第四章两级压缩

1、Tianjin University of Commerce第四章第四章 两级压缩和复叠式两级压缩和复叠式制冷循环制冷循环本章的重点：本章的重点：掌握双级制冷循环型式掌握双级制冷循环型式掌握中间压力确定的方法掌握中间压力确定的方法掌握制冷循环热力计算的步骤掌握制冷循环热力计算的步骤Tianjin University of Commerce4.1概述概述v单级蒸气压缩制冷机，当采用中温制冷剂时，单级蒸气压缩制冷机，当采用中温制冷剂时，蒸发温度只能达到蒸发温度只能达到2035左右。左右。v工质选定后，其冷凝压力、蒸发压力由冷凝工质选定后，其冷凝压力、蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。温度和蒸发温

2、度决定。v当冷凝压力升高或蒸发压力降低时，压缩机当冷凝压力升高或蒸发压力降低时，压缩机的压力比将增大。的压力比将增大。Tianjin University of Commercev由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高后，由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高后，压缩机回行时，余隙内的气体膨胀后占据的体压缩机回行时，余隙内的气体膨胀后占据的体积积 V1大；且压比越大，大；且压比越大， V1越大，压缩机越大，压缩机实际吸气量减少。实际吸气量减少。 Tianjin University of Commercev中小型活塞式单级制冷压缩机设计与使用条件中小型活塞式单级制冷压缩机设计与使用条件规定：规定：

3、vNH3 最大压差最大压差 1.6MP 最高排气温度最高排气温度 150 vR22 最大压差最大压差 1.61.8MP 最高排气温度最高排气温度 145 Tianjin University of Commerce一采用多级压缩的原因一采用多级压缩的原因v1. 压缩机的最大压差是其受力零件强度计算的依压缩机的最大压差是其受力零件强度计算的依据。如果在运行时，压力差超过规定的数值，将据。如果在运行时，压力差超过规定的数值，将会引起压缩机零部件的损坏。会引起压缩机零部件的损坏。v2 压缩机压力比也有一定的限制。如果压力比压缩机压力比也有一定的限制。如果压力比过高，会带来如下影响：过高，会带来如下影

4、响： v(1) 压力比过大时，压缩机的排气温度过高；压力比过大时，压缩机的排气温度过高； v排气温度升高，将使压缩机气缸壁上的润滑油变排气温度升高，将使压缩机气缸壁上的润滑油变稀，润滑条件变坏；当排气温度接近润滑油的闪稀，润滑条件变坏；当排气温度接近润滑油的闪点温度时，会使部分润滑油碳化；会使吸入的制点温度时，会使部分润滑油碳化；会使吸入的制冷剂蒸气吸热较多，导致容积效率下降。冷剂蒸气吸热较多，导致容积效率下降。 Tianjin University of Commercev（2）当活塞回行时，气缸余隙容积中的蒸气膨胀）当活塞回行时，气缸余隙容积中的蒸气膨胀后体积过大，因而，使压缩机的容积系数

5、减少。后体积过大，因而，使压缩机的容积系数减少。v当当pk与与p0之差（之差（pk与与p0之比）达到一定值时，压之比）达到一定值时，压缩机的容积系数缩机的容积系数V为零（为零（V1=Vg）。）。v此时，压缩机的气缸中不再吸入新的制冷剂蒸气，此时，压缩机的气缸中不再吸入新的制冷剂蒸气，只是气缸余隙容积中残留的制冷剂压缩与膨胀，只是气缸余隙容积中残留的制冷剂压缩与膨胀，制冷量为零。制冷量为零。v单级压缩循环所能达到的最低温度是有一定限制单级压缩循环所能达到的最低温度是有一定限制的，如要获得更低的温度必须采用多级压缩。的，如要获得更低的温度必须采用多级压缩。 ggvVVVV111Tianjin Un

6、iversity of CommerceTianjin University of Commercev3与与4在同一膨胀线上，假设膨胀指数在同一膨胀线上，假设膨胀指数m为定值，为定值，v略去排气过程的压力损失略去排气过程的压力损失P2,可写成可写成 v相对余隙容积相对余隙容积C与压缩机结构、工艺水平有关。与压缩机结构、工艺水平有关。vm多变指数，随制冷剂种类，气缸冷却情况而多变指数，随制冷剂种类，气缸冷却情况而定。定。v一般：一般：NH3 m=1.101.15 氟：氟：m=1.01.0511112mvppcmccpppVVV11221Tianjin University of Commerce

7、v例例4-1：一台压缩机，制冷剂：一台压缩机，制冷剂R22，c=0.048, m=1.04, tk=40, 求最低蒸发温度。求最低蒸发温度。v解：当达到最低蒸发温度时，解：当达到最低蒸发温度时，V=0 ， tk=40, Pk=15.34barvP0=Pk/24.7=0.621bar, v查得：查得：t0=-50.5 mkccpp 10Tianjin University of Commercev（3） 液体制冷剂节流液体制冷剂节流引起的损失增加，使循引起的损失增加，使循环的经济性下降。环的经济性下降。 v当蒸发温度较低时，节当蒸发温度较低时，节流损失增大。流损失增大。vX5X5 ,q0v1 ,

