复叠式制冷ppt课件
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制冷循环原理与装置-PPT文档资料
可将冷热端互换
体积和功率都可做得很小
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
半导体制冷的用途
方便的可逆操作
可做成家用冰箱，或小型低温冰箱 可制成低温医疗器具
可对仪器进行冷却
可做成零点仪
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
学习任务3、吸附式制冷循环
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
温差电现象
半导体材料内部结构的特点，决定 了它产生的温差电现象比其他金属要 显著得多，所以热电制冷都采用半导 体材料，亦称半导体制冷
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
当电偶通以直流电流时，P型半导体内
载流子(空穴)和N型半导体内载流子 (电子)在外电场作用下产生运动，并在 金属片与半导体接头处发生能量的传 递及转换。
a1—低温部分压缩机 a2—高温部分低压级压缩机 a3—高温部分高压级压缩机 b—冷凝器 c1、c2、c3—节流阀 d—蒸发器 d12 —冷凝-蒸发器 e1—低温部分气-液热交换器 e2—高温部分气-液热交换器 f—高温部分中间冷却器
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
高温部分为两级压缩循环、低温部分为 单级压缩循环组成的复叠式制冷循环lgp-h图
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
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
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
由两个单级系统组成的复叠式制冷机模拟
制 冷 空 调 系 统 原 理 与 装 置
高温部分为两级压缩循环、低温部分为 单级压缩循环的复叠式制冷循环系统原理图
复叠式制冷
Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
14
3.8 CO2制冷
CO2制冷的方法：将CO2制2曾作为重要制冷剂使用了半个世纪，因为安全性好普 遍用于船上，直到1930年后CFC的广泛应用淘汰了CO2。 当前HCFC被淘汰，人们重新关注CO2的应用研究
12
3.7.2 复叠式制冷系统设计与使用中的若干问题
温度范围
单级压缩制冷：-35~-40℃ 两级压缩制冷： -40~-80℃ 复叠式制冷：－60℃以下
两元复叠 R22＋R23 －80℃
制冷剂
两元复叠 R22＋R23 -100℃ 三元复叠 R22＋R23+R14 -130℃
四元复叠 R22＋R23+R14+R50 -170℃ 制冷要求在－80℃～－60℃，选择两级压缩还是复叠式， 需进行系统的综合比较
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
4
Tk
△T1 △T2
T0 低温系统
制冷剂
压缩机 冷凝蒸发器（事实上 存在复叠温差） 回热器 节流阀 蒸发器 膨胀容器组成
R22
Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
2
最低蒸 发温度
-80℃
制冷剂
R22-R23 -40.8/ -82.2 R507-R23
制冷循环型式 R22单级或两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环 R507单级或两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环
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4章 两级压缩和复叠式制冷循环
qvsD =qmDv1=Φ0v1/( h1-h7) 低压级压缩机的理论输气量：
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；
