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双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环

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2.4双级压缩和复叠式制冷解析

2.4双级压缩和复叠式制冷解析

②一级节流中间不完全冷却的双级 压缩制冷循环
留意该循环和第一种循环的不同点。自行 画出T-S图。
③一级节流中间不冷却的双级压缩 制冷循环，
在冷藏运输以及某些特定的生产工艺制冷工段的制冷装 置中，既要到达低温又要简化制冷系统，这时常承受一次 节流中间完全不冷却两级压缩制冷循环(右图)。这种循环 和前面所述的两级压缩比较，取消了中间却冷却器，因而 系统进一步简化，但这种循环方式不省功，也不能提高循 环的制冷量和制冷系数。
⑶压力比的增大将导致压缩机排气温度上升， 汽缸壁的温度随之上升。这一方面会使吸 入的制冷剂蒸气温度上升，比体积增大， 削减了压缩机吸气量；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 局部碳化，导致压缩机润滑状况恶化，严 峻影响压缩机正常运行。
由于以上缘由，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 状况下，单级压缩机可以到达的蒸发温度通 常为-20℃~-30℃，最多不超过-40℃.主要的 缘由是考虑多方面因素，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 大的状况下，势必消逝压力值变大现象，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牢靠，系 统运行过程中的压缩比不能超过10.
2)每一级的压力比降低，可以提高制冷压缩 机的指示效率，削减实际压缩过程中的不 行逆损失。在有中间冷却的多级压缩中， 可节省循环耗功；降低每一级的排气温度， 保证制冷系统的高效安全运行，如图
3)降低了每一级的压力比，同样也降低了每 级制冷压缩机的压力差，使得制冷机运行的 平衡性增高，机械摩擦损失削减。在设计时， 可简化制冷机构造，降低生产本钱。

制冷技术 第二节双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环

制冷技术 第二节双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
由两个（或数个）不同制冷剂工作的单 （1）受制冷剂凝固点的限制
常用的公式法有比例中项公式法和拉塞经验公式法两种
（也可以是多级）制冷系统组合而成。 图3-10一级节流中间完全冷却的两级压缩制冷系统
（3）压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降。 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。
（2）对制冷循环压力比的限制 由两个（或数个）不同制冷剂工作的单（也可以是多级）制冷系统组合而成。
Po —— 蒸发压力 Ma
（3）受活塞式压缩机阀门结构特性的限 确定最佳中间压力pm常用的方法有公式法和图解法。
（1）受制冷剂凝固点的限制
制 （1）降低压缩机的排气温度
一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环
二、 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
1. 一级节流中间完全冷却循环
图3-10一级节流中间完全冷却的两级压缩制冷系统
2.采用复叠式制冷的原因 （2）降低压力比
图3-10一级节流中间完全冷却的两级压缩制冷系统 中间压力与中间温度的确定
式中： Pm —— 中间压力 Ma Po —— 蒸发压力 Ma
（1）受制冷剂凝固点的限制 二、 双级蒸气压缩式制冷循环基本类型
式中，tm , tk和to分别表示中间温度，冷凝温度和蒸发温度，单位均为℃。 两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
1） 比例中项公式法
按压力的比例中项确定中间压力
pm po pk
式中： Pm —— 中间压力 Ma Po —— 蒸发压力 Ma Pk —— 冷凝压力 Ma

