蒸汽压缩式制冷

第3章

蒸汽压缩式制冷3.1蒸气压缩式制冷循环(一)单级蒸气压缩式制冷循环1．朗肯循环2．劳伦茨循环3．跨临界循环（二）多级蒸气压缩式制冷循环（三）复叠式蒸气压缩式制冷循环1．朗肯循环3.1.1蒸气压缩制冷的典型循环

空调、制冷、食品冷藏温度范围大量使用的循环基本朗肯循环有回热的朗肯循环图3-1基本朗肯循环循环T—S图：1—2压缩过程2—3冷却冷凝过程

3—4节流过程4—1蒸发吸热过程

朗肯循环图例TS1243图3-2有回热的朗肯循环T—S图：1‘—2压缩过程2—3冷凝过程3—3’液体过冷过程3＇—4节流过程4—1蒸发过程1—1＇吸气过热过程TS1’243’313.1.2劳伦茨循环朗肯循环的主要特征

循环中的两个相变过程变成伴随有降温的定压凝结和伴随有升温的定压蒸发。

有两个定压定温的相变过程与纯质制冷剂及共沸混合制冷剂的压力特性相适应。劳伦茨循环

劳伦茨循环图例图3-3劳伦茨循环

TS12433.1.3跨临界循环

将CO2作为制冷剂用于空调制冷的温度范围时，由于CO2的临界温度低（仅30℃），排热将在超临界区进行。而吸热则在临界点以下进行，整个循环跨越临界点。

定义图3-4CO2跨临界循环1—2压缩过程；2—3气体冷却过程；3—4气体冷却过程；4—5节流过程；5—6蒸发过程；0—1气体过热过程。

TS12653043.2.1制冷系统的特点及工作过程压缩制冷剂蒸气，提高压力和温度放热，使高压高温制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体得到低温低压制冷剂制冷剂液体吸热、蒸发、制冷3.2单级蒸气压缩式制冷的理论循环3.1.2单级蒸气压缩式制冷理论循环单级蒸汽压缩式制冷理论循环组成：制冷压缩机冷凝器节流器蒸发器单级蒸气压缩式制冷循环，是指制冷剂在一次循环中只经过一次压缩，最低蒸发温度可达-40～-30℃。单级蒸气压缩式制冷广泛用于制冷、冷藏、工业生产过程的冷却，以及空气调节等各种低温要求不太高的制冷工程。3.1.3单级蒸气压缩式制冷循环的工作过程制冷剂的变化过程(flash)一点：临界点C三区：液相区、两相区、气相区。五态：过冷液状态、饱和液状态、湿蒸气状态、饱和蒸气状态、过热蒸气状态。八线：等压线p（水平线）等焓线h（垂直线）饱和液线x=0，饱和蒸气线x=1，无数条等干度线x等熵线s等比体积线v等温线t液相区两相区气相区3.2.2制冷剂状态图3.2.3单级蒸气压缩式制冷的理论循环

1.单级理论循环的假设条件：

（1）压缩过程为等熵过程，即在压缩过程中不存在任何不可逆损失

（2）在冷凝器和蒸发器中，制冷剂的冷凝温度等于冷却介质的温度，蒸发温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温度和蒸发温度都是定值

(4）制冷剂在管道内流动时，没有流动阻力损失，忽略动能变化，除了蒸发器和冷凝器内的管子外，制冷剂与管外介质之间没有热交换

（5）制冷剂在流过节流装置时，流速变化很小，可以忽略不计，且与外界环境没有热交换

（3）离开蒸发器和进入压缩机的制冷剂蒸气为蒸发压力下的饱和蒸气，离开冷凝器和进入膨胀阀的液体为冷凝压力下的饱和液体1）制冷系统的压缩过程2）制冷系统的冷凝过程

3）制冷系统膨胀过程

4）制冷系统蒸发过程

3.2.3单级蒸气压缩式制冷理论循环2.理论循环过程在压焓图上的表示

图3-7理论循环在T-s图（a）和lnp-h图（b）上的表示

单位制冷量q0压缩蒸气制冷循环单位制冷量可按式（3-13）计算。3.理论循环特性(2)单位容积制冷量qv(3)理论比功w0对于单级蒸气压缩制冷机的理论循环来说，理论比功可表示为单级压缩蒸气制冷机的理论比功也是随制冷剂的种类和制冷机循环的工作温度而变的。(4)单位冷凝热qk单位（1kg）制冷剂蒸气在冷凝器中放出的热量，称为单位冷凝热。单位冷凝热包括显热和潜热两部分对于单级压缩式蒸气制冷机理论循环，存在着下列关系(5)制冷系数

