第四章 两级压缩和复叠式制冷循环.

当压力差（Pk-P0）＞12～14和压力比Pk/P0＞8 单级压缩机会发生：
～ 10时，
压缩机的压力差超过允许值，导致机件损坏； 压力比过大，排气温度升高，导致润滑油稀化，增加润
滑油的消耗；导致润滑油的碳化，引起润滑不良； 压力比过大，导致容积效率ηV和制冷量ø 0大大降低。 下表列出常用制冷剂在Pk/P0=10时的最低蒸发温度：
第四章 两级压缩 和复叠式制冷循环
目的、要求
掌握采用两级压缩制冷循环的原因及其基本流程 掌握常用两级压缩制冷循环的形式及其特性分析
了解复叠式制冷循环的组成及特点
4.1 概述
蒸汽压缩制冷循环的冷凝温度 与蒸发温度决定相应的冷凝压力和 蒸发压力。冷凝温度受环境介质的 温度限制，蒸发温度由制冷装置的 用途决定。
4.3.1 两级压缩制冷机的热力计算 步骤：确定制冷剂和循环型式，确定循环的工作参 数，性能参数计算。 制冷剂：中温制冷剂。如R717，R22，R290 循环型式 : 回热有利的用中间不完全冷却方式，如 R290; 回热不利的用中间完全冷却方式，如 R717 ， R22. 若t0低可用回热器提高t1 循环参数：t0 和tk由制冷装置的用途和环境介质的 温度确定。
4.2 两级压缩制冷循环
1）循环流程： 蒸发器的wenku.baidu.com冷剂蒸汽P0→低压级压缩机Pm→中间 冷却器→高压级压缩机Pk→冷凝器Pk 2）分类：中间完全冷却方式，冷却到饱和蒸汽状态; 中间不完全冷却方式，未冷却到饱和蒸汽状态. 一级节流，Pk→P0 两级节流，Pk→Pm→P0
双级压缩制冷循环仅压缩过程为两级压缩，其他与单级相同：
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。
低温低 低压级 中间压 压制冷 力下过 剂蒸气 热蒸气 中间冷却器 过热蒸气 高压级 被冷却
冷凝压 力下过 热蒸气
两台压缩机
双级制冷 系统组成 一台压缩机， 高、低压气缸
双机双级系统
单机双级系统：气缸数比常为1:3or1:2
中间冷 却程度
中间完 全冷却
低压级排气在中间冷却器中被冷却到中 间压力下的饱和温度。用于氨系统
热力计算
热力计算
高压级压缩机的理论比功：ω0G = h4 –h 3 中间冷却器的热平衡关系： qmh2+qmD( h5h7)+(qmGqmD)h5=qmGh3 高压级压缩机的制冷剂流量: qmG=(h2–h7)Q0/( h5h5)( h1–h7) 高压级压缩机的轴功率： PeG=qmGω0G/ηkG=Q0(h2h7)(h4h3)/(h1h7)(h3–h5)η
热力计算
冷凝器热负荷： Qk=qmG(h4h5) h4s=h3–(h4–h3)ηiG 制冷量： Q0=qvhDλD(h1h7)(h1h7)/v1
双级压缩氨制冷系统
MG
M1
MD
MD
一次节流中间完全冷却双级压缩氨制冷系统图
4.2.2 一级节流，中间不完全冷却 两级压缩制冷循环
4.2.2 一级节流，中间不完全冷却两级压缩制 冷循环
单位制冷量：q0= h1–h8= h1–h7 低压级压缩机的理论比功： ω0D = h2-h1 低压级压缩机的质量流量： qmD= Q0/q0 =Q0/( h1h 7) 低压级压缩机的轴功率： PeD = qmDω0D/ηkD =Q0(h2-h1)/(h1h7)ηkD 低压级压缩机的实际输气量： qvsD =qmDv1=Q0v1/( h1h 7) 低压级压缩机的理论输气量： qvhD=qvsD/λD=Q0v1/(h1–h7)λD
中间不 完全冷 却
低压级排气与中间冷却器中蒸发的蒸气相 混合，被冷却到某一过热点。用于氟利昂 系统
4.2.1 一级节流，中间完全冷却 两级压缩制冷循环
循环过程
在蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气（状态 １），被低压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热 蒸气（状态２），然后进入同一压力的中间冷却器， 在中冷器内被冷却成干饱和蒸气（状态３）。中压 干饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力 的过热蒸气（状态４），随后进入冷凝器被冷凝成 制冷剂液体（状态５）。然后分成两路，一路经膨 胀阀Ｆ节流降压后（状态８）进入中间冷却器，大 部分液体从另一路进入中间冷却器的盘管内过冷 （状态６），成为过冷液体，进入第二个节流阀节 流后进入蒸发器。
冷凝温度（°C） 制冷剂 R717 R22 R12 30 -30.5 -37.2 -36.8 35 -27.3 -34.2 -33.8 40 -24.4 -31.5 -31.1 45 — — -28.3 50 — — -25.4
规定：单级压缩氨制冷剂的压比π=Pk/P0≤8； 氟利昂的压比π=Pk/P0≤10. 方法：为达到较低的蒸发温度 , 采用两级或多 级压缩制冷循环。
热力计算
有关计算公式： ①单位制冷量 q0， ②理论比功 ω0， ③质量流量 qm= Q0/q0， ④轴功率Pe=qmω0/ηk， ⑤实际输气量：qvs=qm v1， ⑥理论输气量 qvh= qvs/λ， ⑦理论制冷系数ε0= Q0/ (PD+P G)
热力计算
⑧实际制冷系数εS =ε0/ (P D/ηkD +P G/ηkG) ⑨中间冷却器： 低压级排气放热量+液体过冷放热量 =节流后的低压液体吸热量
kG
热力计算
低压级压缩机的实际输气量： qvsG =qmGv3=Q0(h2h7)v3/(h1h7)(h3h5) 低压级压缩机的理论输气量： qvhG=qvsG/λG=Q0(h2h7)v3/(h1h7)(h3h5)λG 理论循环制冷系数： ε0=Q0/(qmD+qmGω0G) 实际循环制冷系数： ε0=Q0/(qmDω0D/ηkD+qmGω0G/ηkG)
热力计算
①中间冷却器的热平衡关系： 液体过冷放热量=节流后的低压液体吸热量 qmG = qmD(h3h8)/(h3h6 ) ②3与4混合的热平衡关系： 两股气体的焓=混合后气体的焓 h4=h3+(h3h6)(h2–h3)/(h3h8)
二级节流中间完全冷却制冷循环
二级节流中间不完全冷却制冷循环
第三节 两级压缩制冷机的热力计算和 温度变动时的特性