制冷原理与设备(第4章两级压缩制冷 循环)【执行文案】
两级压缩制冷循环
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二、两级压缩制冷循环
什么是两级压缩？
在两级压缩制冷循环中，制冷剂的压缩过程 分两个阶段进行，设置了两个压缩机，从低压 压缩机出来的蒸气先经过中间冷却后再进入高 压级的压缩机进行压缩，这样，对于单台压缩
机来讲，压缩机压缩比降低了。
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两级压缩制冷循环
两级压缩中间完全冷却 两级压缩中间不完全冷却
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一、概述
采用两级压缩式制冷，是为了降低循环中的压 力比，降低压缩机排气温度，保证压缩机在合宜 的余隙容积下运行，从而保证制冷循环系统产生
需要的制冷量。
对于两级压缩来讲，主要是为了使系统保持 在较适合的压力比，从而能获得较低冷量工况下
运行；
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运行；
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带有回热器的一级节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
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带有回热器的一级节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
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三、两级压缩制冷循环热力计算
1. 中间压力的确定 循环的冷凝温度和蒸发温度：
根据环境介质的温度和被冷却物体要求 的温度，考虑一定的传热温差确定。
下的制冷系数e ； 4）绘制e＝F(tm) 曲线，找到e的最大值，由该点对应
的中间温度即为循环的最佳中间温度（即最佳中间压 力）。
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最佳中间温度的确定
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双级压缩制冷循环原理
双级压缩制冷循环原理引言：双级压缩制冷循环是一种高效的制冷循环系统，通过将压缩机分为两级，可以提高制冷系统的性能和效率。
本文将详细介绍双级压缩制冷循环的原理、工作过程以及优点。
一、双级压缩制冷循环的原理双级压缩制冷循环是基于传统的压缩制冷循环的改进。
传统的压缩制冷循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要组件组成。
而双级压缩制冷循环则在传统循环的基础上增加了一个中间冷却器。
双级压缩制冷循环的工作原理如下：1. 第一级压缩：制冷剂从蒸发器进入第一级压缩机，被压缩为高温高压气体。
2. 中间冷却：高温高压气体进入中间冷却器，在此过程中，部分热量被冷却掉，使制冷剂降温。
3. 第二级压缩：冷却后的制冷剂进入第二级压缩机，再次被压缩为更高温高压气体。
4. 冷凝：高温高压气体进入冷凝器，通过散热的方式释放热量，变为高压液体。
5. 膨胀：高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，压力迅速降低，使制冷剂蒸发为低温低压的气体。
6. 蒸发：低温低压气体吸收周围热量，实现制冷效果，并再次进入第一级压缩机，循环往复。
二、双级压缩制冷循环的工作过程双级压缩制冷循环的工作过程可以分为两个阶段：高温阶段和低温阶段。
1. 高温阶段：在高温阶段，制冷剂在第一级压缩机中被压缩，变为高温高压气体。
然后，通过中间冷却器的冷却作用，一部分热量被排出。
之后，制冷剂再次进入第二级压缩机，被再次压缩为更高温高压气体。
最后，高温高压气体进入冷凝器，通过散热的方式释放热量，变为高压液体。
2. 低温阶段：在低温阶段，高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，压力迅速降低，使制冷剂蒸发为低温低压的气体。
低温低压气体吸收周围热量，实现制冷效果。
然后，制冷剂再次进入第一级压缩机，循环往复。
三、双级压缩制冷循环的优点双级压缩制冷循环相比传统的压缩制冷循环具有以下优点：1. 高效能：通过增加中间冷却器，可以减少制冷机组的功耗，提高制冷系统的效率。
2. 节能：利用中间冷却器的冷却作用，可以减少能量的损失，从而达到节能的目的。
04.两级压缩和复叠式制冷循环讲解
