双级压缩式制冷循环

双级压缩式制冷循环

2．5两级压缩及复叠式制冷原理 2．5．1采用两级压缩的原因

单级压缩在选用合适的制冷剂时，其蒸发温度只能达到-25～-35℃，原因是压缩比0p p k

不能

再提高了。因为： （1）↑↓

↓→

↓→00p p p T k

o ，压缩机输气量↓→制冷量↓ （2）↑→0p p k

压缩机排气温度↑(↑=↑RT pv )→汽缸壁温↑→吸入蒸汽温度↑→↑v →吸气量↓

例如：当蒸发温度-30℃，冷凝温度40℃时，单级氨压缩机排气温度可达160℃以上。必须作如下限制：

① 单级氨压缩机排气温度＜140℃ ② 单级氟压缩机（R12）排气温度＜100℃ ③ 单级氟压缩机（R22）排气温度＜115℃ （3）

↑→0

p p k

偏离理想等熵压缩机过程的程度↑→压缩机效率↓ 我国规定：R717：

0p p k ≤8 R12、R22：0

p p k

≤10 （P38表2-3） 要获得-30～-65℃的蒸发温度，又要符合合适的压缩比，则需要两级压缩制冷。 2．5．2两级压缩制冷循环 1．两级压缩制冷循环的类型

k m p p p p 压缩

压缩

（中间冷却器冷却后）→→→0201

总压缩比02

01p p p p k

m •

=

每一级压缩比≤8～10以下 可分为⎩⎨⎧一级节流两级节流 ⎩

⎨⎧中间不完全冷却中间完全冷却

* 两级节流：冷凝压力k p 节流到m p 中间压力，再节流到蒸发压力0p

* 一级节流：冷凝压力k p 节流到蒸发压力0p ，容易调节，实际生产中常用一级节流。 * 两级压缩采用中间冷却的目的是降低高压级的排气温度，降低压缩机功耗。

① 中间完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却成m p 中间压力下的干饱和蒸汽温

度。（氨压缩机）

② 中间不完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却降低了温度，来达到m p 中间压

力下的干饱和蒸汽温度。（氟压缩机）

2．一级节流中间完全冷却循环

这种循环形式被大多数的两级压缩氨制冷系统所采用。

如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4，进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出来的液体分为两路，一路经膨胀阀A 进行节流，节流后降温为6，然后进入中间冷却器吸热，使中间冷却器中来自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体3为中间压力m p 下的饱和温度m t ，3作为高压级的吸气经高压级压缩后变成过热蒸汽4，至此构成一个高压级的循环回路；另一路饱和液体5经中间冷却器过冷后变成过冷液7，经膨胀阀B 进行节流后变成低压液体8，进入蒸发器汽化制冷，然后变成饱和蒸汽1，在低压级压缩后变成过热蒸汽2，在中间冷却器冷却并与在中间冷却器汽化的蒸汽混合，变成饱和蒸汽了，作为高压级的吸气经压缩后变成高压级排气4，形成另一个循环，这是实现低温制冷的主循环。如果高压液体不要过冷时，可经过旁通阀直接进入膨胀阀B 。

从图（b ）可看到，循环3—4—5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的完全冷却（过程2—3）之用。另一个循环1—2—3

Pm,tm 旁通阀 4

3

B

A

6

2

1 蒸发器

低压级

中间冷却器 冷凝器

8

8

7

2

4 P 0,t 0

Pk,tk 1

6

5 3 lgP

i

7

5

高压级

（b ）

图2-32 两级压缩一级节流中间完全冷却循环

（a ）

—4—5—7—8—1是制取低温冷量用，其制冷剂蒸汽经过高低压级两次压缩、一级节流、中间完全冷却。整个制冷系统有三个压力：4—5—7为冷凝压力k p段，也称高压段；8—1为蒸发压力0p 段，也称低压段；6—3为中间压力m p段，它既是低压级的排气压力，又是高压级的吸气压力。

（对照P40图2-33两级压缩氨制冷装置）

双级压缩制冷循环分析与计算

理想的中间压力应当选择使高压级和低压级所消耗的压缩功的总和为最小值，而制冷系数达到最大值。

进行热力计算时，首先要确定制冷剂和制冷循环工作参数以及中间冷却方式。

双级压缩制冷循环必须使用中温制冷剂。制冷量是指低压侧蒸发器的制冷量。

当氨系统高低压级容积比为1:2时，其中间压力在0.25MPa左右。

当氨系统高低压级容积比为1:3时，其中间压力在0.34MPa左右。

通常高压级制冷剂流量要大于低压级制冷剂流量。

双级压缩循环工作参数的确定，是根据环境介质的温度和被冷却物体的温度，考虑选取一定的合理传热温差，即可确定冷凝温度和蒸发温度。

热力计算的任务是求出循环的性能指标，如压缩机的输气量、功率和制冷量等。

根据双级压缩一级节流中间完全冷却制冷循环系统的工况图，其热力计算如下：

（1）单位质量制冷剂的制冷量q0：

q0=ℎ1−ℎ8(kJ/kg)

（2）低压级单位质量制冷剂的压缩功W d：

W d=ℎ2−ℎ1(kJ/kg)

（3）低压级的制冷量为Q0(kW)时，低压级制冷剂质量循环量q md：

q md=3600Q0

q0

=

3600Q0

ℎ1−ℎ8

(kg/ℎ)

（4）低压级压缩机的理论功率P d：

P d=q md(ℎ2−ℎ1)

3600

=

3600Q0

ℎ1−ℎ8

∙

(ℎ2−ℎ1)

3600

=

Q0(ℎ2−ℎ1)

ℎ1−ℎ8

(kW)

（5）低压级压缩机的轴功率P ed：

ηkd=ηi∙ηm

式中：ηkd——低压级压缩机的总效率，通常为：0.65~0.72。

ηi——低压级压缩机的指示效率，实际压缩制冷剂气体的效率。