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双级压缩制冷循环原理引言：双级压缩制冷循环是一种高效的制冷循环系统，通过将压缩机分为两级，可以提高制冷系统的性能和效率。
本文将详细介绍双级压缩制冷循环的原理、工作过程以及优点。
一、双级压缩制冷循环的原理双级压缩制冷循环是基于传统的压缩制冷循环的改进。
传统的压缩制冷循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要组件组成。
而双级压缩制冷循环则在传统循环的基础上增加了一个中间冷却器。
双级压缩制冷循环的工作原理如下：1. 第一级压缩：制冷剂从蒸发器进入第一级压缩机，被压缩为高温高压气体。
2. 中间冷却：高温高压气体进入中间冷却器，在此过程中，部分热量被冷却掉，使制冷剂降温。
3. 第二级压缩：冷却后的制冷剂进入第二级压缩机，再次被压缩为更高温高压气体。
4. 冷凝：高温高压气体进入冷凝器，通过散热的方式释放热量，变为高压液体。
5. 膨胀：高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，压力迅速降低，使制冷剂蒸发为低温低压的气体。
6. 蒸发：低温低压气体吸收周围热量，实现制冷效果，并再次进入第一级压缩机，循环往复。
二、双级压缩制冷循环的工作过程双级压缩制冷循环的工作过程可以分为两个阶段：高温阶段和低温阶段。
1. 高温阶段：在高温阶段，制冷剂在第一级压缩机中被压缩，变为高温高压气体。
然后，通过中间冷却器的冷却作用，一部分热量被排出。
之后，制冷剂再次进入第二级压缩机，被再次压缩为更高温高压气体。
最后，高温高压气体进入冷凝器，通过散热的方式释放热量，变为高压液体。
2. 低温阶段：在低温阶段，高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，压力迅速降低，使制冷剂蒸发为低温低压的气体。
低温低压气体吸收周围热量，实现制冷效果。
然后，制冷剂再次进入第一级压缩机，循环往复。
三、双级压缩制冷循环的优点双级压缩制冷循环相比传统的压缩制冷循环具有以下优点：1. 高效能：通过增加中间冷却器，可以减少制冷机组的功耗，提高制冷系统的效率。
2. 节能：利用中间冷却器的冷却作用，可以减少能量的损失，从而达到节能的目的。
双级压缩制冷循环原理集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）双级压缩制冷循环原理一、萨震两级压缩采用的原因制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂（或环境）的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）取决于制冷要求。
由于生产的发展，对制冷温度的要求越来越低，因此，在很多制冷实际应用中，要在高压端压力（冷凝压力）对低压端压力（蒸发压力)的比值（即压缩比）很高的条件下进行工作。
由理想气体的状态方程Pｖ/T≡Ｃ可知，此时若采用单级压缩制冷循环，则压缩终了过热蒸气的温度必然会很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑），于是就会产生以下许多问题。
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。
为了解决上述问题，满足生产要求，实际中常采用带有中间冷却器的制冷循环。
但是，双级压缩制冷循环所需的设备投资较单级压缩大的多，且操作也较复杂。
因此，采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的，一般当压缩比≥８时，采用双级压缩较为经济合理。
二、双级压缩制冷循环的组成及常见形式两级压缩制冷循环，是指来自的蒸气要经过低压与高压压缩机两次压缩后，才进入冷凝器。
并在两次压缩中间设置中间冷却器。
两级压缩制冷循环系统可以是由两台压缩机组成的双机（其中一台为低压级压缩机，另一台为高压级压缩机）两级系统，也可以是由一台压缩机组成的单机两级系统，其中一个或两个汽缸作为高压缸，其余几个汽缸作为低压缸，其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。
