蒸汽压缩式制冷循环的改善课件

蒸汽压缩式制冷循环的改善

上面所述的循环，是单级蒸气压缩式制冷的理论循环，也是最简单的循环。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。这些改进主要有液体过冷、吸气过热、回热、多级压缩、复叠式制冷循环。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.液体过冷循环带有过冷的循环，叫做过冷循环。图2-2过冷循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示定性分析：在1点一定时，若5点越靠近饱和液体线，即干度越接近于0，单位质量的湿蒸气所含的饱和液体越多，对制冷越有利。图2-2过冷循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示(2-13)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

在图2-2（b）中，

q0以线段5’-5表示。因两个循环的理论耗功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。(2-14)采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数都是有利的。措施：1、增加冷凝器的散热面积2、在冷凝器后串接再冷器（但要考虑经济性）2.吸入蒸气过热循环

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2-3示出了过热循环1-1‘-2’-3-4-5-1的T-s图和lgp-h图。图中1-1‘是吸气的过热过程，其余与理论循环相同。

图2-3过热循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示

(2-15)

(2-16)有效过热循环的制冷系数可表示为

(2-17)在过热区，过热度越大，其等熵线的斜率越大，根据式（2-1），得

（2-18）措施：1、增加蒸发器的传热面积（有效过热）制冷系数、制冷量变化？2、压缩机吸气管道保温不好（无效过热）制冷系数、制冷量变化？图2-4有效过热的过热度对制冷系数的影响过热度℃R502R600aR290R134aR22NH3045.337.444.444.155.993.03073.965.772.172.986.3131.5表2-2过热度对排气温度的影响3.回热循环利用回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2-5回热循环在T-s图（a）和lgp-h图（b）上的表示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

（2-21）回热循环的性能指标如下：单位制冷量

（2-22）

（2-23）单位功制冷系数

由图（2-5）可知，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但单位功也增大了即（2-31）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，其条件应是注意：1、并不是所有的制冷剂都适合采用回热循环。氨不适合采用。2、注意制冷量的计算。3、为什么能实现热量的交换。措施：1、采用一个热交换器2、将压缩机的回气管与冷凝器的出液管扎在一起4、多级蒸汽压缩式制冷循环

单级压缩指的是制冷剂蒸气只经过一个压缩机进行一次压缩。单级压缩制冷循环所能达到的最低蒸发温度是有限的。通常，最低只能达到-40℃左右。

当蒸发温度过低，超出极限使用条件时会带来如下问题：(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。(1)压缩比增大时压缩机效率显著下降。压缩比：PK/P0一般不超过10。

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，就要采用多级压缩制冷循环。

多级压缩指的是制冷剂蒸气不只经过一个压缩机进行不止一次压缩。如果经过两次压缩就称为两级压缩制冷循环。制冷剂蒸气被第一次压缩的压缩机称为低压压缩机，压缩比为Pm/P0

，后一台压缩机称为高压压缩机，压缩比为PK/Pm。PK/P0=Pm/P0×PK/Pm图2-6一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环

(a)流程图

b)lgp-h图5、复叠式蒸气压缩式制冷循环

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。定义为什么要采用复叠式制冷循环?受到制冷剂本身物理性质的限制．这是因为：1)蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点，否则制冷剂无法进行制冷循环。如：氨的凝固点为-77。7度，不能制取更低的温度。2)制冷剂的蒸发温度过低时．其相应的蒸发压力也非常低，空气容易渗入系统，严重影响制冷循环的正常运行。R12(-29.8度)R22(-40.8度)3)临界温度很低，R13的临界温度为28.8度，而临界压力高达38．57bar。若采用一般冷却水，由于水温接近临界温度，使气态制冷剂难以冷凝。R13的凝固点为-181度，沸点为-81.4度。

两个单级压缩循环组成的复叠式制冷机

高温压缩机冷凝器节流阀冷凝蒸发器高温系统制冷剂R22压缩机冷凝蒸发器节流阀蒸发器低温系统制冷剂R13低温级R13制冷循环：蒸发温度-80度，蒸发冷凝器中冷凝温度-25度(冷凝器)；高温级R22制冷循环：蒸发冷凝器中蒸发温度-30度(蒸发器)，冷凝温度30度；第五节蒸气压缩式制冷的实际循环

实际循环和理论循环有许多不同之处，主要有下列一些差别：

1．流动过程有阻力损失，体现为压力的降低。

2．制冷剂流经管道及阀门时同周围环境有热交换；压缩过程也存在热交换。例：从蒸发器到压缩机的流动过程：由于阻力损失，制冷剂蒸气压力降低；由于从外界吸收热量，制冷剂蒸气温度升高。4｀-1蒸发器