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；
制冷原理与装置-两级压缩、复叠式课件
二、两级压缩一级节流中间完全冷却制冷循环
1、循环系统图
2、循环热力过程在T-S 图和 lgp-h 图上的表示:
1－2和3－4为低压级和高压级的压缩 机压缩过程。 2－3为低压级压缩机排气在中间冷 却器内的冷却过程。 4－5为高压级压缩机排气在冷凝器内 的冷却和冷凝过程。 5－7为中间冷却器节流阀的节流过程。 7－3为部分制冷剂液体在中间冷却器 内的蒸发过程。 点3为中间冷却器内的蒸气与低压级压 缩机排出的过热蒸气进行热交换后的 混合状态。 5－8为另一部分制冷剂液体在中间冷 却盘管内过冷的过程。 8－9为过冷液体的节流过程。 9－0为制冷剂液体在蒸发器内的蒸发过程。 0－1为制冷剂蒸气在低压级压缩机吸气管 中的过热过程。 中间冷却器盘管中高压液体过冷后的温度 一般应较中间冷却器温度高 3 ~ 5 C
2. 循环过程在lgp-h图上的表示： 该循环系统高温级制冷剂为 R22 ，低温级制冷剂为R13。 高温级和低温级工况分别为 tkg 35 C, t0 g 35 C 和 tkd 30 C t0d 85 C 。蒸发器工作的低温室 内得到的低温为 80 C 高温级制冷循环为 0 1 2 3 4 5 0 低温级制冷循环为0-1-2-3-4-5-0 ，冷凝蒸发器作为R13 冷凝和 R22 蒸发的热交换设备，传热 温差的选取范围为 5 ~ 10 C ，一般取 t 5 C 。高低温级分别设回 热器目的在于增大循环的单位制冷量和提高压缩机吸气温度，改善 压缩机的工作条件。低温级压缩机排气管设置套管式水冷却器，旨 在降低其排气温度，减少冷凝蒸发器中的冷凝热负荷（即减少高温 级循环的制冷量）。膨胀容器的设置，对保证低温级系统避免超压 和安全顺利的启动运行有重要意义。两部分分设的油分离器，可以 有效地防止润滑油进入热交换器，减小传热热阻。
第4章 两级压缩和复叠式制冷循环 ppt课件
（2）当活塞回行时，气缸余隙容积中的蒸气膨胀后体积 过大，因而，使压缩机的输气系数减少
（3） 液体制冷剂节流引起的损失增加，使循环的经 济性下降。
PPT课件
8
中间冷却器的作用
1.降低低压级压缩机排气温度，以避免高压级过高的 排气温度。
2.起到油分离器的作用，它可将由低压级压缩机带来的润 滑油，通过改变流动方向、降低流速、洗涤和降温作用分 离出来，并由放油管排出.
14
热力计算
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:
qmG=(h2–h7)Φ0/( h3-h5)( h1–h7) 高压级压缩机的轴功率： PeG=qmGω0G/ηkG=Φ0(h2-h7)(h4-h3)/(h1-h7)(h3–h5)η kG
qmG=(h2–h7)Φ0/( h3-h5)( h1–h7)
PPT课件
7
一．采用两级压缩的原因
1. 压缩机的最大压差是其受力零件强度计算的依据。如 果在运行时，压力差超过规定的数值，将会引起压缩机 零部件的损坏。
2． 压缩机压力比也有一定的限制。如果压力比过高， 会带来如下影响：
(1) 压力比过大时，压缩机的排气温度升高，将使压缩 机气缸壁上的润滑油变稀，润滑条件变坏；
PPT课件
19
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。
（3） 液体制冷剂节流引起的损失增加，使循环的经 济性下降。
PPT课件
8
中间冷却器的作用
1.降低低压级压缩机排气温度，以避免高压级过高的 排气温度。
2.起到油分离器的作用，它可将由低压级压缩机带来的润 滑油，通过改变流动方向、降低流速、洗涤和降温作用分 离出来，并由放油管排出.
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热力计算
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:
qmG=(h2–h7)Φ0/( h3-h5)( h1–h7) 高压级压缩机的轴功率： PeG=qmGω0G/ηkG=Φ0(h2-h7)(h4-h3)/(h1-h7)(h3–h5)η kG
qmG=(h2–h7)Φ0/( h3-h5)( h1–h7)
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7