对于单级压缩蒸气制冷机理论循环，制冷系数为制冷系数愈大经济性愈好冷凝温度越高制冷系数越小蒸发温度越低(6)热力完善度单级压缩蒸气制冷机理论循环的热力完善度按定义可表示为这里εc为在蒸发温度（T0）和压缩机排气温度（T2）之间工作的逆卡诺循环的制冷系数。热力完善度愈大，说明该循环接近可逆循环的程度愈大。

例1-1假定循环为单级蒸气压缩式制冷的理论循环，蒸发温度t0=-10℃，冷凝温度tk=35℃，工质为R22，循环的制冷量Q0=55kW，试对该循环进行热力计算。例题解点1：t1=t0=10℃，p1=p0=0.3543MPa，h1=401.555kJ/kg，v1=0.0653m3/kg点3：t3=tk=35℃，p3=pk=1.3548MPa，h3=243.114kJ/kg，由图可知，h2=435.2kJ/kg，t2=57℃

例题1）单位质量制冷量2）单位容积制冷量3）质量流量4）理论比功w0=h2-h1=435.2-401.555=33.645kJ/kg5）压缩机消耗的理论功率

P0=qmw0=0.347133.645=11.68kW7）冷凝器单位热负荷

qk=h2-h3=435.2-243.114=192.086kJ/kg8）冷凝器热负荷

Qk=qmqk=0.3471192.086=66.67kW6）制冷系数3.3单级蒸气压缩式制冷实际循环3.3.1实际循环1）制冷压缩机的压缩过程不是等熵过程，且有摩擦损失。2）实际制冷循环中压缩机吸入的制冷剂往往是过热蒸气，节流前往往是过冷液体，即存在气体过热、液体过冷现象。3）热交换过程中，存在着传热温差，被冷却介质温度高于制冷剂的蒸发温度，环境冷却介质温度低于制冷剂冷凝温度。4）制冷剂在设备及管道内流动时，存在着流动阻力损失，且与外界有热量交换。5）实际节流过程不完全是绝热的等焓过程，节流后的焓值有所增加。6）制冷系统中存在着不凝性气体。图3-9实际循环在T-s图（a）和lg

p-h图（b）上的表示112(2)3456,,ppk0Lgph实际循环可表示为图中的1-1-2-3-4-5-6-1

1-1表示蒸气的过热过程

1-2表示实际增熵压缩过程

2-3-4表示制冷剂在冷凝压力pk下的等压冷却、冷凝过程

4-5表示制冷剂在冷凝压力下的过冷过程

5-6表示制冷剂在等焓下的节流过程6-1表示制冷剂在蒸发压力p0下的等压汽化过程

简化后的实际循环图3-10简化后的实际循环在lg

p-h图上的表示3.3.2实际因素对理想循环性能的影响

在实用上，根据实际条件对循环往往要作一些改进，以便提高循环的热力完善度。在单级制冷机循环中，这一改进主要有液体过冷、吸气过热及由此而产生的回热循环。将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝温度的状态，称为过冷。1.液体过冷带有过冷的循环，叫做过冷循环。采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数都是有利的。图3-11过冷循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示与无过冷的循环1-2-3-4-5-1相比，过冷循环的单位制冷量的增加量为因两个循环的理论比功w0相同，过冷循环的制冷系数比无过冷循环的制冷系数要大。2.吸入蒸气的过热

压缩机吸入前的制冷剂蒸气的温度高于吸气压力下制冷剂的饱和温度时，称为过热。具有吸气过热的循环，称为过热循环。图3-13过热循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示有效过热循环的制冷系数可表示为

由制冷剂的T-s图我们可以得到，在过热区，过热度越大，其等熵线的斜率越大，根据式（3-17），得

图3-15有效过热的过热度对制冷系数的影响

若不计回热器与环境空气之间的热交换，则液体过冷的热量等于使蒸气过热的热量，其热平衡关系为

3.回热循环

利用回把热使节流前的制冷剂液体与压缩机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，使液体过冷、蒸气过热，称之为回热。图3-16回热循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示回热循环的性能指标如下：单位制冷量

