第四章 两级压缩和复叠式制冷循环

1、第四章 两级压缩和复叠式制冷循环教学目的、要求：1掌握采用两级压缩制冷循环的原因及其基本流程；2重点掌握常用两级压缩制冷循环的形式及其特性分析；3了解复叠式制冷循环的组成及特点。教学重点及难点：两级压缩制冷循环的形式及其特性分析。课时安排：4学时授课方式：本章的教学方法与手段是以讲授为主，课堂讨论和提问相结合。利用多媒体课件辅助课堂教学。教学基本内容：第一节 概述蒸汽压缩制冷循环的冷凝温度与蒸发温度决定相应的冷凝压力和蒸发压力。冷凝温度受环境介质的温度限制，蒸发温度由制冷装置的用途决定。 单级压缩的最低蒸发温度由：1）容积系数v0，因随压比，v。2）压比，循环性能变差。3）排气温度的限制，（压

2、缩机易损坏）。规定：单级压缩氨制冷剂的压比=Pk/P08；氟利昂的压比=Pk/P010.方法：为达到较低的蒸发温度,采用两级或多级压缩制冷循环。第二节 两级压缩制冷循环1）过程：蒸发器的制冷剂蒸汽P0低压级压缩机Pm中间冷却器高压级压缩机Pk冷凝器Pk2）分类：中间完全冷却方式，冷却到饱和蒸汽状态 中间不完全冷却方式，未冷却到饱和蒸汽状态一级节流，PkP0两级节流，PkPmP0421一级节流，中间完全冷却两级压缩制冷循环1） 系统图2） 循环过程蒸发器的蒸汽1（P0）低压级压缩机2（压缩Pm）中间冷却器3（饱和蒸汽Pm）高压级压缩机4（压缩Pk）冷凝器5（Pk）节流6（Pm）中间冷却器3（蒸发

3、Pm）中间冷却器7（过冷Pm）节流8（P0）蒸发器3） p-h图t7= tm+354）热力计算 有关计算公式：单位制冷量q0，理论比功0，质量流量qm = Q0/ q0， 轴功率Pe = qm0/ k，实际输气量：qvs =qm v1，理论输气量qvh= qvs /， 理论制冷系数0 = Q0/ (P D +P G) ，实际制冷系数S =0/ (P D/kD +P G/kG)中间冷却器：低压级排气放热量+液体过冷放热量=节流后的低压液体吸热量 （qm D） （qm D） （qm G qm D） 单位制冷量：q0= h1 h8= h1 h7低压级压缩机的理论比功：0D = h2 -h1低压级压缩

4、机的质量流量：qm D = Q0/ q0 = Q0/ ( h1 h7)低压级压缩机的轴功率：PeD = qm D0D/ kD = Q0 (h2 -h1) / ( h1 h7) kD低压级压缩机的实际输气量：qvsD =qm Dv1 = Q0 v1 / ( h1 h7)低压级压缩机的理论输气量：qvhD = qvsD /D= Q0 v1 / ( h1 h7) D高压级压缩机的理论比功：0G = h4 h3中间冷却器的热平衡关系：qm h2+qm D( h5 h7)+ (qmG qmD) h5 = qmG h3高压级压缩机的制冷剂流量qmG =( h2h7) Q0 /( h5 h5) ( h1 h

5、7)高压级压缩机的轴功率：PeG = qm G0G/ kG = Q0 (h2 h7) ( h4 h3)/ ( h1 h7) ( h3 h5)kG低压级压缩机的实际输气量：qvsG =qm Gv3 = Q0 (h2 h7)v3 / ( h1 h7) ( h3 h5)低压级压缩机的理论输气量：qvhG = qvsG /G= Q0 (h2 h7)v3 / ( h1 h7) ( h3 h5) G理论循环制冷系数：0 = Q0/ (qm D +qm G0G)实际循环制冷系数：0 = Q0/ (qm D0D/ kD +qm G0G/kG)冷凝器热负荷：Q0=qm G( h4sh5) h4s = h3( h