8、 qvw0 vQ0, 0(cop)Tianjin University of Commercev综合上述原因，单级制冷压缩机所能达到的最低综合上述原因，单级制冷压缩机所能达到的最低蒸发温度是有限制的，要想获得更低的温度，就蒸发温度是有限制的，要想获得更低的温度，就需要采用需要采用双级压缩或复叠式制冷机双级压缩或复叠式制冷机。v二单级循环压缩机压力比的要求二单级循环压缩机压力比的要求vNH3：氨制冷剂的绝热指数较大，排气温度较高，：氨制冷剂的绝热指数较大，排气温度较高，因此，氨单级压缩机的压力比一般不超过因此，氨单级压缩机的压力比一般不超过8；v氟里昂：氟里昂制冷剂的绝热指数较小，但从经氟里昂：

9、氟里昂制冷剂的绝热指数较小，但从经济性考虑，其单级压缩机的压力比一般不超过济性考虑，其单级压缩机的压力比一般不超过10。 Tianjin University of Commercev三单级压缩的最低蒸发温度三单级压缩的最低蒸发温度制冷剂冷凝温度（）R717R22R134aR152aR29030253732344035223429303740203125283550/25202129Tianjin University of Commerce四两级压缩制冷循环的类型四两级压缩制冷循环的类型 v两级压缩制冷循环按其两级压缩制冷循环按其制冷剂节流制冷剂节流和和冷却方式冷却方式可可分为：分为： 中间

10、不完全冷却中间不完全冷却v两级压缩一级节流制冷循环两级压缩一级节流制冷循环 中间完全冷却中间完全冷却 中间不完全冷却中间不完全冷却v两级压缩两级节流制冷循环两级压缩两级节流制冷循环 中间完全冷却中间完全冷却Tianjin University of Commercev两级压缩两级压缩制冷循环是指将制冷剂从蒸发压力压缩到制冷循环是指将制冷剂从蒸发压力压缩到冷凝压力，需要经过两次压缩；冷凝压力，需要经过两次压缩；v首先通过低压级压缩机将制冷剂蒸气从蒸发压力压首先通过低压级压缩机将制冷剂蒸气从蒸发压力压缩到中间压力缩到中间压力v再通过高压级压缩机将制冷剂蒸气从中间压力继续再通过高压级压缩机将制冷剂蒸

11、气从中间压力继续压缩到冷凝压力。压缩到冷凝压力。Tianjin University of Commercev两级（两次）节流两级（两次）节流是指制冷工质液体从冷凝压力是指制冷工质液体从冷凝压力节流到蒸发压力，要先后经过两个节流阀。节流到蒸发压力，要先后经过两个节流阀。v由冷凝压力节流到中间压力，再从中间压力节流由冷凝压力节流到中间压力，再从中间压力节流到蒸发压力。到蒸发压力。v一级节流一级节流是指制冷工质液体从冷凝压力节流到蒸是指制冷工质液体从冷凝压力节流到蒸发压力，只经过一个节流阀。发压力，只经过一个节流阀。v由冷凝压力节流到蒸发压力由冷凝压力节流到蒸发压力Tianjin Universi

12、ty of Commercev中间完全冷却中间完全冷却： 是指低压级压缩机排出的气体被冷却成中间压力是指低压级压缩机排出的气体被冷却成中间压力下的干饱和蒸气。此时高压级压缩机吸入的气体下的干饱和蒸气。此时高压级压缩机吸入的气体为饱和蒸气。为饱和蒸气。v中间不完全冷却中间不完全冷却： 是指低压级压缩机排出的气体的温度下降了，但是指低压级压缩机排出的气体的温度下降了，但未被冷却到中间压力下的干饱和蒸气，即高压级未被冷却到中间压力下的干饱和蒸气，即高压级压缩机吸入的气体为过热蒸气。压缩机吸入的气体为过热蒸气。Tianjin University of Commerce42 一级节流、中间冷却的两级压

13、缩循环一级节流、中间冷却的两级压缩循环v低压级压缩机排气直接送低压级压缩机排气直接送到高压级压缩机，过程为到高压级压缩机，过程为1-2-4，排气温度将过高。，排气温度将过高。v为降低排气温度，将低压为降低排气温度，将低压级压缩机的排气冷却，再级压缩机的排气冷却，再进入高压级压缩机。进入高压级压缩机。v排气温度下降排气温度下降（T4T4）；）；v节省一部分压缩功节省一部分压缩功W。Tianjin University of Commercev两级压缩循环与一级压缩循环比较：两级压缩循环与一级压缩循环比较：v 增加了一台压缩机；高压级压缩机和低压增加了一台压缩机；高压级压缩机和低压级压缩机，或采用

14、单机双级压缩机。级压缩机，或采用单机双级压缩机。v 增加中间冷却器，用以降低低压级压缩机增加中间冷却器，用以降低低压级压缩机排气温度。排气温度。 Tianjin University of Commerce一一级节流、中间完全冷却两级压缩循环一一级节流、中间完全冷却两级压缩循环 v1. 进蒸发器的制冷剂进蒸发器的制冷剂液体不进入中间冷却液体不进入中间冷却器器v循环的流程图与工循环的流程图与工作过程作过程 Tianjin University of Commercev工作过程：从冷凝器中工作过程：从冷凝器中流出的状态为流出的状态为5点的大部点的大部分高压液体，经节流阀分高压液体，经节流阀F节流降