双级压缩和复叠式制冷原理

双级压缩和复叠式制冷原理
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

双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环

双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环

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 • 常用的公式法有比例中项公式法和拉塞经验公式 法两种 。
中间压力与中间温度的确定
[教学内容]
第一节 采用多级蒸汽压缩式制冷的原因 第二节 双级蒸汽压缩式制冷循环 第三节 双级蒸汽压缩式制冷循环的热力计算 第四节 温度变动对双级蒸汽压缩式制冷循环 制冷机特性的影响 第五节 复叠式制冷循环
返回总目录
第一节 采用多级蒸汽压缩式制冷的原因
（一）单级蒸汽压缩式制冷循环的局限性 （二）采用多级蒸汽压缩式制冷循环的特点及 应用
①比例中项公式法
按压力的比例中项确定中间压力
pm=√po*pk
式中Pm ,Po和Pk分别为中间压力、蒸发压力和冷凝压力, 单位MPa。 按式求出的中间压力和制冷循环的最佳中间压力有一定的偏 差。但公式很简单，可用于初步估算。
按温度的比例中项确定中间压力
Tm=√To*Tk
式中Tm ,To和Tk分别为中间温度，蒸发温度和冷凝温度,单位 均为K。
（五）二次节流中间完全冷却双 级蒸汽压缩式制冷循环
二次节流中间完全冷却双级蒸汽压缩式制冷循环的流程图和 lgp-h图
动画演示
二级节流中间完全冷却
（六）二次节流中间不完全冷却 双级蒸汽压缩式制冷循环
二次节流中间不完全冷却双级蒸汽压缩式制冷循环的流程图和 lgp-h图
动画演示
（七）氨泵供液的双级制冷循环
§双级压缩制冷循环与系统组成
双级压缩制冷循环仅压缩过程为两级压缩，其他与单级相同：

双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环

双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环
工作原理
高温蒸发器在较高压力下工作，低温蒸发器在较低压力下工 作，通过中间冷却器将高温蒸发器的制冷剂蒸气冷凝成液体 ，再通过节流阀降低压力后进入低温蒸发器，从而实现更低 的制冷温度。
系统的组成
中间冷却器
用于将高温蒸气冷 凝成液体。
低温蒸发器
用于在较低压力下 吸收热量，产生低 温蒸气。
高温蒸发器
用于吸收热量，产 生高温蒸气。
系统组成的比较
要点一
总结词
双级蒸汽压缩式制冷循环系统通常包括两个或更多个独立 的制冷剂循环系统，每个系统都有自己的蒸发器、压缩机 、冷凝器和膨胀阀等。而复叠式制冷循环则由多个独立的 制冷剂循环系统组成，每个系统有自己的蒸发器和冷凝器 ，以及独立的压缩机和膨胀阀等。
要点二
详细描述
双级蒸汽压缩式制冷循环系统中，每个级别的制冷剂循环 都是独立的，但它们之间通过中间冷却器进行热量传递。 而复叠式制冷循环则是由多个独立的制冷剂循环系统组成 ，每个系统都有自己的制冷剂和相应的设备。这种设计使 得复叠式制冷循环可以同时实现多个温度等级的制冷需求 ，并且每个温度等级的制冷剂都可以独立控制，灵活性更 高。

市场发展前景
市场需求持续增长
随着全球气候变暖和能源消耗的增加，双级 蒸汽压缩式和复叠式制冷循环的市场需求将 持续增长。
技术创新推动市场发展
未来，技术的不断创新和进步将进一步推动双级蒸 汽压缩式和复叠式制冷循环的市场发展。
市场竞争加剧
随着市场需求的增长，竞争将进一步加剧， 企业需要加强技术创新和服务质量提升以获 得竞争优势。
双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环
目 录
• 双级蒸汽压缩式制冷循环 • 复叠式制冷循环 • 双级与复叠式制冷循环的比较 • 双级与复叠式制冷循环的应用场景 • 双级与复叠式制冷循环的发展趋势与挑战