一．采用两级压缩的原因
1. 压缩机的最大压差是其受力零件强度计算的依据。如 果在运行时，压力差超过规定的数值，将会引起压缩机 零部件的损坏。
2． 压缩机压力比也有一定的限制。如果压力比过高， 会带来如下影响：
(1) 压力比过大时，压缩机的排气温度升高，将使压缩 机气缸壁上的润滑油变稀，润滑条件变坏；
PPT课件
19
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。
复叠式制冷循环原理
此外，复叠式制冷循环还可以应用于各种不同的制冷领域 ，如家用空调、商用空调、工业制冷等。它的广泛应用将 有助于推动制冷技术的发展，促进节能减排和可持续发展 。
02 复叠式制冷循环原理概述
复叠式制冷循环的基本概念
01
复叠式制冷循环是指利用两种或 多种制冷剂，通过蒸发器和冷凝 器进行循环，实现制冷效果的系 统。
膨胀过程
膨胀过程是将高压下的制冷剂 液体膨胀成低压气体，降低其
压力和温度。
在膨胀过程中，制冷剂液体 通过膨胀阀或膨胀管膨胀，
使其压力和温度降低。
膨胀过程是降低制冷剂压力和 温度的关键环节，也是制冷循 环中实现制冷效果的重要步骤
之一。
05 复叠式制冷循环的应用
低温制冷领域
低温制冷
复叠式制冷循环通过多级制冷剂的冷 凝和蒸发，实现低温制冷效果，广泛 应用于科研、工业和医疗领域的低温 环境。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
对未来研究的展望
研究新型环保制冷剂在复叠式制冷循环中的应 用，以替代传统CFCs制冷剂，减少对环境的影
响。
加强复叠式制冷循环在实际应用中的研究，特别是在 低温或超低温领域的应用研究，推动相关产业的发展
。
进一步优化复叠式制冷循环的匹配参数，提高 系统的能效比和可靠性，பைடு நூலகம்低运行成本。
探索复叠式制冷循环与其他节能技术的结合，如 热回收、余热利用等，以提高系统的整体能效。
为了满足这些需求，制冷技术也在不断发展和创新。复叠式 制冷循环作为一种先进的制冷技术，具有许多优点，如高能 效、低能耗、小体积等，因此在制冷领域得到了广泛的应用 。
复叠式制冷循环的意义
复叠式制冷循环通过将多个制冷循环叠加在一起，实现了 更高效的制冷效果。这种技术可以大大提高制冷设备的能 效，降低能耗，同时减小制冷设备的体积和重量，为人们 的生活和工作带来了极大的便利。
02 复叠式制冷循环原理概述
复叠式制冷循环的基本概念
01
复叠式制冷循环是指利用两种或 多种制冷剂，通过蒸发器和冷凝 器进行循环，实现制冷效果的系 统。
膨胀过程
膨胀过程是将高压下的制冷剂 液体膨胀成低压气体，降低其
压力和温度。
在膨胀过程中，制冷剂液体 通过膨胀阀或膨胀管膨胀，
使其压力和温度降低。
膨胀过程是降低制冷剂压力和 温度的关键环节，也是制冷循 环中实现制冷效果的重要步骤
之一。
05 复叠式制冷循环的应用
低温制冷领域
低温制冷
复叠式制冷循环通过多级制冷剂的冷 凝和蒸发，实现低温制冷效果，广泛 应用于科研、工业和医疗领域的低温 环境。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
对未来研究的展望
研究新型环保制冷剂在复叠式制冷循环中的应 用，以替代传统CFCs制冷剂，减少对环境的影
响。
加强复叠式制冷循环在实际应用中的研究，特别是在 低温或超低温领域的应用研究，推动相关产业的发展
。
进一步优化复叠式制冷循环的匹配参数，提高 系统的能效比和可靠性，பைடு நூலகம்低运行成本。
探索复叠式制冷循环与其他节能技术的结合，如 热回收、余热利用等，以提高系统的整体能效。
为了满足这些需求，制冷技术也在不断发展和创新。复叠式 制冷循环作为一种先进的制冷技术，具有许多优点，如高能 效、低能耗、小体积等，因此在制冷领域得到了广泛的应用 。
复叠式制冷循环的意义
复叠式制冷循环通过将多个制冷循环叠加在一起，实现了 更高效的制冷效果。这种技术可以大大提高制冷设备的能 效，降低能耗，同时减小制冷设备的体积和重量，为人们 的生活和工作带来了极大的便利。
复叠式制冷
过Tc,则无冷凝相变过程，低于Tb,会出现向系统内泄漏空气问题。 4. Tc/Tb=0.6，限定了Tk-TO的范围；即存在冷凝温度Tk和蒸发温度T0
都高或都低，不存在适合Tk高和T0低的制冷剂，即某种制冷剂都有 适宜工作温区；工作温区跨度过大时，单个制冷剂无法满足。 5. 冷凝温度Tk通常由环境空气温度或水温决定；蒸发温度TO由被冷却 对象温度决定。