15、压后（节流降压后（0点），点），进入蒸发器中，在蒸发进入蒸发器中，在蒸发器中吸收热量而蒸发，器中吸收热量而蒸发，蒸发后的低压冷剂蒸气蒸发后的低压冷剂蒸气（1点）被低压级压缩机点）被低压级压缩机吸入，压缩为中间压力吸入，压缩为中间压力下的过热蒸气（下的过热蒸气（2点），点），排至中间冷却器，排至中间冷却器，Tianjin University of Commercev在中间冷却器中被冷却在中间冷却器中被冷却到中间压力下的饱和气到中间压力下的饱和气体（体（3点），进入高压点），进入高压级压缩机，在高压压缩级压缩机，在高压压缩机中被压缩到冷凝压力机中被压缩到冷凝压力（4点），排至冷凝器点），排至冷凝

16、器，冷凝成为状态，冷凝成为状态5点的点的高压液体；高压液体；v另一小部分另一小部分5点的高压点的高压液体经节流阀液体经节流阀G进入中进入中间冷却器，在其中吸收间冷却器，在其中吸收低压级排气的热量。低压级排气的热量。Tianjin University of Commercev将循环表示在压将循环表示在压焓（焓（lgp-h）图和）图和温温熵熵(T-S)图上图上v压压焓图焓图Tianjin University of Commercev温温熵熵(T-S)图图Tianjin University of Commercev 图中图中12：低压压缩机的压缩过程；：低压压缩机的压缩过程；v 23：低压级排

17、气在中间冷却器：低压级排气在中间冷却器中的冷却过程；中的冷却过程；v 34：高压级压缩机的压缩过程；：高压级压缩机的压缩过程；v 45：高压气体在冷凝器中的冷：高压气体在冷凝器中的冷却、冷凝过程；却、冷凝过程；v 56：高压液体经节流阀进入中：高压液体经节流阀进入中间冷却器的节流过程；间冷却器的节流过程；v 63：中压制冷剂在中间冷却器：中压制冷剂在中间冷却器中的蒸发过程；中的蒸发过程；v 50：高压液体经节流阀进入蒸：高压液体经节流阀进入蒸发器的节流过程；发器的节流过程；v01：制冷剂低压液体在蒸发器中的：制冷剂低压液体在蒸发器中的蒸发过程；蒸发过程； Tianjin University

18、of Commercev.经济性分析：经济性分析：v比较循环比较循环1-2-3-4-5-6-0-1 与循环与循环1-2-4-5-0-1：va)循环循环1-2-4-5-0-1v低压压缩机的排气直接进入低压压缩机的排气直接进入高压级压缩机，压缩过程分高压级压缩机，压缩过程分两次完成，即：两次完成，即：12和和24。vb) 循环循环1-2-3-4-5-6-0-1v低压级压缩机的排气先进入低压级压缩机的排气先进入中间冷却器，再进入高压级中间冷却器，再进入高压级压缩机。高压级压缩机吸入压缩机。高压级压缩机吸入的制冷剂是中间压力下的饱的制冷剂是中间压力下的饱和气体。和气体。v循环循环1-2-3-4-5-6

19、-0-1高压级高压级压缩机的排气温度降低了。压缩机的排气温度降低了。 Tianjin University of Commercev例例4-2：分别比较：分别比较R717与与R22两种制冷剂，两种制冷剂， t0=-40，tk=40，中间，中间温度温度t tm m=-6=-6时，时，循环循环a 1-2-3-4-5-6-0-1 与与循环循环b 1-2-4-5-0-1的经济性。的经济性。v解：氨解：氨 vpk=1556.7kPa p0=71.59kPa pm=341.64kPa84.2129.717 .15560ppk56. 464.3417 .1556mkpp79. 429.7164.3410pp

20、mTianjin University of Commerceh1(kJ/kg)h2(kJ/kg)h3(kJ/kg)h4(kJ/kg)h4 (kJ/kg) h5=h6=h0 (kJ/kg)1405.88716201451.51316701900390.247kgkJhhq/10163901406010kgkJhhhhwwDG/49414061900122 40006. 249410160000DGwwqcop无中间冷却： Tianjin University of CommercekgkJhhq/10163901406010kgkJhhwG/21814521670340kgkJhhwD/214

21中间冷却： 假定流经低压级的制冷剂质量为假定流经低压级的制冷剂质量为1，注液量为，注液量为y。热平衡：热平衡： 352)1 (hyyhhTianjin University of Commercev两个循环相比：两个循环相比：v氨制冷剂采用中间完全冷却循环，经济性是提高氨制冷剂采用中间完全冷却循环，经济性是提高的。的。158. 03901452145216205332hhhhy17. 2248)158. 01 (214!10161)1 (110000GDwywqcop Tianjin University of CommercevR22： pk=1533.5kPa p0

22、=104. 95kPa pm=407.23kPa61.1495.1045 .15330ppk77. 323.4075 .1533mkpp88. 395.10423.4070ppmTianjin University of Commerceh1(kJ/kg) h2(kJ/kg) h3(kJ/kg) h4(kJ/kg) h4 (kJ/kg)h5=h6=h0 (kJ/kg)388.609 425403.114 438460249.686无中间冷却： kgkJhhq/139250389010kgkJhhhhwwDG/71389460122 40096. 1711390000DGwwqcopTianji