04.两级压缩和复叠式制冷循环讲解

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。

制冷原理与设备多媒体课件 第四章 两级压缩和复叠式制冷循环

制冷原理与设备多媒体课件 第四章 两级压缩和复叠式制冷循环

（5）qvsD=qmDv1
qvhD=qvsD/λD 高压级计算
（6）w0G=h4-h3
（7）计算qmG，根据中冷器能量守恒 qmDh2+(qmG-qmD)h5+qmD(h5-h7)=qmGh3
4．2 两级压缩制冷循环
（8）PeG=qmGw0G/ηkG
（9）qvsG=qmGv3 qvhG=qvsG/λG
！回热有利的制冷剂可采用中间不完全冷氨
4．2 两级压缩制冷循环
五、计算实例 例 4－2 制冷剂为氨气，Q0＝150kW，tk=40℃，无过冷，t0=-40℃ ，有 害过热5℃ ，试选配压缩机。假设中冷器冷却盘管的氨液出口处端 部温差为3℃ 。（采用中间完全冷却循环）
4．2 两级压缩制冷循环
三、一级节流、中间不完全冷却两级压缩循环 1. 流程及其p-h图
4．2 两级压缩制冷循环
三、一级节流、中间不完全冷却两级压缩循环 1. 流程及其p-h图
4．2 两级压缩制冷循环
2. 热力计算 低压级计算 （1）q0=h1-h8 （2） w0D=h2-h1 （3）设定Q0，则 qmD=Q0/q0 （4）PeD=qmDw0D/ηeD
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
4．2 两级压缩制冷循环
二、一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环 1. 流程及循环的p-h图
4．2 两级压缩制冷循环
二、一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环 1. 流程及循环的p-h图
4．2 两级压缩制冷循环
2. 热力计算
低压级计算 （1）q0=h1-h8 （2） w0D=h2-h1 （3）设定Q0，则 qmD=Q0/q0 （4）PeD=qmDw0D/ηeD
4．2 两级压缩制冷循环

双级和复叠式蒸气压缩制冷循环

双级和复叠式蒸气压缩制冷循环

第三节 复叠式蒸气压缩制冷循环
采用一种制冷剂循环将出现的问题： 1．任何制冷剂，当蒸发温度降低时，其蒸发器压 力也必然降低。 2．任何制冷剂，当蒸发温度降低时，其比容就很 大。
复叠式蒸气压缩制冷循环是由两个或两个以 上的单级制冷循环组成，而且在两个制冷系统中 充加不同性质的制冷剂。它既能满足在较低蒸发 温度时有合适的蒸发压力，又能满足在环境温度 条件下冷凝时具有适中的冷凝压力。
制冷技术与应用
第六章 双级和复叠式 蒸气压缩制冷循环
基本要求： 基本要求： 1．熟悉采用双级和复叠式蒸气压缩制冷循环的原 因。 2．掌握一次节流、中间完全冷却和中间不完全冷 却的热力计算方法。 3．在螺杆式和两级压缩离心式制冷循环中使用经 济器的节能意义。 4．复叠式蒸气压缩制冷循环的特点。
蒸发温度降低对单级制冷循环的影响： 1．节流损失增加，制冷系数下降。 2．压缩机的排气温度上升。 3．压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降。
在双级压缩制冷循环中， 低压级排出的过热蒸汽，被冷却在成中间压力P01时的饱和蒸汽为 中间完全冷却；而过热蒸汽仅仅降低了温度，但又未能达到干饱和状态者称为中间不完全冷 却。无论是采用一次节流中间完全冷却，还是采用一次节流中间不完全冷却，都是为了使高 压级压缩机的排汽温度不致过高，功耗降低，提高制冷效率。用哪一种中间冷却方式，是由 采用的制冷剂的种类来决定。 有资料表明：凡是在单级压缩中采用回热循环，其制冷系数降低的制冷剂，在双级压缩循环 中如采用中间完全冷却，则制冷系数是提高的；用不完全中间冷却，制冷系数则是降低的。 反之，在单级压缩回热循环中，使用制冷提高的那些制冷剂，则在双级压缩循环中用完全中 间冷却，制冷系数却降低；用不完全中间冷却，制冷系数反而提高。 在氨双级压缩中，中间冷却方式采用完全中间冷却，能使制冷系数增大。氨的等熵指数较大， 压缩终温较高，如采用不完全冷却，将使高压级的排气温度升高，使高压压缩机的压比限制 在较小的范围内。由此可见，采用氨作制冷剂时，从制冷系数，单位容积制冷量及排气温度 来看，均应采用完全中间冷却方式。 在氟里昂双级压缩中，由于低压缸排出的过热蒸汽温度较高，比容较大，为了避免高压级的 排气温度过高，减少蒸汽与气缸壁的热交换，改善制冷机的工作条件，减少压缩功，提高经 济合理性等原因，需对低压级排出的过热蒸汽进行冷却。 通过循环分析得出结论，R717、R12、R502等制冷剂均应采用不完全中间冷却。R22的特性 介于R12与R717之间，在双级压缩中可采用完全中间冷却，也可采用不完全中间冷却，对于 用R22的小型双级压缩机，为使系统和设备简化起见，通常多采用不完全中间冷却方式。