两级压缩制冷
简单，只要一种中温制冷剂；单机双级压缩机只需一 台；双机双级需分配好润滑油；
运行特可逆损失；
2. 低温制冷剂单位容积制冷量大，压缩机尺寸小，机械 2. 低压级压缩机尺寸大，机械效率低；
效率高；
3. 低压级压缩机容积效率和指示效率低；
3. 各压缩机压比适中，容积效率和指示效率高；
4. 低压级负压程度高，外气渗入风险大；
4. 系统正压或轻度负压，外气渗入风险小；
5. 温度调节范围大；
5. 温度调节范围小；
主要应用 工业生产用的低温装置；大型试验装置
小型试验装置，尤其是宽温度范围调节的应用装置；
14:10
5
3.7 复叠式制冷
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
2
3.7 复叠式制冷
3.7.1 蒸气压缩式复叠制冷系统与循环
1. 从上至下，各子系统采用制冷剂沸点从高到低； 2. 整套系统有总工作温差ΔT，各子系统存在工作温差ΔTi 3. 上一级的蒸发器和下一级的冷凝器耦合，叫蒸发/冷凝器，其传热温度为复叠温
差；
14:10
3
3.7.1 蒸气压缩式复叠制冷系统与循环
③ 停机：小型系统，严格控制低温子系统的制冷剂充灌量和附加膨胀容器； 膨胀容器可放在吸气侧，容积较小；膨胀容器可放在排气侧，容积较大；
都高或都低，不存在适合Tk高和T0低的制冷剂，即某种制冷剂都有 适宜工作温区；工作温区跨度过大时，单个制冷剂无法满足。 5. 冷凝温度Tk通常由环境空气温度或水温决定；蒸发温度TO由被冷却 对象温度决定。
两级压缩制冷
简单，只要一种中温制冷剂；单机双级压缩机只需一 台；双机双级需分配好润滑油；
运行特可逆损失；
2. 低温制冷剂单位容积制冷量大，压缩机尺寸小，机械 2. 低压级压缩机尺寸大，机械效率低；
效率高；
3. 低压级压缩机容积效率和指示效率低；
3. 各压缩机压比适中，容积效率和指示效率高；
4. 低压级负压程度高，外气渗入风险大；
4. 系统正压或轻度负压，外气渗入风险小；
5. 温度调节范围大；
5. 温度调节范围小；
主要应用 工业生产用的低温装置；大型试验装置
小型试验装置，尤其是宽温度范围调节的应用装置；
14:10
5
3.7 复叠式制冷
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
2
3.7 复叠式制冷
3.7.1 蒸气压缩式复叠制冷系统与循环
1. 从上至下，各子系统采用制冷剂沸点从高到低； 2. 整套系统有总工作温差ΔT，各子系统存在工作温差ΔTi 3. 上一级的蒸发器和下一级的冷凝器耦合，叫蒸发/冷凝器，其传热温度为复叠温
差；
14:10
3
3.7.1 蒸气压缩式复叠制冷系统与循环
③ 停机：小型系统，严格控制低温子系统的制冷剂充灌量和附加膨胀容器； 膨胀容器可放在吸气侧，容积较小；膨胀容器可放在排气侧，容积较大；
两级压缩与复叠式制冷循环PPT课件
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• 例4-2 • 例4-3 • 思考题:4-1, 4-3, 4-4
4.3.3 温度Biblioteka 动时制冷机特性tk, ξ不变而t0发生变化时: • t0升高, v1减小, q0增大, Q0增大,ε提高; • t0下降则相反;
• 电机选配:高压级电机按最大功率工况选配,低压级 电机可按它投入运行时的工况选配(为什么? )
1
1 c( m 1) 0
(1 c )m (1 0.048 )1.04 24.7
c
0.048
当tk=40℃, pk=15.269 bar , 故最低蒸发压力
po
pk
15.269 0.618bar 24.7
与之对应的to=-50.5℃，这就是此时蒸发温度的 极限值
第1页/共47页
单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的 冷凝压力由环境介质（如空气或水）温度决 定
第13页/共47页
170 系列氨压缩机 组
机组在冷凝温度≤ 40 ℃， 蒸发温度单级 +5 ℃∼30 ℃，双级 -25 ℃∼45 ℃的范围内工作。
广泛应用于国民经济各部 门中需要实现人工制冷的场 合，如石油、化工、制药等 工业产品的生产、国防、科 研方面的低温试验、食品的 低温加工贮藏和运输，工厂、 医院及公共场所等大型建筑 的空气调节等。