23、n University of Commercev有中间冷却：有中间冷却： kgkJhhq/139250389010kgkJhhwG/35403438340kgkJhhwD/36389425120 Tianjin University of Commercev假定流经低压级的制冷剂质量为假定流经低压级的制冷剂质量为1，注液量为，注液量为y。v热平衡：热平衡： v需要注入的液体量：需要注入的液体量：v高压级流量：高压级流量：352)1 (hyyhh5332hhhhy53521hhhhyTianjin University of Commercev两个循环相比：两个循环相比：v氟利昂制冷剂采用中间

24、完全冷却循环，经济性是氟利昂制冷剂采用中间完全冷却循环，经济性是下降的。下降的。v结论：氨制冷剂采用中间完全冷却循环、氟里昂结论：氨制冷剂采用中间完全冷却循环、氟里昂制冷剂采用中间不完全冷却循环。制冷剂采用中间不完全冷却循环。83. 135)144. 01 (36!1391)1 (110000GDwywqcop144. 02504034034255332hhhhyTianjin University of Commercev.高低压级流量比高低压级流量比v由中冷器热平衡：由中冷器热平衡： 352)(hqhqqhqmGmDmGmD)()(5352hhqhhqmGmD 5352hhhhqqmDmG

25、由上式可以看出高压级制冷剂流量大于低压级制由上式可以看出高压级制冷剂流量大于低压级制冷剂流量。高压级压缩机吸入的是：冷剂流量。高压级压缩机吸入的是：a.低压压缩机排气；低压压缩机排气；b.经节流阀产生的闪发气体；经节流阀产生的闪发气体；c.在中间冷却器中蒸发了的制冷工质蒸气。在中间冷却器中蒸发了的制冷工质蒸气。 Tianjin University of Commercev例例4-3 某制冷循环的流程图某制冷循环的流程图如图示，已知如图示，已知R717的蒸发的蒸发温度为温度为-40，低压压缩机，低压压缩机吸入的是饱和气体，压缩吸入的是饱和气体，压缩至压力为至压力为315.56kPa，节流，节流

26、前液体的温度为前液体的温度为32，压，压力为力为1352.5kPa。已知制冷。已知制冷量量Q0为为80kW。v试确定试确定1）高压级压缩机吸）高压级压缩机吸气时的容积流量；气时的容积流量；2）若无）若无中间冷却器时，高压级压中间冷却器时，高压级压缩机吸气时的容积流量。缩机吸气时的容积流量。 Tianjin University of Commercev解：解：1）将循环表示在）将循环表示在lgp-h图上图上v2）确定各点状态）确定各点状态vt0=40 P0=71.59 kPavtM=8 PM=315.56 kPavtk=35 Pk=1352.56 kPa 点 号P(KPa)t()h(kJ/kg

27、)v(m3/kg)171.59401405.8872315.5616000.483315.5681449.3960.38641352.56166051352.5632352.504Tianjin University of Commercev3)低压级流量低压级流量 (kg/s) v高压级流量高压级流量 （kg/s） 076. 0504.352887.140580510hhQqmD0857. 0504.352396.1449504.3521600076. 05352hhhhqqmDmGTianjin University of Commercev4）有中冷器时高压级吸气的容积流量）有中冷器时高

28、压级吸气的容积流量qv3 (m3/s) v5) 无中冷器时高压级吸气的容积流量无中冷器时高压级吸气的容积流量qV2 （m3/s）v无中间冷却器时高压级吸气的容积流量无中间冷却器时高压级吸气的容积流量qV2比有中比有中间冷却器时大间冷却器时大11%。0331.033vqqmGV0365. 022vqqmDvTianjin University of Commercev本循环特点：本循环特点：v制冷剂液体节流损失大，制冷剂液体节流损失大，使系统的制冷量下降。使系统的制冷量下降。v为了提高一级节流循环的为了提高一级节流循环的经济性，采用高压液体过经济性，采用高压液体过冷的循环。冷的循环。Tianji

29、n University of Commercev2.进蒸发器的制冷进蒸发器的制冷剂液体进入中间冷剂液体进入中间冷却器却器v循环的流程图循环的流程图与工作过程与工作过程Tianjin University of CommerceTianjin University of Commercev工作过程：工作过程：v从高压级排出的气体进入从高压级排出的气体进入冷凝器中，冷凝后的液体冷凝器中，冷凝后的液体分成两路，一路经节流阀分成两路，一路经节流阀A进入中冷器，另一路经盘进入中冷器，另一路经盘管在中间冷却器中被冷却管在中间冷却器中被冷却后，经节流阀后，经节流阀B，成为压力，成为压力为为P0的湿蒸气进入

30、蒸发器的湿蒸气进入蒸发器中，在蒸发器中低压液体中，在蒸发器中低压液体吸热蒸发成为低压蒸气后，吸热蒸发成为低压蒸气后，被低压压缩机吸入，被低压压缩机吸入，Tianjin University of Commercev压缩成为中间压力的过压缩成为中间压力的过热蒸气排至中间冷却器热蒸气排至中间冷却器，被其中的液体所冷却，被其中的液体所冷却，成为中间压力下的饱，成为中间压力下的饱和蒸气，与中间冷却器和蒸气，与中间冷却器中的液体吸热而蒸发的中的液体吸热而蒸发的气体一同进入高压级压气体一同进入高压级压缩机，压缩成为冷凝压缩机，压缩成为冷凝压力下的过热蒸气，进入力下的过热蒸气，进入冷凝器，如此循环。冷凝器，