（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。
两级压缩和复叠制冷循环(精)
高压级压缩机吸气管道混合过程
(qmg qmd )h10 qmd h2, qmg h3
h3 qmg h10 qmd (h2, h10 ) qmg h10 h10 h5 (h , h10 ) h10 h6 2
图4-F 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
一级节流、中间 不完全冷却的两 级压缩循环
1、两级压缩、一级节流的制冷循环中间不完全冷却循环
图4-2 制冷循环图
3 、两级压缩一级节流循环的计算
已知计算参数：制冷量，冷凝温度，蒸发温度， 压缩机吸气状态，冷凝器后过冷液体温度，中间压 力的确定。 待求计算结果：压缩机确定，性能参数。
4.2 两级压缩制冷循环
，
比
一级节流循环是将冷凝压力pk下的制冷 剂液体，直接节流到蒸发压力p0，由于 压差较大，易实现远距离和向高处供液， 而且调节也很方便，故应用较广，两级 节流循环则是先将pk下的制冷剂液体节 流到中间压力pm，然后再次节流到p0， 虽然两级节流比一级节流循环节流损失 小，但实际工程应用并不多。
单级压缩循环所能达到的最低制冷温度 是有限的。通常，最低只能达到-40℃左右。
原因:
（1）单级压缩制冷循环压比的限制。
（2）制冷剂物性参数的限制。
受单级活塞式压缩机的极限使用条件的限制。
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。
蒸发温度变化时循环的变化情况
制冷剂物性的限制
制冷剂有高温、中温、低温制冷剂之分， 各种制冷剂有不同的热物理性质。
制冷原理与设备(第4章两级压缩制冷循环)
qmg
(h2
h3) (h5 h3
h7 ) (h3 h6
h6 )
qmd
h2 h3
h7 h6
qmd
中冷器热平衡方程
因为 h5=h6 h7=h8
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
高压级吸入的质量流量：
qmg
(h3
h2 h7 h6 )(h1
h7 )
Q0
3）系统的总耗功率
Pth = Pthd
4.2.1一级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
1、流程和特点 （多了压缩机，节流阀和中间冷却器）
1）由冷凝器流出的液体分为两路：
a.经膨胀阀1节流至Pm进入中冷器， 利用它的吸热来冷却低压级排气 和盘管中高压液体。蒸发了的蒸 汽同低压压缩机排气一起进入高 压级；
b.液体在中冷器盘管中被冷 却后，经膨胀阀2节流到P0， 在蒸发器中蒸发制冷。
2）.制冷剂To↓Po↓，如R12 to=-67℃, Po=0.149bar 空气易渗入 系统，破坏循环正常运行。
3）Po↓V1↑qv↓，势必要求压缩机体积流量很大。
2、.使用条件
4）对制冷循环压力比的限制 5）受活塞式压缩机阀门结构特性的 限制
－60~－80℃ －80~－100℃ －100～－130℃
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。
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
• 4.3.3 温度变动时制冷机特性
• 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
– （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
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
第四章 两级压缩和复叠制冷循环
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
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；
双级压缩制冷循环原理图文稿
双级压缩制冷循环原理集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）双级压缩制冷循环原理一、萨震两级压缩采用的原因制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂（或环境）的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）取决于制冷要求。
由于生产的发展，对制冷温度的要求越来越低，因此，在很多制冷实际应用中，要在高压端压力（冷凝压力）对低压端压力（蒸发压力)的比值（即压缩比）很高的条件下进行工作。
