层冷库的供液，应用广泛； 二级主要用于离心式制冷系统和多个蒸发温度的大型系统。