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
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- 36
- 80 低温 高温
0. 1685 0. 1126
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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
双级压缩,与复叠式制冷循环
为什么？
当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机 的压力比增大，排气温度上升，
用户要求蒸发温度↘ →蒸发压力↘ →压力比 （pk/p0）↗ 压缩机输气系数下降； 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。
蒸发温度降低对单级制
冷循环的影响：
1．节流损失增加，制冷
当冷凝温度为 40℃，蒸发温度为 -30℃时，单级氨压缩机 即使在等熵压缩的情况下，排气温度已高达 160℃，显然 它已超过了规的最高排气温度为150℃的限制。
采用两级压缩的原因 １.压缩机的输气系数λ大大降低，且当压缩比 ≥20时，λ＝0 。 ２.压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大 为降低。 ３.压缩机的功耗增加，制冷系数下降。 ４.必须采用高着火点、高粘度的润滑油，因为 润滑油的粘度随温度升高而降低。 ５.被高温过热蒸气带出的润滑油增多，增加了 分油器的负荷，且降低了冷凝器的传热性能。 总上所述，当压缩比过高时，采用单级压缩 循环，不仅是不经济的，而且甚至是不可能的。
4、低压压缩机每压缩1kg蒸气所消耗的理论功
5、为了在低温下制得冷量 Q0 ，除了低压压缩机消耗能量外，高压压缩 机也要消耗一定的能量。高压压缩机消耗的单位理论功是
高压压缩机的制冷剂流量qmg 大于低 压压缩机的制冷剂流量 qmd ，它可 以根据中间冷却器的热平衡关系计算 出来。由图可知：
6、冷凝器热负荷
余隙容积
二、余隙容积的影响
生产量：
有效吸气容积：
p2 p1
V V1 V4
容积效率：
Vc V V 1 Vh Vh
1
1 n
余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增压比越
2.4双级压缩和复叠式制冷解析
4.吸排气阀门动作困难，这些阀门一般是弹簧片结构，它们 的动作实际也依赖一个微小的压力差，但是吸气压力过低 时练这个条件也很难满足，造成阀片动作困难，无法吸气。
5.临界温度限制。如果使用低温制冷剂，则上述问题可以解 决，但是低温制冷剂临界温度太低，无法在常温下液化。
六、复叠式制冷循环原理
复叠式制冷一般使用两个制冷系统，在高 温系统里使用沸点温度高的制冷剂，在低 温系统里使用沸点温度低的制冷剂，高温 系统中制冷剂的蒸发是为了吸收低温系统 中制冷剂冷凝放出的热量，只有低温系统 中制冷剂蒸发向被冷却对象吸热。这种系 统叫做复叠式制冷系统，它既可以获得较 低的蒸发温度和合适的蒸发压力，又可以 向环境放热。
⑶压力比的增大将导致压缩机排气温度升高， 汽缸壁的温度随之升高。这一方面会使吸 入的制冷剂蒸气温度升高，比体积增大， 减少了压缩机吸气量；另一方面排气温度 和汽缸温度过高，会使得润滑油变稀甚至 部分碳化，导致压缩机润滑状况恶化，严 重影响压缩机正常运行。
由于以上原因，单级压缩机压缩比不宜过大。 一般使用氨作为制冷剂的活塞式压缩机压缩 比最大为8，使用氟利昂作为制冷剂的螺杆 式压缩机压缩比最大不能超过10，而使用离 心式压缩机时，压缩比最大不能超过4。这 样的话，在冷凝温度跟环境温度差不多的情 况下，单级压缩机可以达到的蒸发温度通常 为-20℃~-30℃，最多不超过-40℃.主要的原 因是考虑多方面因素，其中最关键的因素是 系统压缩过程不是绝热过程，当压缩比过大 的情况下，势必出现压力值变大现象，而这 个时候温度也会突生，在温度高的状态下， 对压缩机的冷冻油以及冷媒有分解，炭化的 问题，所以为了保证系统安全与可靠，系统 运行过程中的压缩比不能超过10.