31、如此循环。Tianjin University of Commerce将循环表示在压焓（lgp-h）图和温熵(T-S)图上Tianjin University of CommerceTianjin University of Commercev循环各过程：循环各过程：v1-2：低压压缩机的压缩过程；：低压压缩机的压缩过程；v2-3：低压级排气在中间冷却器：低压级排气在中间冷却器中的冷却过程；中的冷却过程；v3-4：高压级压缩机的压缩过程；：高压级压缩机的压缩过程；v4-5：高压气体在冷凝器中的冷：高压气体在冷凝器中的冷却、冷凝过程；却、冷凝过程；v5-6：小部分高压液体经节流阀：小部分高压液体

32、经节流阀进入中间冷却器的节流过程进入中间冷却器的节流过程（PKPm）；）；v 6-3：中压制冷剂在中间冷却器：中压制冷剂在中间冷却器中的蒸发过程；中的蒸发过程；v 5-7：高压液体在中间冷却器的：高压液体在中间冷却器的盘管中的冷却过程；盘管中的冷却过程；v 7-0：高压液体经节流阀进入蒸：高压液体经节流阀进入蒸发器的节流过程发器的节流过程(PKP0)；v0-1：制冷剂低压液体在蒸发器：制冷剂低压液体在蒸发器中的蒸发过程；中的蒸发过程；Tianjin University of Commercev高低压级流量比高低压级流量比v由中冷器热平衡：由中冷器热平衡：7352hqhqhqhqmDmGmGm

33、D)()(5372hhqhhqmGmD5372hhhhqqmDmG5372hhhhqqmDmGTianjin University of Commerce制冷机的性能指标制冷机的性能指标v1）单位制冷量）单位制冷量 （kJ/kg）v2) 低压级制冷剂循环量低压级制冷剂循环量 （/s）v3) 低压级压缩机理论比功低压级压缩机理论比功 （kJ/kg）v4) 低压级压缩机理论功率低压级压缩机理论功率 （kW）71010hhhhq010hhQqmD120hhwD)(1201000hhhhQwqPDmDDTianjin University of Commercev5）高压级制冷剂循环量）高压级制冷剂循

34、环量 （kg/s）v6）高压级压缩机理论比功）高压级压缩机理论比功 （kJ/kg）v7）高压级压缩机理论功率）高压级压缩机理论功率 （kW）)(53717205372hhhhhhQhhhhqqmDmG340hhwG)()(53713472000hhhhhhhhQwqPGmGGTianjin University of Commercev8) 理论循环的性能系数（制冷系数理论循环的性能系数（制冷系数 ）)()()(34725312537100000hhhhhhhhhhhhPPQCOPGDTianjin University of Commerce比较无比较无“液体再过冷液体再过冷”与具有与具有“

35、液体再过冷液体再过冷”循环循环 v具有具有“液体再过冷液体再过冷”的循环的循环1-2-3-4-5-6-7-0-1，比无，比无“液体再过液体再过冷冷”的循环的循环1-2-3-4-5-6-0-1，单，单位制冷量增加了位制冷量增加了q0，经济性是，经济性是否提高？否提高？ Tianjin University of Commercev比较制冷系数：比较制冷系数：v有有“液体再过冷液体再过冷”循环循环v无无“液体再过冷液体再过冷”循环循环)()()(3472531253710000hhhhhhhhhhhhPPQGD)()()(3452531251530hhhhhhhhhhhhTianjin Unive

36、rsity of Commercev有有“液体再过冷液体再过冷”循环循环的制冷系数中的分子和的制冷系数中的分子和分母都增加了，其经济分母都增加了，其经济性比无性比无“液体再过冷液体再过冷”循环高。循环高。vt7越接近中间温度，即越接近中间温度，即温差越小，液体过冷度温差越小，液体过冷度越大，制冷系数增加愈越大，制冷系数增加愈多。多。 t盘管的端部温差；mttt7t一般取38。Tianjin University of Commerce二二. 一级节流中间不完全冷却两级压缩循环一级节流中间不完全冷却两级压缩循环v1. 循环流程图与工作过循环流程图与工作过程程 v适用工质：氟里昂适用工质：氟里昂v

37、工作过程：从高压级排工作过程：从高压级排出的气体进入冷凝器中，出的气体进入冷凝器中，冷凝后的液体分成两路，冷凝后的液体分成两路，一路经节流阀一路经节流阀G进入中进入中冷器，另一路经盘管在冷器，另一路经盘管在中间冷却器中冷却后，中间冷却器中冷却后，经节流阀经节流阀F，成为压力，成为压力为为P0的湿蒸气进入蒸发的湿蒸气进入蒸发器中，器中，Tianjin University of Commercev在蒸发器中低压液体吸热在蒸发器中低压液体吸热蒸发成为低压蒸气后，进蒸发成为低压蒸气后，进入低压压缩机，在压缩机入低压压缩机，在压缩机中被压缩成为中间压力的中被压缩成为中间压力的过热蒸气，与在中间冷却过热