4.两级压缩和复叠式制冷循环

4.两级压缩和复叠式制冷循环

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。
2.设计计算：
复叠式制冷循环原理
例如：R13为低温级制冷剂，
或R22为高温级制冷剂，低温 级蒸发温度为-80℃，冷凝温
T
度为-30℃；高温级冷凝温度
为35℃。 冷凝蒸发器中的传热温差一
R22
Pk
30 ℃
-30 ℃ Po -80 ℃
般取5—10℃。
R13
S
23
复叠式制冷循环的几个问题：
1.应用温度范围： 当蒸发温度低于-80℃时，应采用复叠式制冷。当蒸发温度为 -60—-80℃时，复叠式制冷和双级压缩都可以采用。 2.制冷剂的选择： 高温部分可选用R22、R717、R502、丙烷、丙烯；低温部分可 选用R13、CO2、R14、乙烷、乙烯、甲烷等，根据制冷装置的用途 配对选用。 3.热力计算： 复叠式制冷的热力计算可分别对高温部分及低温部分单独进行 计算。计算方法与单级或两级压缩制冷循环的热力计算相同。计算 中注意高温部分的制冷量等于低温部分的冷凝热负荷加上冷损失。
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

第四章 两级压缩和复叠制冷循环

第四章 两级压缩和复叠制冷循环
1315 3397
R728
R729 R740 R732 R50
28.013
28.97 39.948 31.9988 16.04
-198.8
-194.3 -185.9 -182.9 -161.5
-210
－ -189.3 -218.8 -182.2
-146.9
-140.7 -122.3 -118.4 -82.5
-100℃
R22-R23 R507-R23 R22-R1150 R507-R1150
-120℃
R22-R1150 R507-R1150 R22-R23-R50 R507-R23-R50
高温部分 ,
低温部分
图2-10 由两个单级系统组成的复叠式制冷机 a) 制冷循环系统 b) T-s图
高温系统制冷剂的蒸发是用来冷凝低温部分系统的制冷剂,只有低温部分 的制冷剂在蒸发时被冷却物吸热
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结束
单级压缩蒸气制冷循环压比一般不超过8～10。在通常 的环境条件下，在允许压比范围的最大值时，常用 的中温制冷剂一般只能获得-20～-40℃的低温。 解决方法： 实行分级压缩，从而避免压比过大和排气温度过高带 来的危害，获得较低的蒸发温度。
Lg p 4 3 pk
2
v
2
s
2
p 0 5 0 1 h
187.39
96.95 131.39 18.0
47.57
47.8 87.2 100.0
-35
-50 -73 0
214.1
243.3 271.1 374.2
3437
5478 5016 22103
第二节 两级压缩制冷循环及热力计算
两级压缩制冷循环：
制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分 两个阶段：先经低压级压缩到中间压力，中间压力下 的气体经过冷却（即中间冷却）后再到高压级进一步 压缩到冷凝压力的制冷循环。