由理想气体的状态方程Pｖ/T≡Ｃ可知，此时若采用单级压缩制冷循环，则压缩终了过热蒸气的温度必然会很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑），于是就会产生以下许多问题。
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。
为了解决上述问题，满足生产要求，实际中常采用带有中间冷却器的制冷循环。
但是，双级压缩制冷循环所需的设备投资较单级压缩大的多，且操作也较复杂。
因此，采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的，一般当压缩比≥８时，采用双级压缩较为经济合理。
二、双级压缩制冷循环的组成及常见形式两级压缩制冷循环，是指来自的蒸气要经过低压与高压压缩机两次压缩后，才进入冷凝器。
并在两次压缩中间设置中间冷却器。
两级压缩制冷循环系统可以是由两台压缩机组成的双机（其中一台为低压级压缩机，另一台为高压级压缩机）两级系统，也可以是由一台压缩机组成的单机两级系统，其中一个或两个汽缸作为高压缸，其余几个汽缸作为低压缸，其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。
两级压缩制冷循环由于节流方式和中间冷却程度不同而有不同的循环方式，通常分为：两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷却和一次节流中间不完全冷却四种两级压缩制冷循环方式。
两级压缩制冷循环工作过程
两级压缩制冷循环工作过程两级压缩制冷循环工作过程是一种将制冷剂在压缩机内压缩和放松来制造低温的方法。
此制冷循环的基本原理类似于标准制冷循环，但两者的主要区别在于同时使用两个压缩机将制冷剂压缩到不同的压力级别中。
以下是两级压缩制冷循环的工作过程：1.制冷剂进入蒸发器：制冷剂从蒸发器向压缩机的第一级压缩机移动。
在这个步骤中，制冷剂处于低温低压状态，并从蒸发器中吸收热量。
吸收的热量通过环境空气来自空调室内单位或从其他来源。
2.第一级压缩机：制冷剂通过一次压缩来提高压力和温度。
第一级压缩器将低温低压制冷剂压缩成高温低压制冷剂。
这个高温低压的制冷剂接着会在第一级冷凝器中冷却，这将使制冷剂从气态转变为液态。
3.第二级压缩机：高温低压的制冷剂离开第一级压缩机并进入第二级压缩机。
这里，制冷剂接受了第二个压缩工程，在压缩器中被提升到更高的压力和温度。
第二级压缩机输出的高温高压制冷剂通过第二级冷凝器进行冷却。
这一步骤会使制冷剂进一步从气态转变为液态。
4.节流阀：高压液态制冷剂进入节流阀。
节流阀允许压缩机产生的压力被释放，以使制冷剂的压力降低到较低水平。
这个压力差产生了冷却效应，在这里制冷剂发生膨胀，从而在温度上有所降低。
节流阀后面是蒸发器，制冷剂从节流阀蒸发，并在过程中从空气中吸收热量，这样就形成了一个闭合回路。
5.回到蒸发器：制冷剂从节流阀返回蒸发器。
再次进入冷却循环后，制冷剂从低温低压状态开始。
在蒸发器中，制冷剂从空气中吸收热量并再次从气态转换为液态，从而形成制冷循环的下一个完整循环。
总的来说，两级压缩制冷循环机的基本工作过程可以分为五个步骤：制冷剂进入蒸发器；第一级压缩机；第二级压缩机；节流阀；回到蒸发器。
这些步骤重复进行，使空调过程持续进行，从而实现制冷效果。
制冷原理与设备教材(PDF 136页)
3.制冷的分类
按照制冷所得到的低温范围，制冷技术划分为以 下4个领域：
普通制冷 120K以上 深度制冷 120K~20K 低温制冷 20K~0.3K 低温制冷 超低温制冷 0.3K以下 本课程主要讲普通制冷。
4.制冷技术的研究内容及理论基础
制冷技术主要研究以下三个方面： (1)研究获得低温的方法和有关的机理以及与此相应的制冷循环，并 对制冷循环进行热力学的分析和计算。（比如压缩式制冷） (2)研究制冷剂的性质，从而为制冷机提供性能满意的工作介质。 (3)研究实现制冷循环所必需的各种机械和技术设备，包括他们的工 作原理、性能分析、结构设计，以及制冷装置的流程组织、系统配 套设计。此外，还有热绝缘问题、制冷装置的自动化问题等等。
制冷与低温技术的应用领域举例 1. 空气调节
制冷和空调
的关系相互
联系又独立
图1-26 制冷与空调的关系
制冷在空调中的作用 (1)干式冷却
(2)减湿冷却
(3)减湿与干式冷却混合方式
2.人工环境
用人工方法构成各种人们所希望达到的环境条件，包 括地面的各种气候变化和高空宇宙及其它特殊的要求。
与制冷有关的人工环境试验有以下几种 (1) 低温环境试验 (2) 湿热试验 (3) 盐雾试验 (4) 多种气候试验 (5) 空间模拟试验
制冷技术的理论基础主要为热工的三大基础课程，即《工程热 力学》、《工程流体力学》、《传热学》。尤其是《工程热力 学》，学习和从事质量工作的人员应主要在这三门课程方面打好坚 实的理论基础。