单位容积制冷量

单位功

制冷系数与无回热循环1-2-3-4-5-1相比较，回热循环的单位制冷量增大了循环的单位功可近似地表示成但单位功也增大了单位容积制冷量和制冷系数可表示成即如果要使回热循环的单位容积制冷量及制冷系数比无回热循环高，其条件应是3.其它影响热交换及压力损失对制冷循环的影响不凝性气体对制冷循环的影响冷凝、蒸发过程传热温差对循环性能的影响

我国活塞式制冷压缩机标准GB10875--89中规定了不同制冷机使用温度在高温、中温和低温的不同温度范围。3.3.4单级蒸气压缩式制冷变工况特性1.制冷工况压缩机的制冷量和轴功率等参数随工况条件变化，为了衡量、比较压缩机性能，制定公认的温度条件(名义工况)，作为压缩机制冷量选用和比较的标准。铭牌上标示的制冷量和功率一般是在标准工况下的值，如为空调专用，则为空调工况。名义工况(旧)标准工况空调工况名义工况(新)高温工况中温工况低温工况最大压差工况：用来考核压缩机零件强度、排气温度、油温、电机绕组温度。最大轴功率工况：用来考核压缩机噪声、振动，并依此选配电动机。工况种类工作温度/℃制冷剂工况种类工作温度/℃制冷剂R717R12R22R717R12R22标准工况冷凝温度tk303030最大压差工况冷凝温度tk405040蒸发温度t0151515蒸发温度t02030（8）30过冷温度tsc252525过冷温度tsc405040吸气温度tsh101515吸气温度tsh150（15）15空调工况冷凝温度tk404040最大功率工况冷凝温度tk405040蒸发温度t0555蒸发温度t05（0）105过冷温度tsc353535过冷温度tsc405040吸气温度tsh101515吸气温度tsh10（5）1515我国常用制冷机工况（通常适用于开启式）注：括号内的数字相当于最大压差≤980kPa或最高蒸发温度为0℃的压缩机工况。类别工况序号蒸发温度/℃冷凝温度/℃吸气温度/℃液体温度/℃机组型式高温1（1A）7（7.2）55（54.4）18（18.3）50（46.1）所有型式27431838中温3（3A）7（6.7）49（48.9）18（4.4）44（48.9）所有型式（全封闭）（3B）（18.3）（半封闭）（开启式）47431838所有型式低温Ⅰ5（5A）23（23.3）55（54.4）32（32.2）32（32.2）全封闭6（6A）49（48.9）5（4.4）44（48.9）所有型式72343538低温Ⅱ8（8A）4035（40.6）10（4.4）30（40.6）所有型式（全封闭）（8B）（18.3）（半封闭）（开启式）

容积式制冷压缩机及机组的名义工况2.变工况运行变工况定义单级蒸气压缩式制冷实际运行时当系统的某些参数发生了变化，从而引起循环特性及制冷机性能变化，称为变工况。影响最大的是：冷凝温度tk变化(升高)的影响蒸发温度t0变化(降低)的影响(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp1234tkt04t´k3´2´4´q´0q0不变单位制冷量q0输气系数吸气比容v1

qvQ0(1)其他条件不变，冷凝温度tk变化(升高)的影响hp1234tkt0t´k3´2´4´w0w0´不变单位压缩功w0

吸气比容v1

wvP制冷系数(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响lgph1234tkt02´4´t´01´单位制冷量q0

吸气比容v1

制冷剂质量流量GQ0q´0q0(2)其他条件不变，蒸发温度t0变化(降低)的影响ph1234tkt02´4t´01´w0´w0P单位压缩功w0

制冷剂质量流量G

时，P最大´3.4蒸气压缩中的制冷剂

只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。

3.4.1制冷剂的发展、应用乙醚是最早使用的制冷剂。1866年威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷剂。1870年卡尔·林德(CartLinde)用NH3作制冷剂。1874年拉乌尔·皮克特(RaulPictel)采用SO2作制冷剂。SO2毒性大，但作为重要制冷剂曾有60年历史。CO2在使用温度范围内压力特高，致使机器极为笨重，但它无毒使用安全。曾在船用冷藏装置中作制冷剂达50年之久。1955年才被氟里昂所取代。1.热力学性质方面(1)工作温度范围内有合适的压力和压力比。(2)单位制冷量q0和单位容积制冷量qv较大。(3)比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。蒸发压力≧大气压力冷凝压力不要过高冷凝压力与蒸发压力之比不宜过大(4)等熵压缩终了温度t2不能太高，以免润滑条件恶化或制冷剂自身在高温下分解。3.4.2制冷剂的选用原则2.迁移性质方面