4 ） 低 压 级 单 位 理 论 压 缩 功 ： w0d ＝ h2 － h1 kJ/kg
ε56o k））JP/低高okdQg压O压Po级g级制单M冷R位d剂h理2M的论Rh质d1压量h1M缩流Rhg功量8Mh 4：：Rg h3MMwRR0ddghh＝＝33 Qhhh0864
－ /
h q
3 0
kg/s
二、复叠式压缩工作原理
• 例4-2 • 例4-3 • 思考题:4-1, 4-3, 4-4
4.3.3 温度Biblioteka 动时制冷机特性tk, ξ不变而t0发生变化时: • t0升高, v1减小, q0增大, Q0增大,ε提高; • t0下降则相反;
• 电机选配:高压级电机按最大功率工况选配,低压级 电机可按它投入运行时的工况选配(为什么? )
1
1 c( m 1) 0
(1 c )m (1 0.048 )1.04 24.7
c
0.048
当tk=40℃, pk=15.269 bar , 故最低蒸发压力
po
pk
15.269 0.618bar 24.7
与之对应的to=-50.5℃，这就是此时蒸发温度的 极限值
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单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的 冷凝压力由环境介质（如空气或水）温度决 定
第13页/共47页
170 系列氨压缩机 组
机组在冷凝温度≤ 40 ℃， 蒸发温度单级 +5 ℃∼30 ℃，双级 -25 ℃∼45 ℃的范围内工作。
广泛应用于国民经济各部 门中需要实现人工制冷的场 合，如石油、化工、制药等 工业产品的生产、国防、科 研方面的低温试验、食品的 低温加工贮藏和运输，工厂、 医院及公共场所等大型建筑 的空气调节等。
4 ） 低 压 级 单 位 理 论 压 缩 功 ： w0d ＝ h2 － h1 kJ/kg
ε56o k））JP/低高okdQg压O压Po级g级制单M冷R位d剂h理2M的论Rh质d1压量h1M缩流Rhg功量8Mh 4：：Rg h3MMwRR0ddghh＝＝33 Qhhh0864
－ /
h q
3 0
kg/s
二、复叠式压缩工作原理
第四章双级压缩式和复叠式制冷循环
1)降低了压缩机的排气温度。 2)降低了压缩机的增压比。 3)减少了节流损失(由于膨胀阀之前的制冷剂已充分过冷，节流后制冷剂湿 饱和蒸气的于度较小)。
五．带有经济器(省功器)的压缩制冷循环
在螺杆式和离心式压缩机制冷循环中，为了获得较低的蒸发温度或提高循 环的制冷系数，常常使用经济器(省功器)，其与双级压缩制冷循环具有类 似的效果。 (1)带有经济器的螺杆式压缩机制冷循环 利用螺杆式压缩机结构上的特点， 在气缸的适当位置开设补气孔口，在同一个气缸中进行两次吸气过程，与 设置在机组上的经济器相连，组成带有经济器的螺杆式压缩机制冷系统， 螺杆式压缩机的压缩过程增加中间补气后，单级压缩变成了双级压缩。
qVd
Q0 v1 qmd v1 h1 h9
Q0 v1 d h1 h9 d qVd
4、低压级压缩机的理论输气量(m3／s)为
qVthd
5、低压级压缩机所消耗的轴功率Ped(kW)为
Ped
qmd w0 d
kd
Q0 h2 h1 h1 h9 kd
如上图所示，假设中间冷却器外壳具有良好的绝热性能，不考虑中间冷却 器与外界的传热，则
一级节流中间不完全冷却的双级压缩氟利昂制冷系统
三．两级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环
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
1、制冷量为Qo(kW或kJ／s)时，低压压缩机的质量流量(kg／s)为
q md
Q0 Q0 q0 h1 h9
12、冷凝器热负荷
Qk qmg (h5 h6 )
13、理论循环制冷系数 0
Q0 q md w0 d q mg wog h1 h9 h8 h9 h2 h1 (h5 h4 ) h8 h6
五．带有经济器(省功器)的压缩制冷循环
在螺杆式和离心式压缩机制冷循环中，为了获得较低的蒸发温度或提高循 环的制冷系数，常常使用经济器(省功器)，其与双级压缩制冷循环具有类 似的效果。 (1)带有经济器的螺杆式压缩机制冷循环 利用螺杆式压缩机结构上的特点， 在气缸的适当位置开设补气孔口，在同一个气缸中进行两次吸气过程，与 设置在机组上的经济器相连，组成带有经济器的螺杆式压缩机制冷系统， 螺杆式压缩机的压缩过程增加中间补气后，单级压缩变成了双级压缩。