两级压缩制冷循环由于节流方式和中间冷却程度不同而有不同的循环方式，通常分为：两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷却和一次节流中间不完全冷却四种两级压缩制冷循环方式。
两级压缩制冷循环工作过程
制冷循环是一种常见的制冷技术，而两级压缩制冷循环是其中一种常用的制冷系统。
它通过两个不同的压缩级别来提高制冷效率，使制冷系统更加节能和高效。
下面我们来详细了解一下两级压缩制冷循环的工作过程。
让我们了解一下两级压缩制冷循环的基本组成。
该系统主要由两个压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
其中，第一级压缩机和冷凝器组成第一级压缩，第二级压缩机和蒸发器组成第二级压缩。
整个系统通过膨胀阀将高压制冷剂膨胀为低压制冷剂，以实现制冷效果。
在工作过程中，制冷剂首先被第一级压缩机压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器散热冷却成为高温高压液体。
接着，高温高压液体通过膨胀阀膨胀为低温低压液体，然后进入蒸发器。
在蒸发器内，制冷剂吸收外界热量蒸发成为低温低压蒸汽，从而起到制冷作用。
而第二级压缩则是在第一级压缩的基础上进一步提高制冷效果。
低温低压蒸汽再次被第二级压缩机压缩成高温高压气体，然后通过蒸发器吸收热量蒸发，完成制冷循环。
两级压缩制冷循环的工作过程中，第一级和第二级压缩机相互配合，使得制冷效果更加显著。
通过两级压缩，制冷系统可以更加高效地实现制冷效果，同时也提高了系统的稳定性和可靠性。
总的来说，两级压缩制冷循环是一种高效节能的制冷系统，通过两个压缩级别的协同作用，实现了制冷效果的提升。
该系统在工业和商业领域得到了广泛应用，为人们的生活和生产提供了便利。
希望通过本文的介绍，能让大家对两级压缩制冷循环有更深入的了解，进一步推动制冷技术的发展和应用。
两级蒸汽压缩式制冷循环
两级蒸汽压缩式制冷循环的实质是将压缩过程分为两个阶段进行，蒸发压力先经过中间压力，再到冷凝压力。
这种制冷循环主要分为单级双级和双机双级两种形式。
在单级双级制冷循环中，使用一台压缩机，气缸一部分为高压级，一部分为低压级。
在双机双级制冷循环中，则使用两台压缩机，分别为高压级和低压级。
在两级蒸汽压缩式制冷循环中，制冷剂的节流级数和中间冷却方式可以根据需要进行选择。
一级节流是指供液的制冷剂液体直接由冷凝压力节流至蒸发压力；二级节流则是经一个阀节流至中间压力，再经另一个节流至蒸发压力。
中间冷却方式有两种，分别是中间完全冷却和中间不完全冷却。
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汽；中间不完全冷却则未将排气冷却到中间压力下的饱和蒸汽。
两级蒸汽压缩式制冷循环常用于中小型制冷系统，可以实现更低的蒸发温度，同时保证制冷循环效率不下降。
在实际应用中，选择哪种中间冷却方式通常由选用的制冷剂种类来决定，氨制冷系统通常采用中间完全冷却，而氟利昂制冷系统则常采用中间不完全冷却。
* 一级节流：冷凝压力固节流到蒸发压力回，容易调节，实际生产中常用一级节流。
*两级压缩采用中间冷却的目的是降低高压级的排气温度，降低压缩机功耗。
①中间完全冷却一一低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却成固中间压力下的干饱和蒸汽温度。
（氨压缩机）②中间不完全冷却一一低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却降低了温度，來达到固中间压力下的干饱和蒸汽温度。
（氟压缩机）2.一级节流中间完全冷却循环这种循环形式被大多数的两级压缩氨制冷系统所釆用。