(1)粘度、密度尽量小。

(2)导热系数大，可提高传热系数，减少传热面积。

3.物理化学性质方面

4.其它

(1)无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全。(2)化学稳定性和热稳定性好。(3)对大气环境无破坏作用。

原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。3.4.3制冷剂命名制冷剂按其化学组成主要有三类

无机物氟里昂碳氢化合物字母“R”和它后面的一组数字或字母表示制冷剂根据制冷剂分子组成按一定规则编写制冷剂的简写符号1.无机化合物

2.氟里昂和烷烃类简写符号规定为R7()()括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)

数值为零时省去写，同分异构体则在其最后加小写英文字母以示区别。编写规则3.非共沸混合工质简写符号为R4()()

括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始若构成非共沸混合工质的纯物质种类相同，但成分含量不同，则分别在最后加上大写英文字母以示区别

4.共沸混合工质简写符号为R5()()

括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从00开始

表3-7制冷剂符号举例

化合物名称分子式m、n、x、z值简写符号一氟三氯甲烷CFCl3m=1,n=0,x=1R11二氟二氯甲烷CF2Cl2m=1,n=0,x=2R12三氟一溴甲烷CF3Brm=1,n=0,x=3,z=1R13B1二氟一氯甲烷CHF2Clm=1,n=1,x=2R22二氟甲烷CH2F2m=1,n=2,x=2R32甲烷CH4m=1,n=4,x=0R50三氟二氯乙烷C2HF3Cl2m=2,n=1,x=3R123五氟乙烷C2HF5m=2,n=1,x=5R125四氟乙烷C2H2F4m=2,n=2,x=4R134a乙烷C2H6m=2,n=6,x=0R170丙烷C3H8m=3,n=8,x=0R2903.4.4制冷剂的物理化学性质及其应用1.安全性(1)毒性虽然一些氟里昂制冷剂其毒性都较低，但在高温或火焰作用下会分解出极毒的光气。(2)燃烧性和爆炸性在空气中发生燃烧或爆炸的体积百分比范围。这一范围的下限值越小，表示越易燃；下限值相同，则范围越宽越易燃。爆炸极限表3-8一些制冷剂的易燃易爆特性制冷剂代号爆炸极限(容积%)制冷剂代号爆炸极限(容积%)制冷剂代号爆炸极限(容积%)11None124

None2902.3-7.312

None125

None500

None22

None134a

None502

None23

None142b6.7-14.9600a1.8-8.43214-31143a6.0-na71716.0-25.0123

None152a3.9-16.9718

None注：None表示不燃烧，na表示未知。

(3)以毒性和可燃性为界限的安全分类

毒性可燃性TLVs值确定或一定的系数，制冷剂体积分数≥4×10-4TLVs值确定或一定的系数，制冷剂体积分数<4×10-4无火焰传播不燃A1B1制冷剂LFL>0.1kg/m3,燃烧热<19000kJ/kg低度可燃性A2B2制冷剂LFL≤0.1kg/m3,燃烧热≥19000kJ/kg高度可燃性A3B3低毒性高毒性表3–9

一些制冷剂的安全分类

制冷剂代号安全分类制冷剂代号安全分类制冷剂代号安全分类11A1124A1290A312A1125A1500A122A1134aA1502A123A1142bA2600aA332A2143aA2717B2123B1152aA2718A13.对材料的作用“镀铜”现象当制冷剂在系统中与铜或铜合金部件接触时，铜溶解到混合物中，当和钢或铸铁部件接触时，被溶解的铜离子析出并沉浸在钢铁部件上形成一层铜膜。制冷系统中应尽量避免水分存在和铜铁共用。氨制冷机中不能用黄铜、紫铜和其它铜合金（磷青铜除外），因为有水分时要引起腐蚀。氟里昂对塑料等高分子化合物会起“膨润”作用(变软、膨胀和起泡)，故在制冷系统中要选用特殊橡胶或塑料。4.与润滑油的互溶性对每种氟利昂存在一个溶解临界温度，即溶解曲线最高点的温度图3-26制冷剂与润滑油的溶解曲线)5.与水的溶解性“冰堵现象”当温度降到0℃以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成“冰堵”，致使制冷机不能正常工作。6.泄漏性氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏。易溶于水故不用肥皂水检漏，用酚酞试剂和试纸检漏