38、蒸气，与在中间冷却器中吸热蒸发的中压饱和器中吸热蒸发的中压饱和蒸气混合后进入高压级压蒸气混合后进入高压级压缩机中，压缩为高压蒸气缩机中，压缩为高压蒸气后排出，如此循环。后排出，如此循环。Tianjin University of Commercev2将循环表示在压将循环表示在压焓（焓（lgp-h）图）图 和温和温熵熵(T-S)图上图上Tianjin University of CommerceTianjin University of Commercev3. 高低压级流量比及混合后焓值高低压级流量比及混合后焓值v求高压级流量：求高压级流量：v中间冷却器热平衡：中间冷却器热平衡：6 67 66

39、67 65 67 65 67 6 675)()()(hhhhqqhhhhhhhhqqhhqhhqhqqhqhqmDmGmDmGmGmDmDmGmDmGTianjin University of Commercev混合状态热平衡：混合状态热平衡：)()()()()()()(627666662636362362hhhhhhhhhqqhhhhqhhqhqhqqhqmGmDmGmDmGmDmGmDTianjin University of Commercev4制冷机的性能指标制冷机的性能指标v1）单位制冷量）单位制冷量 （kJ/kg）v2) 低压级制冷剂循环量低压级制冷剂循环量 （/s）v3) 低压级

40、压缩机理论比功低压级压缩机理论比功 （kJ/kg）71010hhhhq010hhQqmD120hhwDTianjin University of Commercev4) 低压级压缩机理论功率低压级压缩机理论功率 （kW）v5）高压级制冷剂循环量）高压级制冷剂循环量 kg/sv6）高压级压缩机理论比功）高压级压缩机理论比功 （kJ/kg）)(6 6717 606 67 6hhhhhhQhhhhqqmDmG340hhwG)(1201000hhhhQwqPDmDDTianjin University of Commercev7）高压级压缩机理论功率）高压级压缩机理论功率 （kW）v8) 制冷系数制冷

41、系数 )()()(347 66 6126 6710000hhhhhhhhhhhhPPQGD)()(6 671347 6000hhhhhhhhQwqPGmGGTianjin University of Commerce三三.实际双级系统流程图实际双级系统流程图Tianjin University of CommerceTianjin University of Commercev实际系统中，对于蒸发温度较低的氟系统，采用实际系统中，对于蒸发温度较低的氟系统，采用了回热器。从中间冷却器中出来的制冷剂液体，了回热器。从中间冷却器中出来的制冷剂液体，与从蒸发器中出来的制冷剂蒸气进行热交换。与从蒸发器中

42、出来的制冷剂蒸气进行热交换。v采用回热器的优点：采用回热器的优点：v使液体温度下降，减小节流后的干度，节流的使液体温度下降，减小节流后的干度，节流的不可逆损失小；不可逆损失小；v出蒸发器的蒸气过热，可减少有害过热；出蒸发器的蒸气过热，可减少有害过热；v提高低压级压缩机的吸气温度，可改善压缩机提高低压级压缩机的吸气温度，可改善压缩机的润滑条件，并避免在压缩机汽缸外表面结霜；的润滑条件，并避免在压缩机汽缸外表面结霜；v使活塞式压缩机的容积效率有所改善。使活塞式压缩机的容积效率有所改善。 Tianjin University of Commercev例例4-4：制冷系统采用一级节流中间不完全冷却：制

43、冷系统采用一级节流中间不完全冷却循环，制冷剂循环，制冷剂R134a ，蒸发温度，蒸发温度-40，出蒸发，出蒸发器制冷剂有器制冷剂有5过热，经回热器过热过热，经回热器过热20，中间，中间冷却器有冷却器有5的端部温差，中冷器出来的饱和蒸的端部温差，中冷器出来的饱和蒸气温度为气温度为-10，冷凝温度为，冷凝温度为30，制冷量，制冷量Q0=60kW。v试求：该循环的性能指标。试求：该循环的性能指标。 v解：解：1.将循环表示在将循环表示在lgp-h图上图上 v2.确定各状态点参数确定各状态点参数vp0=52kPa t0=-40vpm=201kPa tm=-10vpk=771kPa tk=30Tianj

44、in University of Commerce点号压力（kPa）温度 （）焓值（kJ/kg）比容 （m3/kg152450.4222012627057713090.56201-10241.87771-542.5877122.53201263.20.12477160295Tianjin University of Commercev8点：点： h8=22.5 kJ/kgv3点：点： h3=263.2 kJ/kg 3计算性能指标计算性能指标v1）单位制冷量）单位制冷量 （kJ/kg）v2) 低压级制冷剂循环量低压级制冷剂循环量 （/s）8701hhhh)()()(

45、627 66 6 63hhhhhhhh5 .20280900hhhhq296.0800hhQqmDTianjin University of Commercev3) 低压级压缩机理论比功低压级压缩机理论比功 （kJ/kg）v4) 低压级压缩机理论功率低压级压缩机理论功率 （kW）v5）高压级制冷剂循环量）高压级制冷剂循环量 （kg/s）4 . 7)(1280000hhhhQwqPDmDD390.06676hhhhqqmDmG25120hhwDTianjin University of Commercev6）高压级压缩机理论比功）高压级压缩机理论比功 （kJ/kg） v7）高压级压缩机理论功率）

46、高压级压缩机理论功率 （kW）v8) 制冷系数制冷系数 8 .31340hhwG4 .1200GmGGwqP03. 30000GDPPQTianjin University of Commerce43 两级节流中间冷却的两级压缩循环两级节流中间冷却的两级压缩循环v一两级节流中间完全一两级节流中间完全冷却的两级压缩循环冷却的两级压缩循环v1. 循环的流程图与工作循环的流程图与工作过程过程Tianjin University of Commercev工作过程：在蒸发器中产工作过程：在蒸发器中产生的低压饱和蒸气，进入生的低压饱和蒸气，进入低压压缩机中，被压缩到低压压缩机中，被压缩到中间压力下的过热蒸