如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4,进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出來的液体分为两路，一路经膨胀阀A进行节流，节流后降温为6,然后进入中间冷却器吸热，使中间冷却器中來自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体3为中间压力回下的饱和温度回，3作为高压级的吸气经高压级压缩后变成过热蒸汽4,至此构成一个高压级的循环回路；另一路饱和液体5经中间冷却器过冷后变成过冷液7,经膨胀阀B进行节流后变成低压液体8,进入蒸发器汽化制冷，然后变成饱和蒸汽1,在低压级压缩后变成过热蒸汽2,在中间冷却器冷却并与在中间冷却器汽化的蒸汽混合，变成饱和蒸汽了，作为高压级的吸气经压缩后变成高压级排气4,形成另一个循环，这是实现低温制冷的主循环。
如果高压液体不要过冷时，可经过旁通阀直接进入膨胀阀Bo从图（b）可看到，循环3—4一5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的完全冷却（过程2—3）之用。
另一个循环1一2—3一4一5—7—8—1是制取低温冷量用，其制冷剂蒸汽经过高低压级两次压缩、一级节流、中间完 全冷却。
整个制冷系统有三个压力：4-5-7为冷凝压力阿段，也称高压段；8-1为蒸发压力回 段，也称低压段；6-3为中间压力画段，它既是低压级的排气压力，乂是高压级的吸气压力。
（对照P40图2-33两级压缩氨制冷装置） 双级压缩制冷循环分析与计算理想的中间压力应当选择使高压级和低压级所消耗的压缩功的总和为最小值，而制冷系数 达到最大值。
双级压缩式制冷循环2．5两级压缩及复叠式制冷原理 2．5．1采用两级压缩的原因单级压缩在选用合适的制冷剂时，其蒸发温度只能达到-25～-35℃，原因是压缩比0p p k不能再提高了。
因为： （1）↑↓↓→↓→00p p p T ko ，压缩机输气量↓→制冷量↓ （2）↑→0p p k压缩机排气温度↑(↑=↑RT pv )→汽缸壁温↑→吸入蒸汽温度↑→↑v →吸气量↓例如：当蒸发温度-30℃，冷凝温度40℃时，单级氨压缩机排气温度可达160℃以上。
必须作如下限制：① 单级氨压缩机排气温度＜140℃ ② 单级氟压缩机（R12）排气温度＜100℃ ③ 单级氟压缩机（R22）排气温度＜115℃ （3）↑→0p p k偏离理想等熵压缩机过程的程度↑→压缩机效率↓ 我国规定：R717：0p p k ≤8 R12、R22：0p p k≤10 （P38表2-3） 要获得-30～-65℃的蒸发温度，又要符合合适的压缩比，则需要两级压缩制冷。
2．5．2两级压缩制冷循环 1．两级压缩制冷循环的类型k m p p p p 压缩压缩（中间冷却器冷却后）→→→0201总压缩比0201p p p p km •=每一级压缩比≤8～10以下 可分为⎩⎨⎧一级节流两级节流 ⎩⎨⎧中间不完全冷却中间完全冷却* 两级节流：冷凝压力k p 节流到m p 中间压力，再节流到蒸发压力0p* 一级节流：冷凝压力k p 节流到蒸发压力0p ，容易调节，实际生产中常用一级节流。
* 两级压缩采用中间冷却的目的是降低高压级的排气温度，降低压缩机功耗。
① 中间完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却成m p 中间压力下的干饱和蒸汽温度。
（氨压缩机）② 中间不完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却降低了温度，来达到m p 中间压力下的干饱和蒸汽温度。
（氟压缩机）2．一级节流中间完全冷却循环这种循环形式被大多数的两级压缩氨制冷系统所采用。
如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4，进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出来的液体分为两路，一路经膨胀阀A 进行节流，节流后降温为6，然后进入中间冷却器吸热，使中间冷却器中来自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体3为中间压力m p 下的饱和温度m t ，3作为高压级的吸气经高压级压缩后变成过热蒸汽4，至此构成一个高压级的循环回路；另一路饱和液体5经中间冷却器过冷后变成过冷液7，经膨胀阀B 进行节流后变成低压液体8，进入蒸发器汽化制冷，然后变成饱和蒸汽1，在低压级压缩后变成过热蒸汽2，在中间冷却器冷却并与在中间冷却器汽化的蒸汽混合，变成饱和蒸汽了，作为高压级的吸气经压缩后变成高压级排气4，形成另一个循环，这是实现低温制冷的主循环。