5.制冷技术的发展历史
制冷技术的发展概括起来可分为两个阶段：
（1）天然冷源的应用阶段
是从古代~18世纪中期。 采水。
制冷原理与设备
热能教研室
两级压缩制冷循环工作过程
两级压缩制冷循环工作过程
压缩制冷循环是一种常见的制冷方式，通过不断压缩、冷却、膨胀和加热气体，来实现制冷的目的。
其中，两级压缩制冷循环是一种比较高效的制冷系统，下面我们将详细介绍它的工作过程。
第一阶段：压缩
在两级压缩制冷循环中，首先需要进行第一阶段的压缩。
在这个阶段，制冷剂被压缩成高压气体，这样就可以提高其温度。
通常，压缩是通过压缩机完成的，压缩机会不断将气体压缩，使其温度和压力都随之升高。
第二阶段：冷却
经过第一阶段的压缩后，高温高压的气体需要进行冷却。
这个阶段通常通过冷凝器完成，冷凝器会将气体中的热量散发出去，从而使气体冷却下来。
在这个过程中，气体会逐渐凝结成液体，并释放出热量。
第三阶段：膨胀
经过冷却后的液体制冷剂会进入膨胀阀，通过膨胀阀的作用，液体会迅速膨胀成为低温低压的气体。
这个过程会使气体吸收周围的热量，从而使周围环境变得更加凉爽。
第四阶段：加热
最后一个阶段是加热阶段，气体会通过蒸发器吸收热量，从而再次
升温。
这样就形成了一个循环，气体不断被压缩、冷却、膨胀和加热，从而实现了制冷的目的。
总结
两级压缩制冷循环通过不断的压缩、冷却、膨胀和加热气体的过程，实现了制冷的效果。
这种制冷方式在工业和家用领域都有广泛的应用，可以实现高效的制冷效果。
通过了解其工作原理，我们可以更好地理解制冷系统的运行机理，从而更好地利用和维护制冷设备。
希望通过本文的介绍，读者对两级压缩制冷循环有了更深入的了解。
第4 章 两级压缩与复叠式制冷循环
4.3.1 两级压缩制冷机的热力计算
热力计算的目的：
1） 根据要求的制冷量，选配压缩机、蒸
发器和冷凝器
2）对已有的两级压缩制冷系统，确定循
环的制冷量
在进行热力计算之前：先确定制冷剂，制冷循环 型式（包括节流型式、中间冷却器型式、是否采 用回热器），循环的工作参数（包括蒸发温度或 压力、冷凝温度或压力、中间温度或压力？？）。 然后画出循环的压焓图，依照热力计算公式进行。
回热器的使用
目的是通过有效过热提高低压级压缩机吸入蒸气的过热度， 一般要求低压级吸气温度不低于－30 ℃，以减少无效过热。
复叠式制冷机的启动？
先开高温级子系统，待蒸发温度降低到足以保证下一级子系 统的冷凝压力不超过限制值时，再启动下一级子系统。
4 两级压缩与复叠式制冷循环
4.1 4.2 4.3 4.4
概述 两级压缩制冷循环 两级压缩制冷机的热力计算 复叠式制冷循环
4.1 概述
问题：为什么要采用两级压缩或复叠式制冷循环？ （1）单级压缩制冷循环压比的限制
对单级压缩制冷循环，存在一个极限压比，此时压缩机的容积效 率系数为0。对某一制冷剂而言，在给定的冷凝条件下，存在一 个极限蒸发温度。
4.2 两级压缩制冷循环 两级压缩制冷循环及其与单级压缩制冷循环 的区别 分类 中间冷却形式 中间完全冷却 中间不完全冷却 节流形式 一级节流 两级节流
4.2 两级压缩制冷循环
4.2.1 一级节流、中间完全冷却
4.2 两级压缩制冷循环
一级节流
4.2 两级压缩制冷循环
两级节流
4.2.1 一级节流、中间完全冷却
4.2.1 一级节流、中间完全冷却
热力循环计算 （1）单位制冷量 （2）低压机的理论比功 （3）低压机的制冷剂质量流量
两级压缩制冷循环工作过程
两级压缩制冷循环工作过程
制冷循环是一种常见的制冷技术，而两级压缩制冷循环是其中一种常用的制冷系统。
它通过两个不同的压缩级别来提高制冷效率，使制冷系统更加节能和高效。
下面我们来详细了解一下两级压缩制冷循环的工作过程。
让我们了解一下两级压缩制冷循环的基本组成。
该系统主要由两个压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
其中，第一级压缩机和冷凝器组成第一级压缩，第二级压缩机和蒸发器组成第二级压缩。
整个系统通过膨胀阀将高压制冷剂膨胀为低压制冷剂，以实现制冷效果。
在工作过程中，制冷剂首先被第一级压缩机压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器散热冷却成为高温高压液体。
接着，高温高压液体通过膨胀阀膨胀为低温低压液体，然后进入蒸发器。
在蒸发器内，制冷剂吸收外界热量蒸发成为低温低压蒸汽，从而起到制冷作用。
而第二级压缩则是在第一级压缩的基础上进一步提高制冷效果。
低温低压蒸汽再次被第二级压缩机压缩成高温高压气体，然后通过蒸发器吸收热量蒸发，完成制冷循环。
两级压缩制冷循环的工作过程中，第一级和第二级压缩机相互配合，使得制冷效果更加显著。
通过两级压缩，制冷系统可以更加高效地实现制冷效果，同时也提高了系统的稳定性和可靠性。