氟利昂无色无臭，卤素喷灯和电子检漏仪检漏沸点-33.3℃，凝固点-77.9℃

单位容积制冷量大粘性小，传热性好，流动阻力小毒性较大，有一定的可燃性，安全分类为B2

氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味氨液飞溅到皮肤上会引起肿胀甚至冻伤氨系统中有水分会加剧对金属腐蚀同时减小制冷量以任意比与水互溶但在矿物润滑油中的溶解度很小系统中氨分离的游离氢积累至一定程度遇空气爆炸氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出在氨制冷机中不用铜和铜合金材料(磷青铜除外)

3.4.5常用制冷剂1.无机物氨2.氟利昂(1)R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）沸点-29.8℃，凝固点-158℃。无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过0.001%常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过2%铝镁合金。对天然橡胶和塑料有膨润作用。(2)R134a（四氟乙烷CH2FCF3）毒性非常低，不可燃，安全。与矿物润滑油不相溶，但能完全溶解于多元醇酯类。化学稳定性很好，溶水性比R12强得多，对系统干燥和清洁性要求更高，用与R12不同的干燥剂。(3)R11（一氟三氯甲烷CFCl3）沸点23.8℃，凝固点-111℃。毒性比R12更小，安全。水在R11中的溶解能力与R12相接近。对金属及矿物润滑油的作用关系也与R12大致相似。与明火接触时，较R12更易分解出光气。(4)R22（二氟一氯甲烷CHF2Cl）沸点-40.8℃，凝固点-160℃。毒性比R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。属于HCFC类制冷剂，也要被限制和禁止使用。

对金属与非金属的作用以及泄漏特性都与R12相似。化学性质不如R12稳定，对有机物的膨润作用更强。部分与矿物润滑油互溶。溶水性稍大于R12，系统内应装设干燥器。3.碳氢化合物(1)R600a（异丁烷i-C4H10）(2)R290（丙烷C3H8）沸点和凝固点比R600a低，蒸气压较高和容积制冷量比R600a大，其他制冷特性及安全特性均与R600a相似。沸点-11.73℃，凝固点-160℃。毒性非常低，在空气中可燃，应注意防火防爆。与矿物润滑油能很好互溶，与其他物质的化学相溶性很好，与水的溶解性很差。4.混合制冷剂(1)共沸制冷剂共沸制冷剂特点：一定蒸发压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低。一定蒸发温度下，共沸制冷剂单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的容积制冷量要大。共沸制冷剂化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。在全封闭和半封闭压缩机中，采用共沸制冷剂可使电机得到更好的冷却，电机绕组温升减小。几种共沸制冷剂的组成和沸点

代号组分质量成分分子量沸点(℃)共沸温度各组分的沸点(℃)R500R12/152a73.8/26.299.3-33.50-29.8/-25R501R22/1284.5/15.593.1-41.5-41-40.8/-29.8R502R22/11548.8/51.2111.6-45.419-40.8/-38R503R23/1340.1/59.987.6-88.088-82.2/-81.5R504R32/11548.2/51.879.2-59.217-51.2/-38R505R12/3178.0/22.0103.5-30115-29.8/-9.8R506R31/11455.1/44.993.7-12.518-9.8/3.5R507R125/143a50.0/50.098.9-46.7－-48.8/-47.7(2)非共沸制冷剂一定压力下溶液加热时，首先到达饱和液体点A(泡点)，再加热到达点B，即进入两相区，继续加热到点C(露点)时全部蒸发完成为饱和蒸气。泡点温度和露点温度的温差称之为温度滑移

图3-29非共沸制冷剂的T-ξ图

(3)常用混合制冷剂的特性沸点-33.5℃，ODP值较高。1)共沸制冷剂R500

可代替R12用于活塞式制冷机沸点-45.4℃，ODP值较高。溶水性比R12大1.5倍，在82℃以上有较好的溶油性。沸点-88℃，不燃烧，无毒无腐蚀性，ODP值较高。适用于复叠式制冷机的低温级。沸点-46.7℃，ODP值为零。不溶于矿物油，但溶于聚酯类润滑油。2)共沸制冷剂R502