第4章 两级压缩和复叠式制冷循环

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；

双级和复叠式蒸气压缩式制冷循环

双级和复叠式蒸气压缩式制冷循环

第六章 双级和复叠式蒸气压缩式制冷循环
第一节 双级蒸气压缩式制冷循环
一、一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环
1．循环过程 一次节流、完全中间冷却的双级压缩与单级压缩制冷循环的主要区别是：大部分制冷剂在 高、低压级两只气缸中进行压缩，且高、低压级压缩机中的制冷剂质量循环量不相同。 当蒸发温t0较低时，采用双级压缩制冷循环可达到以下目的： （1） 降低压缩机的排气温度(t4< t4')； （2） 降低压力比(高压级压缩机为Pk / Pm，低压级压缩机为Pm/ P0，均小于单级压力Pk / P0)； （3）减少节流损失(因为膨胀阀2前的制冷剂已充分过冷，节流后的干度X8较小)。
第六章 双级和复叠式蒸气压缩式制冷循环
单级压缩式制冷循环能获得的最低蒸发温度约为：－20～－30℃ 采用R502制冷剂时，能获得的蒸发温度为：－40℃左右。 当需要更低温度时，必须采用双级和复叠式制冷循环。
学习的基本要求 (1) 熟悉采用双级和复叠式蒸气压缩制冷循环的原因。 (2) 掌握一次节流、中间完全冷却和中间不完全冷却的热力计算 方法。 (3) 在螺杆式和两级压缩离心式制冷循环中使用经济器的节能意义。 (4) 复叠式蒸气压缩制冷循环的特点。
第六章 双级和复叠式蒸气压缩式制冷循环
第一节 双级蒸气压缩式制冷循环
一、一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环
2．热力计算 高压级压缩机吸人质量：Mr = Mr1 + Mr2 = Mr1 + Mr1 ｛（h2－h3）+ （h5－h7）｝/ （h3－h6） = Mr1（h2－h7）/ （h3－h6） （kg / s） 冷凝器的热负荷：Qk = Mr（h4－h5） （kW） 低压级压缩机的吸人气体的体积流量：Vr1 = Mr1 v1 （m3/s） 低压级压缩机的吸人气体的体积流量：Vr2 = Mr v3 （m3/s） 低压级压缩机理论耗功率： N1= Mr1（h2－h1） (kW) 高压级压缩机理论耗功率： N2= Mr（h4－h3） (kW) 双级循环压缩机总耗功率： N = N1 + N2 (kW) 理论制冷系数：ε = Q0 / N = （h3－h6）（h1－h7）/ ｛（h3－h6）（h2－h1）+ （h2－h7）（h4－h3）｝

双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环

双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环

双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环双级蒸气压缩式制冷循环是一种通过两个不同压力级别的压缩机来实现制冷的技术。

在这种循环中，高温高压的蒸汽通过第一级压缩机被压缩，然后通过冷凝器放热并冷却成液体，液体再经过节流阀降压，进入低温低压的蒸发器蒸发，吸收热量进行制冷。

而低温低压的蒸汽则通过第二级压缩机再次被压缩，形成高压蒸汽，循环再次进行。

这种循环适用于需要同时实现高温和低温制冷的场合，例如冷库和超市的冷冻柜。

复叠式制冷循环是一种通过多个有机朗肯循环进行分级压缩的技术。

在这种循环中，不同有机工质通过多个级别的压缩进行循环，同时实现了不同温度级别的制冷。

每个循环级别的压力和温度可以根据需要进行调节，使得这种循环对于需要多级别制冷的场合非常适用，例如化工和医药行业的制冷需求。

总的来说，双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环都是高效的制冷技术，它们分别适用于不同的制冷需求。

在实际应用中，根据具体的情况可以选择适合的制冷循环技术，以实现最佳的制冷效果。

制冷循环是现代生活中不可或缺的技术之一，它广泛应用于家用、商用和工业领域。

在不同的环境和使用条件下，需要不同的制冷技术来满足特定的需求。

双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环就是两种常用的制冷技术，它们分别具有各自独特的特点和优势。