总的来说，两级压缩制冷循环是一种高效节能的制冷系统，通过两个压缩级别的协同作用，实现了制冷效果的提升。
该系统在工业和商业领域得到了广泛应用，为人们的生活和生产提供了便利。
希望通过本文的介绍，能让大家对两级压缩制冷循环有更深入的了解，进一步推动制冷技术的发展和应用。
双级压缩氨制冷系统工作原理及流程图
双级压缩氨制冷系统工作原理及流程图双级压缩机制冷系统工作原理：
从蒸发器出来的低压蒸汽被低压级制冷压缩机吸入后压缩至中压，被压缩后的过热蒸汽进入中间冷却器，被来自膨胀阀的液态制冷剂冷却至饱和状态，在经过高压制冷剂压缩机继续压缩至冷凝压力，然后进入冷凝器中冷凝成高压液体。
由冷凝器流出的液体分为两路，一路经膨胀阀节流至中间压力进入中间冷却器，利用它的气化来低压制冷剂压缩机排除的中间压力的蒸汽和盘管中的高压液体，气化的蒸汽连同节流后的闪发气体及冷却后的中压蒸汽一起进入高压制冷压缩机；另一路在中间冷却器的盘管内被过冷后进入膨胀阀，节流后进入蒸发器中蒸发，吸收被冷却物体的热量，以达到制冷的目的。
两级压缩制冷循环
的热平衡关系计算出来。由图2可知：
qmdh2+qmd(h5-h7)+ (qmG + qmd)h5= qmG h3 • 从而可求出
• qmG =qmd(h2-h7)/(h3-h5)
• = (h2-h7)/(h3-h5) * Q0 /(h1-h7) kg/s
(8)
•
• 因此高压压缩机所需要的轴功率是 Peg= qmg* w0g/ ŋkg
• 式中λd ----- 低压压缩机的输气系数，其 数值可以按相同压缩比时单级压缩机的 输气系数的90%考虑。
• 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
w0g=h4-h3
(7)
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
• 单级压缩的最低蒸发温度不仅受到容积系数为零的 限制，随着压力比的增大，除了引起制冷量下降，功耗 增加、制冷系数下降、经济性降低外，排气温度的限制 也是选择压缩机级数的另一个重要原因。
• 排气温度过高，它将使润滑油变稀，润滑条件恶化，甚 至会引起润滑油的碳化和出现拉缸等现象。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。
• q0=h1-h8=h1-h7 kj/kg
(1)
低压压缩机每压缩1kg蒸气所消耗的理论 功是
w0d =h2-h1 k0kw ，则低压压缩机
的流量是
qmd =Q0/q=Q0/(h1-h8)= Q0/(h1-h7) kg/s (3) 从而可算出低压压缩机所需的功率
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广东海洋大学工程学院
制冷原理与设备
第四章
主讲：李敏
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第4章 两级压缩及复叠式制冷循环 制冷原理与设备
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
本章主要内容和要求
1.熟悉采用双级压缩制冷循环的原因；
2.熟悉双级压缩制冷循环的类型及其特点； 3.熟悉双级压缩制冷循环系统的组成及其热力计算（重点是中间压力的确定）；
低压级来qm1 膨胀阀1来qm2
3）低压级蒸汽进入中冷器中液体内，完全 冷却到中间压力下的饱和温度
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
2、 压-焓图分析
1-2低压压缩机压缩 2-3低压压缩机排气 在中冷器冷却 3-4高压压缩机压缩 4-5高压排气在冷凝器 冷却冷凝 5-6节流阀①中液体节流 5-7工质在中冷器中盘管冷却 7-8节流阀②节流 8-1蒸发器中蒸发吸热
中冷器热平衡方程 h7=h8
h2 h7 qmd h3 h6
因为 h5=h6
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
高压级吸入的质量流量：
qmg
Pth = Pthd + Pthg
h2 h7 Q0 (h3 h6 )(h1 h7 )
3）系统的总耗功率
h2 h1 Pthd qmd (h2 h1 ) Q0 h1 h7
中间不完全冷却:低压级排出的气体只降低温度而未达到干饱和状态，而处于中间压力下的过 热蒸汽。
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
采取的中间冷却方式与制冷工质种类有关
①对R290, R502采用中间不完全冷却
②对R717采用中间完全冷却
③对R22采用中间完全或不完全冷却均可
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