4)采用多级压缩制冷循环，可提高制冷循环 中的节流效应，减少节流损失，提高制冷效 率。
5.临界温度限制。如果使用低温制冷剂，则上述问题可以解 决，但是低温制冷剂临界温度太低，无法在常温下液化。
六、复叠式制冷循环原理
复叠式制冷一般使用两个制冷系统，在高 温系统里使用沸点温度高的制冷剂，在低 温系统里使用沸点温度低的制冷剂，高温 系统中制冷剂的蒸发是为了吸收低温系统 中制冷剂冷凝放出的热量，只有低温系统 中制冷剂蒸发向被冷却对象吸热。这种系 统叫做复叠式制冷系统，它既可以获得较 低的蒸发温度和合适的蒸发压力，又可以 向环境放热。
⑶压力比的增大将导致压缩机排气温度升高， 汽缸壁的温度随之升高。这一方面会使吸 入的制冷剂蒸气温度升高，比体积增大， 减少了压缩机吸气量；另一方面排气温度 和汽缸温度过高，会使得润滑油变稀甚至 部分碳化，导致压缩机润滑状况恶化，严 重影响压缩机正常运行。
由于以上原因，单级压缩机压缩比不宜过大。 一般使用氨作为制冷剂的活塞式压缩机压缩 比最大为8，使用氟利昂作为制冷剂的螺杆 式压缩机压缩比最大不能超过10，而使用离 心式压缩机时，压缩比最大不能超过4。这 样的话，在冷凝温度跟环境温度差不多的情 况下，单级压缩机可以达到的蒸发温度通常 为-20℃~-30℃，最多不超过-40℃.主要的原 因是考虑多方面因素，其中最关键的因素是 系统压缩过程不是绝热过程，当压缩比过大 的情况下，势必出现压力值变大现象，而这 个时候温度也会突生，在温度高的状态下， 对压缩机的冷冻油以及冷媒有分解，炭化的 问题，所以为了保证系统安全与可靠，系统 运行过程中的压缩比不能超过10.
4)采用多级压缩制冷循环，可提高制冷循环 中的节流效应，减少节流损失，提高制冷效 率。
制冷原理及设备4
4.4复叠式制冷循环 • 两级复叠制冷循环
4.4复叠式制冷循环 • 复叠式制冷循环性能指标计算 qmd=(Q0d+△Q0d)/q0d qmg=(Q0g+△Q0g)/q0g
4.4复叠式制冷循环 • 复叠式制冷循环系统运行特性分析
①两级复叠制冷循环中间温度的确定 使循环的制冷系数最大； 各级压缩机的压比大致相等。 ②复叠式制冷循环的应用温度范围 所能达到的最低温度； 循环的经济性。
4.4复叠式制冷循环 • 复叠式制冷循环系统运行特性分析
④循环型式、工作参数和变工况特性
4.4复叠式制冷循环 • 复叠式制冷循环系统运行特性分析
⑤提高复叠制冷循环性能指标的措施 选取合理的换热温差； 设置低压级排气冷却器； 采用气－气热交换器； 设置气－液热交换器（回热器）； 低温级设置膨胀容器； 复叠式制冷系统的启动特性。
第四章
• • • •
两级压缩和复叠制 冷循环
绪论 两级压缩一级节流循环 两级压缩制冷循环的运行特性分析 复叠制冷循环
4.1概述
为获取低温而采用两级压缩或复叠制冷循环 的原因： ①单级压缩蒸气制冷循环压比的限制； ②制冷剂热物理特性的限制。 • 一般获取－60℃以上的低温，采用中温制 冷剂的两级压缩制冷循环，常用的制冷剂 有：R717、R22、R502等；
第十八届国际制冷、空调、供 暖、通风及食品冷冻加工展览会
2007.4.4～2007.4.6
广州琶洲展馆开幕
有大约900个单位参展，每个单位都 有详细的信息，这给大家以后找工作提供 了一个很好的渠道，知道有哪些单位可以 去，如何联系。
4.2.3两级压缩一级节流制冷循环 的性能指标计算 • 一级节流中间不完全冷却循环 混合过程的热平衡关系为： (qmg-qmd)h10+qmdh2=qmgh3; h3=[qmgh10+qmd(h2-h10)]/qmg=h10+(h10-h5)/(h10h6)*(h2-h10) ⑻高压级压缩机单位理论功：wg=h4-h3; ⑼高压级压缩机实际功：Peg=qmgwg/ηg; ⑽高压级压缩机理论排气量：Vhg=3600qvg/λg;
两级压缩与复叠式制冷循环PPT课件
第29页/共47页
• 例4-2 • 例4-3 • 思考题:4-1, 4-3, 4-4
4.3.3 温度Biblioteka 动时制冷机特性tk, ξ不变而t0发生变化时: • t0升高, v1减小, q0增大, Q0增大,ε提高; • t0下降则相反;
• 电机选配:高压级电机按最大功率工况选配,低压级 电机可按它投入运行时的工况选配(为什么? )
1
1 c( m 1) 0
(1 c )m (1 0.048 )1.04 24.7
c
0.048
当tk=40℃, pk=15.269 bar , 故最低蒸发压力
po
pk
15.269 0.618bar 24.7
与之对应的to=-50.5℃，这就是此时蒸发温度的 极限值
第1页/共47页