47、气，中间压力下的过热蒸气，进入中间冷却器中，被其进入中间冷却器中，被其中的制冷剂液体冷却到饱中的制冷剂液体冷却到饱和蒸气，进入高压压缩机和蒸气，进入高压压缩机中，继续被压缩到冷凝压中，继续被压缩到冷凝压力，高压压缩机排出的过力，高压压缩机排出的过热蒸气进入冷凝器中，被热蒸气进入冷凝器中，被冷凝成为液体，冷凝成为液体，Tianjin University of Commercev高压液体经第一节流阀高压液体经第一节流阀G节流到中间压力，进入中节流到中间压力，进入中冷器，节流过程产生的闪冷器，节流过程产生的闪发气体、中间冷却器中的发气体、中间冷却器中的液体吸收低压级压缩机排液体吸收低压级压缩机排气

48、的热量而蒸发的气体及气的热量而蒸发的气体及被冷却后的低压级排气，被冷却后的低压级排气，一同进入高压级压缩机，一同进入高压级压缩机，而中间冷却器中的大部分而中间冷却器中的大部分液体，经第二节流阀液体，经第二节流阀F节流节流到蒸发压力到蒸发压力(p0)，并进入蒸，并进入蒸发器中制取冷量，如此不发器中制取冷量，如此不断循环。断循环。Tianjin University of Commercev 进入高压级压缩机的气体：进入高压级压缩机的气体：v 低压压缩机的排气；低压压缩机的排气；v 第一次节流后产生的饱和蒸气；第一次节流后产生的饱和蒸气；v 中冷器中制冷剂液体冷却低压级压缩机排气而中冷器中制冷剂液

49、体冷却低压级压缩机排气而蒸发的饱和气体。蒸发的饱和气体。 Tianjin University of Commercev2.将循环表示在将循环表示在lgp-h图上：图上：v3.高低压级循环量之比高低压级循环量之比v中冷器热平衡：中冷器热平衡：)()()(71637206372637263723762hhhhhhQhhhhqqhhhhqqhhqhhqhqhqhqhqmDmGmDmGmGmDmGmDmGmDTianjin University of Commercev4制冷机的性能指标制冷机的性能指标v1）单位制冷量）单位制冷量 （kJ/kg）v2) 低压级制冷剂循环量低压级制冷剂循环量 （/s）

50、v3) 低压级压缩机理论比功低压级压缩机理论比功 （kJ/kg）v4)低压级压缩机理论功率低压级压缩机理论功率 （kW）71010hhhhq120hhwD010hhQqmD)(1201000hhhhQwqPDmDDTianjin University of Commercev5）高压级制冷剂循环量）高压级制冷剂循环量 kg/s v6）高压级压缩机理论比功）高压级压缩机理论比功 kJ/kg7）高压级压缩机理论功率）高压级压缩机理论功率 kW8）理论性能系数（制冷系数）理论性能系数（制冷系数）)()(53017205372hhhhhhQhhhhqqmDmG340hhwG)()(5301347200

51、0hhhhhhhhQwqPGmGG)()()(3472531253010000hhhhhhhhhhhhPPQCOPGDTianjin University of Commerce二两级节流中间不完全冷却的两级压缩循二两级节流中间不完全冷却的两级压缩循环环v1.循环的流程图与工作循环的流程图与工作过程：过程： Tianjin University of Commercev工作过程：在蒸发器中产生的低压饱和蒸气工作过程：在蒸发器中产生的低压饱和蒸气(p0)，进入低压压缩机中，被压缩到中间压力，进入低压压缩机中，被压缩到中间压力(pm)下的过热蒸气，与中间冷却器中出来的中下的过热蒸气，与中间冷却器中

52、出来的中压饱和气体在管路中混合后，一起进入高压压压饱和气体在管路中混合后，一起进入高压压缩机，继续被压缩到冷凝压力缩机，继续被压缩到冷凝压力(pk)，高压压缩，高压压缩机排出的过热蒸气进入冷凝器中，被冷凝成为机排出的过热蒸气进入冷凝器中，被冷凝成为液体，经第一节流阀液体，经第一节流阀G节流到中间压力节流到中间压力(pm)，进入中冷器，节流过程产生的闪发气体进入高进入中冷器，节流过程产生的闪发气体进入高压级压缩机，中间冷却器中的液体，经第二节压级压缩机，中间冷却器中的液体，经第二节流阀流阀F节流到蒸发压力节流到蒸发压力(p0)，并进入蒸发器中制，并进入蒸发器中制取冷量，如此不断循环。取冷量，如此

53、不断循环。 Tianjin University of Commercev2.将循环表示在将循环表示在lgp-h图上：图上：v3.流量比及混合后焓值：流量比及混合后焓值：v流量比：流量比：v混合后焓值：混合后焓值： 66767666676)()()(hhhhqqhhqhhqhqqhqhqmDmGmDmGmDmGmDmG 6 627 66 6 6 623 623)()()(hhhhhhhhhhqqhhqqhqhqmGmDmDmGmDmGTianjin University of Commercev4制冷机的性能指标制冷机的性能指标v1）单位制冷量）单位制冷量 （kJ/kg）v2) 低压级制冷剂循