如果高压液体不要过冷时，可经过旁通阀直接进入膨胀阀B 。
从图（b ）可看到，循环3—4—5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的完全冷却（过程2—3）之用。
另一个循环1—2—3Pm,tm 旁通阀 43BA621 蒸发器低压级中间冷却器 冷凝器88724 P 0,t 0Pk,tk 165 3 lgPi75高压级（b ）图2-32 两级压缩一级节流中间完全冷却循环（a ）—4—5—7—8—1是制取低温冷量用，其制冷剂蒸汽经过高低压级两次压缩、一级节流、中间完全冷却。
整个制冷系统有三个压力：4—5—7为冷凝压力k p段，也称高压段；8—1为蒸发压力0p 段，也称低压段；6—3为中间压力m p段，它既是低压级的排气压力，又是高压级的吸气压力。
（对照P40图2-33两级压缩氨制冷装置）双级压缩制冷循环分析与计算理想的中间压力应当选择使高压级和低压级所消耗的压缩功的总和为最小值，而制冷系数达到最大值。
进行热力计算时，首先要确定制冷剂和制冷循环工作参数以及中间冷却方式。
双级压缩制冷循环必须使用中温制冷剂。
制冷量是指低压侧蒸发器的制冷量。
当氨系统高低压级容积比为1:2时，其中间压力在0.25MPa左右。
当氨系统高低压级容积比为1:3时，其中间压力在0.34MPa左右。
通常高压级制冷剂流量要大于低压级制冷剂流量。
双级压缩循环工作参数的确定，是根据环境介质的温度和被冷却物体的温度，考虑选取一定的合理传热温差，即可确定冷凝温度和蒸发温度。
热力计算的任务是求出循环的性能指标，如压缩机的输气量、功率和制冷量等。
根据双级压缩一级节流中间完全冷却制冷循环系统的工况图，其热力计算如下：（1）单位质量制冷剂的制冷量q0：q0=ℎ1−ℎ8(kJ/kg)（2）低压级单位质量制冷剂的压缩功W d：W d=ℎ2−ℎ1(kJ/kg)（3）低压级的制冷量为Q0(kW)时，低压级制冷剂质量循环量q md：q md=3600Q0q0=3600Q0ℎ1−ℎ8(kg/ℎ)（4）低压级压缩机的理论功率P d：P d=q md(ℎ2−ℎ1)3600=3600Q0ℎ1−ℎ8∙(ℎ2−ℎ1)3600=Q0(ℎ2−ℎ1)ℎ1−ℎ8(kW)（5）低压级压缩机的轴功率P ed：ηkd=ηi∙ηm式中：ηkd——低压级压缩机的总效率，通常为：0.65~0.72。
ηi——低压级压缩机的指示效率，实际压缩制冷剂气体的效率。
ηm——低压级压缩机的摩擦效率，通常为：0.8~0.9。
P ed=P dηkd(kW)（6）低压级压缩机的排气量V pd：V pd=q md v1λd(m3/ℎ)式中：v1——低压级压缩机吸入蒸气比体积，m3/kgλd——低压级压缩机的输气系数，其数值按相同压缩比时单级压缩机输气系数的90%考虑。
（7）高压级压缩机的制冷剂质量循环量q mg：中间冷却器内的热量平衡与质量平衡关系式为：q mg(ℎ3−ℎ5)=q md(ℎ2−ℎ7)因为ℎ5=ℎ6，ℎ7=ℎ8，所以有：q mg(ℎ3−ℎ6)=q md(ℎ2−ℎ8)（8）高压级压缩机的排气量V pg：V pg=q mg v3λg(m3/ℎ)式中：v3——高压级压缩机吸入蒸气比体积，m3/kgλg——高压级压缩机的输气系数，其数值按相同压缩比时单级压缩机输气系数相同。
（9）高压级单位质量制冷剂的压缩功W g：W g=ℎ4−ℎ3(kJ/kg)（10）高压级压缩机的理论功率P g：P g=q mg(ℎ4−ℎ3)=q md(ℎ2−ℎ8)(36)∙(ℎ4−ℎ3)=3600Q018∙(ℎ2−ℎ8)(36)∙(ℎ4−ℎ3) =Q0(ℎ2−ℎ8)(ℎ3−ℎ6)∙(ℎ4−ℎ3)ℎ1−ℎ8(kW)（11）高压级压缩机的轴功率P eg：P eg=P gkg(kW)式中：ηkg——高压级压缩机的总效率（12）两级压缩制冷系数ε的确定：ε理论=Q0W d q md+W g q mg=Q0(ℎ2−ℎ1)∙3600Q0ℎ1−ℎ8+(ℎ4−ℎ3)∙q