6、4h3)iG制冷量：Q0= qvhDD( h1 h7) ( h1 h7) /v15）介绍实际系统图422一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环1） 系统图2） 循环过程蒸发器的蒸汽1（P0）低压级压缩机2（压缩Pm）与3混合4（过热Pm）高压级压缩机5（压缩Pk）冷凝器6（Pk）节流7（Pm）中间冷却器3（蒸发Pm）中间冷却器8（过冷Pm）节流9（P0）蒸发器3）p-h图4）热力计算有关计算公式：同上中间冷却器的热平衡关系：液体过冷放热量=节流后的低压液体吸热量 （qm D） （qm G qm D） qmG = qmD( h5 h8) / ( h3 h6)3与4 混合的热平衡关系：两股气体的

7、焓=混合后气体的焓（qm G qm D），qm D ，qm Gh4= h5 +( h5 h6) ( h2h3) / ( h3 h8)5）介绍实际系统图第三节 两级压缩制冷机的热力计算和温度变动时的特性431两级压缩制冷机的热力计算步骤：确定制冷剂和循环型式，确定循环的工作参数，性能参数计算。制冷剂：中温制冷剂。如R717，R22，R290循环型式：回热有利的用中间不完全冷却方式，如R290回热不利的用中间完全冷却方式，如R717，R22若t0低可用回热器提高t1循环参数：t0 和tk由制冷装置的用途和环境介质的温度确定。432中间压力的确定1）压缩机已确定理论输气比= qvhG / qvsD=

8、定值作图法：选若干t为中间温度，分别进行热力计算，得相应的。作=f(tm)曲线，得到已知的对应的tm 。2）未确定压缩机按制冷系数最大原则确定 Pm=Pk P0 ， 选若干t为中间温度，分别进行热力计算，得相应的0 作0=f(tm)曲线，得0 max对应的tm3）对于氨制冷剂的双级系统拉塞公式确定最佳中间温度：tm=0.4tk+0.6t0+3例4-2按制冷系数最大原则确定中间温度。例4-3作图法确定中间温度433温度变动时制冷机的特性1）tk 、不变，t0变化t0 v1，q0 ，Q0，0Pk/Pm3，PeG最大，按其值选高压级压缩机电机，低压级压缩机电机按运行工况选配。第四节 复叠式制冷机循环

9、4.3.1复叠式制冷机循环系统1）单工质多级压缩循环的局限性需要低温时，t0过低，造成的危害 循环性能差。 蒸发器压力低，易渗入空气。 制冷剂凝固。吸气阀片因压差小无法开启。若采用低温工质，则 冷凝压力过高。 超过临界点。2）系统、原理及组成 两个单独的制冷系统：高温级（中温制冷剂）；低温级（低温制冷剂）设一冷凝蒸发器3）介绍D-8低温箱中温制冷剂（R22），低温制冷剂（R13）t0=-85-90增设气-液热交换器，水冷却器、膨胀容器。为获得-110-140的低温采用三元复叠式制冷机循环系统4.3.2复叠式制冷热力计算要点： 对两部分循环分别计算 QG0= Q0+Q 中间温度的确定原则：0 max或各压缩机压比大致相等。 冷凝蒸发器的传热温差t=510。t = 低温循环的tk - 高温循环的t0。 t过大使压比。 蒸发器的传热温差t5，不可逆损失少。443复叠式制冷机的启动与膨胀容器启动为防止低温级排压过高，先启动高温级，使中间温度降低。膨胀容器 接于低温级压缩机排气管处。作用：防止低温级系统压力过高。启动时，若排压过高，排气旁通入膨胀容器。停机时，低温制冷剂全部气化，部分进入膨胀容器。大系统：停机时高温级间歇运行或将低温制冷剂液化抽入钢瓶存放。容积计算：制冷系统制冷剂流量qm.x+膨胀容器内制冷剂质量qv.p / vx =制冷系统+膨胀容器内制冷剂质量（q