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3、 热力计算及分析
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1）蒸发器中制冷剂质量流量
qmd
QO Q0 h1 h8 h1 h7
2）高压级的质量流量
qmd(h2-h3) + qmd(h5-h7) = (qmg-qmd)(h3-h6)
qmg
(h2 h3 ) (h5 h7 ) (h3 h6 ) qmd h3 h6
4.了解复叠式和自复叠式制冷循环原理及计算。
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
4.1 采用多级蒸气压缩式制冷循环的原因 一） 单级蒸气压缩式制冷循环的局限性 1．压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降，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、吸气压力过低的限制； 4、离心机的单级焓增量的限制。 二）制冷剂物性的限制 1、最高排气温度的限制 2、最低蒸发温度的限制 3、凝固温度的限制 三） 采用多级蒸气压缩制冷循环的必要性 （1）降低压力比，提高容积效率，降低压缩机的排气温度； （2）减少节流损失
(h2 h7 )(h4 h3 ) Pthg qmg (h4 h3 ) QO (h3 h6 )(h1 h7 )
(h3 h6 )(h2 h1 ) (h2 h7 )(h4 h3 ) P Q0 th (h3 h6 )(h1 h7 )
Q0 (h3 h6 )(h1 h7 ) th Pth (h3 h6 )(h2 h1 ) (h2 h7 )(h4 h3 )
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
[例]双级氨压缩制冷循环，to=－40℃，Po=0.7171 bar, tk=30℃, Pk=11.6693 bar，冷凝器出口为 饱和液，Pm=2.8928 bar, 饱和温度-10.1℃，若蒸发器出口为饱和蒸汽，t7= - 5℃, （一般t7 – t6=5～8℃）,求该循环的理论制冷系数。
若采用单级压缩，压机排气状态点4/，h4/=2142.87kJ/kg (t4; 2.456 h4 h1
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小结：
4 双级压缩和复叠式制冷循环
双级蒸汽压缩制冷循环与单级循环的计算步骤相似，但计算中各状态点参数的查找显得尤为 重要。
[练习]
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
4.2. 双级压缩制冷循环分类和特点
两级节流制冷双级压缩 Pk PO两次节流,很少采用
中间完全冷却 中间不完全冷却
中间完全冷却 一级节流双级压缩制冷循环 中间不完全冷却 Pk PO一次节流,可以利用压差 实现远距离供液,便于调节,应用广泛.
中间完全冷却:指低压级排出的气体被冷却成中间压力下 干饱和蒸汽。
4.2.1一级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
1、流程和特点 （多了压缩机，节流阀和中间冷却器）
1）由冷凝器流出的液体分为两路：
a.经膨胀阀1节流至Pm进入中冷器，利用它的 吸热来冷却低压级排气和盘管中高压液体。 蒸发了的蒸汽同低压压缩机排气一起进入高 压级；
b.液体在中冷器盘管中被冷却后，经 膨胀阀2节流到P0，在蒸发器中蒸发 制冷。 2）高低压级压缩机制冷剂流量不相等。高压级冷剂质量流量qm：
两级氨压缩一级节流中间完全冷却循环，to= - 40℃，tk=40℃，无过冷，管路有害过热△t=5℃， Q0＝151KW， MPa，求ε ，t4，且求一级压缩时的t4’及ε ’
pm
pk p0 0.3553
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两级压缩氨制冷机的实际系统图 A-低压压缩机B-高压压缩机C-油分离器D-单向阀E-冷凝器F-储液器G-过冷器H-中间冷却器I-浮 子调节阀J-调节站K-气液分离器L-蒸发器
解： 1）画压焓图； 2）查相应的状态参数氨压焓图 h1=1707.7kJ/kg h2=1889.41kJ/kg h3=1749.72kJ/kg h4=1948.12kJ/kg (t4=90.29oC) h5=h6=639.01kJ/kg h7=h8=477.22KJ/kg
3）代公式得 ε th＝2.835
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