单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的 冷凝压力由环境介质（如空气或水）温度决 定
第13页/共47页
170 系列氨压缩机 组
机组在冷凝温度≤ 40 ℃， 蒸发温度单级 +5 ℃∼30 ℃，双级 -25 ℃∼45 ℃的范围内工作。
广泛应用于国民经济各部 门中需要实现人工制冷的场 合，如石油、化工、制药等 工业产品的生产、国防、科 研方面的低温试验、食品的 低温加工贮藏和运输，工厂、 医院及公共场所等大型建筑 的空气调节等。
4 ） 低 压 级 单 位 理 论 压 缩 功 ： w0d ＝ h2 － h1 kJ/kg
ε56o k））JP/低高okdQg压O压Po级g级制单M冷R位d剂h理2M的论Rh质d1压量h1M缩流Rhg功量8Mh 4：：Rg h3MMwRR0ddghh＝＝33 Qhhh0864
－ /
h q
3 0
kg/s
二、复叠式压缩工作原理
• 例4-2 • 例4-3 • 思考题:4-1, 4-3, 4-4
4.3.3 温度Biblioteka 动时制冷机特性tk, ξ不变而t0发生变化时: • t0升高, v1减小, q0增大, Q0增大,ε提高; • t0下降则相反;
• 电机选配:高压级电机按最大功率工况选配,低压级 电机可按它投入运行时的工况选配(为什么? )
1
1 c( m 1) 0
(1 c )m (1 0.048 )1.04 24.7
c
0.048
当tk=40℃, pk=15.269 bar , 故最低蒸发压力
po
pk
15.269 0.618bar 24.7
与之对应的to=-50.5℃，这就是此时蒸发温度的 极限值
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单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的 冷凝压力由环境介质（如空气或水）温度决 定
第13页/共47页
170 系列氨压缩机 组
机组在冷凝温度≤ 40 ℃， 蒸发温度单级 +5 ℃∼30 ℃，双级 -25 ℃∼45 ℃的范围内工作。
广泛应用于国民经济各部 门中需要实现人工制冷的场 合，如石油、化工、制药等 工业产品的生产、国防、科 研方面的低温试验、食品的 低温加工贮藏和运输，工厂、 医院及公共场所等大型建筑 的空气调节等。
4 ） 低 压 级 单 位 理 论 压 缩 功 ： w0d ＝ h2 － h1 kJ/kg
ε56o k））JP/低高okdQg压O压Po级g级制单M冷R位d剂h理2M的论Rh质d1压量h1M缩流Rhg功量8Mh 4：：Rg h3MMwRR0ddghh＝＝33 Qhhh0864
－ /
h q
3 0
kg/s
二、复叠式压缩工作原理
第四章双级压缩式和复叠式制冷循环
1)降低了压缩机的排气温度。 2)降低了压缩机的增压比。 3)减少了节流损失(由于膨胀阀之前的制冷剂已充分过冷，节流后制冷剂湿 饱和蒸气的于度较小)。
五．带有经济器(省功器)的压缩制冷循环
在螺杆式和离心式压缩机制冷循环中，为了获得较低的蒸发温度或提高循 环的制冷系数，常常使用经济器(省功器)，其与双级压缩制冷循环具有类 似的效果。 (1)带有经济器的螺杆式压缩机制冷循环 利用螺杆式压缩机结构上的特点， 在气缸的适当位置开设补气孔口，在同一个气缸中进行两次吸气过程，与 设置在机组上的经济器相连，组成带有经济器的螺杆式压缩机制冷系统， 螺杆式压缩机的压缩过程增加中间补气后，单级压缩变成了双级压缩。
qVd
Q0 v1 qmd v1 h1 h9
Q0 v1 d h1 h9 d qVd
4、低压级压缩机的理论输气量(m3／s)为
qVthd
5、低压级压缩机所消耗的轴功率Ped(kW)为
Ped
qmd w0 d
kd
Q0 h2 h1 h1 h9 kd
如上图所示，假设中间冷却器外壳具有良好的绝热性能，不考虑中间冷却 器与外界的传热，则
一级节流中间不完全冷却的双级压缩氟利昂制冷系统
三．两级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环
两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图
1、制冷量为Qo(kW或kJ／s)时，低压压缩机的质量流量(kg／s)为
q md
Q0 Q0 q0 h1 h9
12、冷凝器热负荷
Qk qmg (h5 h6 )
13、理论循环制冷系数 0
Q0 q md w0 d q mg wog h1 h9 h8 h9 h2 h1 (h5 h4 ) h8 h6
五．带有经济器(省功器)的压缩制冷循环