可代替R22用于获得低温3)共沸制冷剂R503可代替R13使用4)共沸制冷剂R507用R502的场合都可用R507替代

5)非共沸制冷剂R401A和R401B性能与R12较接近。能溶于聚醇类和聚酯类润滑油。可作为过度性替代物

泡露点温差大，使用时最好将热交换器作成逆流形式不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油低温工况下，容积制冷量比R22要低得多。不能与矿物润滑油互溶，但能溶于聚酯类合成润滑油。泡露点温差仅0.2℃，可称之为近共沸混合制冷剂。具有与共沸混合制冷剂类似的优点。不能直接用来替换R22的制冷系统。7)非共沸制冷剂R410A两元混合制冷剂6)非共沸制冷剂R407C三元非共沸混合制冷剂3.6多级蒸气压缩式制冷循环

单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的冷凝压力是由环境介质（如空气或水）温度所决定。在一定的冷凝温度下蒸发温度的降低冷凝压力和蒸发压力之差（pk-po）增大压缩比pk/po变大多级蒸气压缩式制冷循环

容积式压缩机的单级压比受压缩机容积效率和压缩终了温度的制约通常被限制在8～10

离心式压缩机的单级压缩比受工质分子量大小与叶轮的周边速度制约通常被限制在2～4

单级蒸气压缩活塞式制冷机，压缩比一般不超过10。当蒸发温度过低，超出极限使用条件时会带来如下问题：

(1)压缩比增大时压缩机的输气系数λ大为降低，压缩机的输气量及效率显著下降。(2)压缩机排气温度过高，使润滑油的粘度急剧下降，影响压缩机的润滑。当排气温度与润滑油的闪点接近时，会使润滑油碳化，以致在阀片上产生结碳现象。

所以，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。(3)制冷剂节流损失增加，单位质量制冷量及单位容积制冷量下降过大，经济性下降。3.6.1两级压缩制冷的循环方式1.一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环（如图3-34a所示）

2.一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环（如图3-34c所示）

3.两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环

（如图3-34b所示）

4.两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环（如图3-34d所示）

一级节流中间完全冷却循环图3-35一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环

(a)流程图

b)lgp-h图一级节流中间不完全冷却循环图3-34一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环(a)流程图(b)lgp-h图图3-34两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环(a)流程图(b)lgp-h图图3-34两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环(a)流程图(b)lgp-h图图3-34两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环(a)流程图(b)lgp-h图双级蒸气压缩式制冷循环3.6.2两级压缩制冷循环的热力分析1.单位制冷量：

q0=h1-h4

2.低压压缩机的单位理论功：

wd=h2-h1

当制冷机的冷负荷为Q0时，低压级制冷剂循环量：

3.从而可算出低压压缩机消耗的理论功率：Ptd=4.高压机功率计算对于中间完全冷却的两级循环：

qmgh9+qmdh2=qmgh3+qmdh4qmg=qmd(h2-h4)/(h3-h9)

高压压缩机的单位理论功为

wg=h7-h3

由此可得高压压缩机的理论功率：Ptg==5.根据制冷系数的定义，两级压缩制冷循环的理论制冷系数为6.对于中间不完全冷却的两级循环，根据中间冷却器的热平衡关系qmgh9=（qmg-qmd）h3+qmdh4可得到流经高压级压缩机的制冷剂流量：qmg=qmd(h3-h4)/(h3-h9)

高压压缩机的单位理论功为:

wg=h7-h6

qmgh6=(qmg–qmd)h3

+qmdh2

h6==

高压压缩机消耗的理论功率：Ptg=qmgwg=7.中间不完全冷却的两级循环的理论制冷系数为压缩机实际过程的排气焓值为高压压缩机实际过程的排气焓值（中间完全冷却）为

3.6.3两级压缩制冷循环的热力计算一些文献曾给出了确定中间压力（或中间温度）的经验公式或图线。下面列举几个推荐应用的公式：1）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。1.中间压力的确定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。2）按温度的比例中项确定中间压力式中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。

3）用经验公式直接计算最佳中间压力

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：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。图3-24最佳中间温度的确定3.6.4双级蒸气压缩式制冷循环的变工况特性1.变工况特性1）蒸发温度的变化对中间压力的影响：

2.两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