md(ℎ2−ℎ8)(ℎ3−ℎ6) =Q0(ℎ2−ℎ1)∙3600Q0ℎ1−ℎ8+(ℎ4−ℎ3)∙3600Q0(ℎ1−ℎ8)(ℎ2−ℎ8)(ℎ3−ℎ6) =13600[(ℎ2−ℎ1)(ℎ1−ℎ8)+(ℎ4−ℎ3)(ℎ1−ℎ8)(ℎ2−ℎ8)(ℎ3−ℎ6)]=(ℎ1−ℎ8)3600[(ℎ2−ℎ1)+(ℎ4−ℎ3)(ℎ2−ℎ8)(ℎ3−ℎ6)]ε实际=Q0W dηkd q md+W gηkg q mg（13）冷凝器热负荷Q k：Q k=q mg(ℎ4−ℎ5)3600(kW)（14）中间压力p m和中间温度t m的确定：理想的中间压力p m可按下式运算：p m=√p k∙p0理想的中间温度t m可按下式运算：t m=√t k∙t0中间温度t m也可用近似式计算：t m=0.6t0+0.4t k+3 (℃)3．一级节流中间不完全冷却循环这种循环形式被大多数的两级压缩氟制冷系统所采用。
如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4，进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出来的液体分为两路，一路经膨胀阀A 进行节流，节流后降温为6，然后进入中间冷却器吸热，使中间冷却器维持在中间温度中使来自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体3为中间压力m p 下的饱和温度m t ，3作为高压级的吸气经高压级压缩后变成过热蒸汽4，至此构成一个高压级的循环回路；另一路饱和液体5经中间冷却器再冷却，过冷后变成过冷液7，经膨胀阀B 进行节流后变成低压液体8，进入蒸发器汽化制冷，然后变成饱和蒸汽1，在低压级压缩后变成过热蒸汽2，2与3＇混合进入高压级，作为高压级的吸气经压缩后变成高压级排气4，形成另一个循环，这是实现低温制冷的主循环。
从图（b ）可看到，循环3—4—5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的不完全冷却（过程2—3）之用。
循环1—2—3—4—5—7—8—1是制取低温冷量用，其制冷剂蒸汽经过高低压级两次压缩、一级节流、中间不完全冷却。
整个制冷系统有三个压力：4—5—7为冷凝压力k p 段，也称高压段；8—1为蒸发压力0p 段，也称低压段；6—3＇—3—2为中间压力m p 段，它既是低压级的排气压力，又是高压级的吸气压力。
如果要确定中间压力m p ，一般取 0p p p k m •=从上式得到的m p ，使高低压级的压缩相等，此情况虽然使制冷系数偏离最佳值，但可使压缩机汽缸工作容积的利用率较高，比较实用。
达到-40～-60℃。
3 Pm,tm 43BA621 蒸发器低压级中间冷却器 冷凝器88724 P 0,t 0Pk,tk 16 5 3＇ lgPi75高压级（b ）图2-34 两级压缩一级节流中间不完全冷却循环（a ）3＇（例如：高低压级组合的一台压缩机中，8个汽缸中，2个作高压级，6个作低压级）（对照P41图2-35两级压缩氟利昂制冷装置）举例：R717，蒸发温度-50℃时对应的饱和压力为0.041MPa，冷凝温度40℃时对应的饱和压力为1.559MPa，则p m=√1.559∙0.041=0.25MPa举例：R22，蒸发温度-70℃时对应的饱和压力为0.0205MPa，冷凝温度40℃时对应的饱和压力为1.5331MPa，则p m=√0.0205∙1.5331=0.177MPa中间压力有点低了。
需采用复叠式制冷系统。
▍采用双级压缩制冷循环的原因由于冷藏、生产及实验等需要，对制冷温度值要求越来越低。
在单级压缩制冷循环中，选择适用的制冷剂，其最低的合理蒸发温度如表4-1。
表4-1 单级压缩合理的最低蒸发温度(单位：℃)如果要获取比表2-1更低的蒸发温度，单级压缩就难以实现了。
这是因为随着蒸发温度的降低，蒸发压力也随之降低，这时，压缩机的压缩比会过高，带来以下的问题：1)压缩比增大，压缩机的吸气量减小，导致制冷量大幅度下降；2)压缩比增大，造成压缩机排气温度升高，汽缸壁的温度也升高，吸气比体积增大，吸气量减少；同时高温使润滑条件恶化，甚至使润滑油裂解，给压缩机的运转带来困难；3)压缩比增大，会使实际压缩过程与理想的绝热等熵压缩过程偏离程度加大，压缩机的效率下降。