在螺杆式和离心式压缩机制冷循环中，为了获得较低的蒸发温度或提高循 环的制冷系数，常常使用经济器(省功器)，其与双级压缩制冷循环具有类 似的效果。 (1)带有经济器的螺杆式压缩机制冷循环 利用螺杆式压缩机结构上的特点， 在气缸的适当位置开设补气孔口，在同一个气缸中进行两次吸气过程，与 设置在机组上的经济器相连，组成带有经济器的螺杆式压缩机制冷系统， 螺杆式压缩机的压缩过程增加中间补气后，单级压缩变成了双级压缩。
qVd
Q0 v1 qmd v1 h1 h9
Q0 v1 d h1 h9 d qVd
4、低压级压缩机的理论输气量(m3／s)为
qVthd
5、低压级压缩机所消耗的轴功率Ped(kW)为
Ped
qmd w0 d
kd
Q0 h2 h1 h1 h9 kd
如上图所示，假设中间冷却器外壳具有良好的绝热性能，不考虑中间冷却 器与外界的传热，则
一级节流中间不完全冷却的双级压缩氟利昂制冷系统
三．两级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环
两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图
1、制冷量为Qo(kW或kJ／s)时，低压压缩机的质量流量(kg／s)为
q md
Q0 Q0 q0 h1 h9
12、冷凝器热负荷
Qk qmg (h5 h6 )
13、理论循环制冷系数 0
Q0 q md w0 d q mg wog h1 h9 h8 h9 h2 h1 (h5 h4 ) h8 h6
制冷技术第六章__双级和复叠式
h3) (h5 h3 h6
h
7
)
]MR1
Hale Waihona Puke h2 h3 h7 h6
M R1
h2 h7 (h3h6 )(h1
h7)
0
(kg/s)
(6 4)
则低压级压缩机的理论耗功率Pth1为
Pth1
M R1 (h
2
h1)
h2 h1
h1 h7
0
(6 5)
第一节 双级蒸气压缩制冷循环
第六章 双级和复叠式蒸气压缩制冷
第一节 双级蒸气压缩制冷循环
一、概述 空调用的制冷技术，单级压缩制冷就可满足，但在冷库制冷中， 当结冻间的库房温度要求保持-23℃时，其蒸发温度必须达到-33℃ 左右。而单级压缩制冷其蒸发温度只能达到-25～-30℃左右，这是 因为对活塞式压缩机来说，其压缩机的压力比Pk/Po不能太大。对 R717其压力比Pk/Po≤8，对R12或R22其压力比Pk/Po≤10。对于R12和 R22，其蒸发温度低于-30℃时将采用双级压缩制冷。 双级压缩有双机双级压缩和单机双级压缩之分。所谓双机压缩 是由两台不同的压缩机（即低压压缩机和高压压缩机）来完成双级 压缩，而单机双级压缩是由一台压缩机上设有低压缸和高压缸来完 成双级压缩的。
h3)
(6 6)
(6 - 7) (6 8)
第一节 双级蒸气压缩制冷循环
【例题6-1】 双级氨压缩制冷循环，如图6-1，蒸发温度为-40℃， P0=0.07171MPa，冷凝温度为30℃，PK=1.16693MPa，冷凝器出口为饱和液。中间压力 P=φ ，饱和温度为-10.1℃。如果蒸发器出口为饱和蒸气（一般制冷剂为氨时，压缩 机吸入的蒸气应有5～8℃的过热度，但希望不低于-40℃），t7=-5℃(一般t7 比t6高 5～8℃)，求该循环的理论制冷系数。
复叠式制冷原理
复叠式制冷原理
《复叠式制冷原理》
一、什么是复叠式制冷原理
复叠式制冷原理是指在复叠式制冷机的制冷过程中，使用不同的温度气体来实现制冷的原理。
通常情况下，复叠式制冷机使用两种气体，即低温气体和高温气体，通过将低温气体和高温气体分别充入两个制冷系统中，分别通过制冷系统来改变气体的温度，从而实现制冷的效果。
二、复叠式制冷原理的工作原理
复叠式制冷原理的工作原理主要是分别在低温气体制冷系统和
高温气体制冷系统中设置两组换热器和一台压缩机，分别用来把低温气体和高温气体压缩成高压气体，再分别将高压气体通过换热器中的制冷剂快速蒸发，使其升温，而低压气体通过另一组换热器快速冷却，使其降温，从而实现将较高温度的气体和较低温度的气体分别降温到所需的温度，从而实现制冷的目的。
三、复叠式制冷原理的优势
1、制冷效果更好：复叠式制冷原理可以利用同一台压缩机来实现两组制冷系统，从而分别将低温气体和高温气体分别降温，这样可以比单组制冷系统更有效地实现制冷的效果。
2、降低成本：复叠式制冷原理并不需要额外的压缩机，只需要一台压缩机，这样可以大大降低成本。
3、使用简单：由于只用一台压缩机，因此在设置和操作复叠式
制冷系统时要相对简单，也更容易控制。
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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。