qVd
Q0 v1 qmd v1 h1 h9
Q0 v1 d h1 h9 d qVd
4、低压级压缩机的理论输气量(m3／s)为
qVthd
5、低压级压缩机所消耗的轴功率Ped(kW)为
Ped
qmd w0 d
kd
Q0 h2 h1 h1 h9 kd
如上图所示，假设中间冷却器外壳具有良好的绝热性能，不考虑中间冷却 器与外界的传热，则
一级节流中间不完全冷却的双级压缩氟利昂制冷系统
三．两级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环
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
1、制冷量为Qo(kW或kJ／s)时，低压压缩机的质量流量(kg／s)为
q md
Q0 Q0 q0 h1 h9
12、冷凝器热负荷
Qk qmg (h5 h6 )
13、理论循环制冷系数 0
Q0 q md w0 d q mg wog h1 h9 h8 h9 h2 h1 (h5 h4 ) h8 h6
制冷技术基础第三版教学课件第五章 多级蒸气压缩式制冷、复叠式制冷、混合工质制冷循环
§5—1 多级蒸气压缩式制冷循环
2、采用多级蒸气压缩式制冷循环的优点 （2）可降低各级的排气温度，减小压缩过程中的不可逆损失，保证
设备更加高效、安全地运行。 （3）可降低各级的压力差，使运行的平衡性能提高、机械摩擦和磨
损减小。有利于简化设计和降低成本。 （4）可减少节流损失，提高制冷效率。
11 第 五 章 多 级 蒸 气 压 缩 式 制 冷 、 复 叠 式 制 冷 、 混 合 工 质 制 冷 循 环
§5—2 复叠式制冷循环
2、为使用低温制冷剂创造冷凝条件
制取较低温度时，低温制冷剂 除不能用常温的介质冷凝外，在其 他方面具有用其他类型的制冷剂无 可比拟的优势。那能不能如图所示， 用另一套制冷设备为低温制冷循环 创造一个低温的冷却冷凝环境呢？ 复叠式制冷循环正是基于这样的设 想产生的。
26 第 五 章 多 级 蒸 气 压 缩 式 制 冷 、 复 叠 式 制 冷 、 混 合 工 质 制 冷 循 环
压缩式制冷循环中由于压缩比过大所引起的一系列不利因素，从而改善制 冷压缩机的工作条件，提高制冷效率。具体优点如下：
（1）可降低各级压缩比，减小活塞式制冷压缩机的余隙容积影响， 减少制冷剂回气与气缸壁间的热交换，减少制冷剂在压缩过程中的窜气泄 漏，提高制冷压缩机的输气系数，从而增大制冷量。
10 第 五 章 多 级 蒸 气 压 缩 式 制 冷 、 复 叠 式 制 冷 、 混 合 工 质 制 冷 循 环
一、采用多级蒸气压缩式制冷循环的原因 二、两级蒸气压缩式制冷循环 三、两级压缩式制冷循环中间压力的确定
3 第五章 多级蒸气压缩式制冷、复叠式制冷、混合工质制冷循环
§5—1 多级蒸气压ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式制冷循环
一、采用多级蒸气压缩式制冷循环的原因
复叠式蒸气压缩制冷(与“制冷剂”有关优秀PPT文档)
和压力。
目的：停机后贮存低温制冷剂（停机温度回升，工质气化体积膨胀）
低温制冷剂在常温下无法冷凝成液体，因此采用另一台制冷装置与之联合运行，为低温制冷剂循环的冷凝过程提供冷源，降低冷凝温度
和压力。 三、复叠式压缩装冷置凝结器构组成
蒸发冷凝器 回热器
蒸发冷凝器 回热器
蒸发器
机
第5页，共8页。
三、复叠式压缩工作过程
制低温
应用温度范围 5℃～- 30℃ -30℃～- 80℃
<-80℃
制冷剂
一种
一种
两种或两 种以上
第8页，共8页。
2. 三个单级复叠系统组成的制冷机 ①双级压缩制冷的制冷温度受制冷剂凝固点的限制不能太低。
①双级压缩制冷的制冷温度受制冷剂凝固点的限制不能太低。 ①双级压缩制冷的制冷温度受制冷剂凝固点的限制不能太低。
三、复叠式压缩工作过程
解决方法：采用低温制冷剂。
工作原理
压焓图
复叠式压缩制冷系统通常由两个单级压缩制冷循环组成，之间用蒸发冷凝器联系起来：
采用另一台制冷装置与之联合运行，为低温制冷 剂循环的冷凝过程提供冷源，降低冷凝温度和压 力。即为复叠式制冷。
第2页，共8页。
二、复叠式压缩工作原理
复叠式压缩制冷系统通常由两个单级压缩制冷循环组 成，之间用蒸发冷凝器联系起来：