双级蒸气压缩式制冷循环适用于需要同时进行高温和低温制冷的场合。

在这种循环中，通过两个不同压力级别的压缩机对蒸汽进行压缩，实现两个不同温度级别的制冷。

高温高压的蒸汽通过第一级压缩机被压缩，然后通过冷凝器放热成液体，再经过节流阀降压进入低温低压的蒸发器蒸发，吸收热量进行制冷。

低温低压的蒸汽则通过第二级压缩机再次被压缩，形成高压蒸汽，循环再次进行。

这种制冷循环适用于需要同时进行高温和低温制冷的场合，例如在冷库和超市的冷冻柜等。

复叠式制冷循环是一种通过多个有机朗肯循环进行分级压缩的技术。

在这种循环中，不同有机工质通过多个级别的压缩进行循环，同时实现了不同温度级别的制冷。

第四章双级压缩

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。

双级压缩,与复叠式制冷循环

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

制冷技术第六章__双级和复叠式

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。
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图3-3 一级节流中间不冷却制冷循环
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
3.2.5 二级节流中间完全冷却循环
图3-4 二级节流中间完全冷却制冷循环
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
3.2.6 二级节流中间不完全冷却循环
图3-5 二级节流中间不完全冷却制冷循环
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
（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
3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析
根据我国冷藏库的生产实践，当蒸发温度t0=-28～-40℃范围内时
，容积比的值通常取0.33～0.5之间，即qvtg:qvtd=1:3～1:2。在长
江以南地区宜取大些。 合理的容积比的选择还应结合考虑其他经济指标。配组双级压缩
机的容积比可以有较大的选择余地。如果采用单机双级压缩机，
3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析
3.3.3 制冷循环的热力计算
单位质量制冷量为： q0=h1-h8 低压级制冷剂的质量流量qmd为： 低压级压缩机的理论功率为
低压级的理论比功为： w0d=h2-h1
3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析
3.3.3 制冷循环的热力计算
3.1.2 采用多级蒸气压缩制冷循环的必要性
（1）降低压缩机的排气温度 （2）降低压力比 （3）减少节流损失
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
3.2.1 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
双级蒸气压缩式和复叠 式制冷循环
2020年4月26日星期日
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
3.1 采用多级蒸气压缩式制冷循环的原因 3.1.1 单级蒸气压缩式制冷循环的局限性
1．实际吸气容积减少，制冷量降低，节流损失增加，制冷系数下降。 2．压缩机的排气温度上升。 3．压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降。
3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析
3.3.2 循环工作参数的确定
1.容积比的选择
qvtg高压级理论输气量（m3/s）； qvtd低压级理论输气量（m3/s）； qmg高压级制冷剂的质量流量（kg/s）； qmd低压级制冷剂的质量流量（kg/s）； vg高压级吸气比体积（m3/kg）； vd低压级吸气比体积（m3/kg）； g高压级输气系数； d低压级输气系数
则它的容积比是既定的，容积比的值通常只有0.33和0.5两种。
3.3 双级蒸气Leabharlann 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。
高压级的理论比功为：w0g=h4-h3 qmg表示高压级制冷剂的质量流量: qmdh2+qmd (h5h7) +(qmgqmd) h5= qmgh3 高压级制冷剂的质量流量为
tm=0.4tk+ 0.6to+3 式中，tm , tk和to分别表示中间温度，冷凝温度和蒸发温度，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。
3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析
2）图解法
①根据确定的蒸发压力p0和冷凝压力pk， ②在pm（tm）值的上下，按一定间隔选取若干个中间温度tm值。 ③根据给定的工况和选取的各个中间温度tm分别画出双级缩循环的lgp-h图
，确定循环的各状态点的参数，计算出相应的制冷系数。
④绘制 =f（tm）曲线，找到制冷系数最大值 max，由该点对应的中间温度
tm
3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析
（2）既定压缩机时中间压力的确定
已经选定压缩机好，此时高、低压级的容积比已确定，即值一
定，这时可采用容积比插入法求出中间压力
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
2020年4月26日星期日
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
2020年4月26日星期日
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
3.2.4 一级节流中间不冷却循环
1）公式法
常用的公式法有比例中项公式法和拉塞经验公式法两种
①比例中项公式法
按压力的比例中项确定中间压力
式中Pm ,Po和Pk分别为中间压力、蒸发压力和冷凝压力,单 位MPa
3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析
②拉塞经验公式法
对于两级氨制冷循环，拉赛(A.Rasi)提出了较为简单的最佳中 间温度计算式：
3.2.7 氨泵供液的双级压缩制冷循环
图3-6 氨泵供液的一级节流中间完全冷却制冷循环
2020年4月26日星期日
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
第3章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
3.2.8 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
3.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热力计算及运行特性分析
3.3.1 制冷剂与循环形式的选择
双级压缩制冷循环通常应使用中温制冷剂。目前广泛使用的制 冷剂是R717、R22和R502。R717常采用一级节流中间完全冷 却形式，R22、R502常采用一级节流中间不完全冷却形式。
对采用回热循环有利的R12、R502等制冷剂，就采用中间不完 全冷却的循环形式；对采用回热循环形式不利的制冷剂（如 R717），则应采用中间完全冷却的循环形式。