54、环量低压级制冷剂循环量 （/s）v3) 低压级压缩机理论比功低压级压缩机理论比功 （kJ/kg）v4)低压级压缩机理论功率低压级压缩机理论功率 （kW）71010hhhhq010hhQqmD120hhwD)(1201000hhhhQwqPDmDDTianjin University of Commercev5）高压级制冷剂循环量）高压级制冷剂循环量 kg/s v6）高压级压缩机理论比功）高压级压缩机理论比功 kJ/kgv7）高压级压缩机理论功率）高压级压缩机理论功率 kWv8）理论性能系数（制冷系数）理论性能系数（制冷系数） )(6 6717 606 67 6hhhhhhQhhhhqqmDmG

55、340hhwG)()(6 671347 6000hhhhhhhhQwqPGmGG)()()(347 66 6126 6710000hhhhhhhhhhhhPPQGDTianjin University of CommerceTianjin University of Commercev该循环常用于空调用离心式或螺杆式冷水机组以及该循环常用于空调用离心式或螺杆式冷水机组以及涡旋式空气源热泵机组。涡旋式空气源热泵机组。v中间冷却器在此又称为闪发蒸气分离器。既降低了中间冷却器在此又称为闪发蒸气分离器。既降低了二级压缩机排气温度，又降低了二级压缩机进口的二级压缩机排气温度，又降低了二级压缩机进口的蒸气

56、温度和比容，从综合性能上看降低了压缩机的蒸气温度和比容，从综合性能上看降低了压缩机的功耗，故也称闪发蒸气分离器为功耗，故也称闪发蒸气分离器为“经济器经济器”；对于；对于离心式、螺杆式和涡旋式制冷压缩机而言，因其可离心式、螺杆式和涡旋式制冷压缩机而言，因其可以比较方便地进行中间抽气，实现双级循环，故这以比较方便地进行中间抽气，实现双级循环，故这类循环也有称作中间补气制冷循环。类循环也有称作中间补气制冷循环。Tianjin University of Commerce三两级节流与一级节流比较三两级节流与一级节流比较v1.经济性经济性v采用两级节流循环，增加采用两级节流循环，增加q0，而耗功相同，所

57、以，而耗功相同，所以制冷系数提高。制冷系数提高。v2.一级节流循环制冷系数一级节流循环制冷系数较低的原因较低的原因v由于中间冷却器盘管具有由于中间冷却器盘管具有端部温差，而使端部温差，而使q0减小，减小，且且t越小，一级节流的制越小，一级节流的制冷系数越接近两级节流循冷系数越接近两级节流循环，当环，当t=0时，时，0相等。相等。v通常取：通常取：t=35 Tianjin University of Commercev3. 采用两级节流时，中间冷却器应靠近蒸发器。采用两级节流时，中间冷却器应靠近蒸发器。因为从中间冷却器中出来的液体是饱和液体，因为从中间冷却器中出来的液体是饱和液体，流动中有阻力损

58、失，会产生闪发气体，减小进流动中有阻力损失，会产生闪发气体，减小进入膨胀阀的液体量，会存在供液不足的现象。入膨胀阀的液体量，会存在供液不足的现象。v因此，一级节流应用较多因此，一级节流应用较多。v4. 采用一级节流的优点：采用一级节流的优点：可依靠高压液体本身的压力，供液到较远的距可依靠高压液体本身的压力，供液到较远的距离或冷库的高层库房；离或冷库的高层库房；高压液体不与中间冷却器中的液体接触，这样高压液体不与中间冷却器中的液体接触，这样可以减少将润滑油（低压压缩机排气带入的）可以减少将润滑油（低压压缩机排气带入的）带到蒸发器去的机会；带到蒸发器去的机会； 蒸发器与中间冷却器分别供液，便于调节

59、。蒸发器与中间冷却器分别供液，便于调节。 Tianjin University of CommerceTianjin University of Commerce44 两级压缩制冷循环的热力计算两级压缩制冷循环的热力计算v热力计算的目的：为了进行制冷机的产品设计热力计算的目的：为了进行制冷机的产品设计和选型设计。和选型设计。v先确定：先确定： 制冷剂的选择；制冷剂的选择； 循环型式的选循环型式的选择；择； 循环的工作参数的确定。循环的工作参数的确定。 v一一. 制冷剂的选择制冷剂的选择 两级压缩制冷机使用中温制冷剂，通常使用两级压缩制冷机使用中温制冷剂，通常使用R717、R22、R290等。等

60、。 R717一般用于大型的工业制冷系统。一般用于大型的工业制冷系统。 Tianjin University of Commercev二二. 循环型式循环型式 节流型式一般采用一级节流；节流型式一般采用一级节流；R717选择中间选择中间完全冷却循环；完全冷却循环；R22 、R290选择中间不完全冷选择中间不完全冷却循环。却循环。v三三. 循环工作参数的确定循环工作参数的确定v蒸发温度蒸发温度t0和冷凝温度和冷凝温度tk的确定方法，在单级的确定方法，在单级循环中已叙述。循环中已叙述。v两级压缩特有的工作参数是中间压力和中间温两级压缩特有的工作参数是中间压力和中间温度。确定中间压力有两种情况：度。确