高温部分：采用中温制冷剂，蒸发器为低温部分冷凝 器中的制冷剂冷凝服务。
低温部分：采用低温制冷剂，蒸发器为用户制冷。
目的：提高复叠制冷循环性能指标
二、复叠式压缩工作原理
3. 生产干冰的复叠式制冷机 （1）低温级设置膨胀容器
三、复叠式压缩工作过程
低温制冷剂在常温下无法冷凝成液体，因此采用另一台制冷装置与之联合运行，为低温制冷剂循环的冷凝过程提供冷源，降低冷凝温度
复叠式制冷
CO2的临界点温度为31℃，处于常温范围，如果制冷环境 与一般制冷机同样温度，则高温侧将接近临界点或超过临 界点，而不能像常用制冷剂那样实现远临界循环。
CO2的单级压缩循环处于临界点附近，是近临界循环或者 跨临界循环。
跨临界循环：循环中制冷剂的放热过程在临界点以上，为 非凝结相变的排热；制冷剂的吸热过程在临界点以下，为 有相变的蒸发吸热过程，整个循环跨临界点。
CO2起初集中在两类装置：汽车空调和热泵式水加热器； 汽车空调上替代R12，减少CFCs排放！ 水加热需求量大，CO2驱动热泵，应用前景将十分广大。
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3.8.1 近临界循环和跨临界循环
9
3.三个单级压缩循环组成的复叠式制冷机
循环
高温 中温 低温
制冷剂
高温 R22或R507 中温 R23 低温 R50、R1150或R170
最低蒸发温度可达－120℃～－140℃
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3.7.1 两个单级压缩循环组成的复叠式制冷机 Tk
△T1 △T2
节流阀
冷凝蒸发器（上一级蒸 发器和下一级冷凝器做 在一起）
R23
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Chapter Third
Vapor-compression Refrigeration Cycle
复迭制冷的原理
复叠式制冷，简单来说，就是将大温差分成小段，然后根据每段的温度选择合适的制冷剂。
就像爬楼梯一样，一步一步就爬到了高处。
复叠式制冷系统是由高温级和低温级两部分组成的。
高温级使用中温制冷剂，低温级使用低温制冷剂。
它们就像两个独立的工作伙伴，一个负责高一点的温度，一个负责更低的温度。
这两个级别通过一个叫做冷凝蒸发器的“ 桥梁”连接起来。
高温级的中温制冷剂在这个“ 桥梁”里蒸发，把低温制冷剂的热量带走。
这个热量被高温级的制冷剂传递给了外部环境。
而低温制冷剂在蒸发器里吸热，让我们得到需要的低温。
这种制冷方式不仅效果好，而且能制取超低的温度。
不仅如此，它还特别稳定，不会轻易出问题。
而且，现在很多制冷剂都是环保的，不会对环境造成伤害。
虽然它比较复杂，需要专业人员来维护，但只要用对了，它就能发挥出巨大的作用。
1。
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3.7.2 复叠式制冷复叠式制冷系统设计与使用 中的若干问题
• 辅助热交换器的使用
复叠制冷机中更多的辅助热交换器，除其它循环中 的中间冷却器和气液分离器外，添加了回热器、水 冷却器。
-100℃
R290-R23 R22-R23
R290两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环 R22两级压缩—R23单级或两级压缩组合的复叠式循环
R507-R23
R507两级压缩—R23单级或两级压缩组合的复叠式循环
-120℃
R22-R1150 R507-R1150
R22-R1150 R507-R1150
Chapter Third
Vapor-compression Refrigeration Cycle
复叠式制冷
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3.7 复叠式制冷
• 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。
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2.一个两级压缩循环和一个单级压缩循环 组成的复叠式制冷机
高温部分
一级节流 中间不完全冷却 节流前液体过冷 带回热的两级压缩循环
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图3-48 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
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扩大循环的工作温差，可以获得比单级压缩循环更低的制冷 温度。
分级压缩不能大范围增大循环工作温差，因为制冷剂临界点 以下和标准沸点附近之间的温度范围有限：Tc/Tb=0.6；
高、高；低、低；则一种制冷剂最大的工作温度范围是 Tk-T0；
当制冷循环温差大到一定程度时，无法用一种制冷剂有效制 冷；将总的制冷循环温差分割成2个或多个区段，每个区段 用性质相宜的制冷剂循环：高/中沸点的制冷剂循环承担高 温区段的制冷；低沸点的制冷剂承担低温区段的制冷。
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3.8 CO2制冷
CO2制冷的方法：将CO2制成干冰，升华过程吸热，消耗 性制冷；通过循环连续制冷。
CO2曾作为重要制冷剂使用了半个世纪，因为安全性好普 遍用于船上，直到1930年后CFC的广泛应用淘汰了CO2。 当前HCFC被淘汰，人们重新关注CO2的应用研究
回热器：使吸气过热变为有用过热
水冷却器：减轻高温子系统的蒸发器热负荷，从而 减少耗功，提高COP
• 启动与防止停机时低温子系统超压措施： • 小型装置的膨胀体积 VE (mxvp V ) /(1 vp / vx )
自行复叠式循环：采用混合制冷剂的多级分凝循环， 只需一台压缩机。不同制冷剂相同压力下tk异
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Tk
△T1 △T2
T0 低温系统
制冷剂
压缩机 冷凝蒸发器（事实上 存在复叠温差） 回热器 节流阀 蒸发器 膨胀容器组成
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3.7.2 复叠式制冷系统设计与使用中的若干问题
温度范围
单级压缩制冷：-35~-40℃ 两级压缩制冷： -40~-80℃ 复叠式制冷：－60℃以下
两元复叠 R22＋R23 －80℃
制冷剂
两元复叠 R22＋R23 -100℃ 三元复叠 R22＋R23+R14 -130℃
四元复叠 R22＋R23+R14+R50 -170℃ 制冷要求在－80℃～－60℃，选择两级压缩还是复叠式， 需进行系统的综合比较
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3.三个单级压缩循环组成的复叠式制冷机
循环
高温 中温 低温
制冷剂
高温 R22或R507 中温 R23 低温 R50、R1150或R170
最低蒸发温度可达－120℃～－140℃
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图3-60 生产干冰的复叠式循环原理图及温熵图
(a) 系统原理图
(b) T-S 图
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最低蒸 发温度
-80℃
制冷剂
R22-R23 -40.8/ -82.2 R507-R23
制冷循环型式 R22单级或两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环 R507单级或两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环
R507单级压缩—R23单级压缩—R50单级压缩组合的复叠 式循环
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3.7.1 两个单级压缩循环组成的复叠式制冷机 Tk
△T1 △T2
T0 高温系统
制冷剂
高温压缩机
冷凝器
节流阀
冷凝蒸发器（上一级蒸 发器和下一级冷凝器做 在一起）
R22两级压缩—R1150单级压缩组合的复叠式循环 R507两级压缩—R1150单级压缩组合的复叠式循环
R22两级压缩—R1150两级压缩组合的复叠式循环 R507两级压缩—R1150两级压缩组合的复叠式循环
R22-R23-R50 R507-R23-R50
R22单级压缩—R23单级压缩—R50单级压缩组合的复叠 式循环