多级蒸气压缩制冷循环
氟利昂蒸汽压缩制冷循环的工作原理
氟利昂蒸汽压缩制冷循环的工作原理
1 Flourene蒸汽压缩制冷循环的工作原理
Flourine蒸汽压缩制冷循环是一种用氟利昂（Fluorine）作为Spray fluid来作为Refrigerant，进行温度控制和制冷而组成的制冷
机械系统。
由于氟利昂具有良好的低温性能，Flourine蒸汽压缩制冷
循环能够在更低的温度下达到更高的制冷性能，从而使温度控制系统
具有更精确的控制功能。
Flourine蒸汽压缩制冷循环由几部分组成：气体压缩机compressor，冷凝器condenser，膨胀阀expansionvalve和蒸发器evaporator。
首先，由压缩机将可变性的蒸汽加压至高压，将其输送
至冷凝器，其次，利用冷凝器释放热量，将气体压缩至低温并变为液体。
然后，由膨胀阀降低气体压力，使其可以进入蒸发器，在蒸发器内，气体蒸发，释放热量到四周，从而实现制冷效果。
最后，冷凝的
液体再回到压缩机，开始新的一次循环。
Flourine蒸汽压缩制冷循环的优点是既省电又稳定，且温度控制
精度较高，可以用于多种业务，如气溶胶发生器、检测仪器、投影机、打印机等的设备的控制和制冷，以及大容量的空调系统。
因此，Flourine蒸汽压缩制冷循环在温度控制方面已成为很多系统及设备必
不可少的组成部分，从而为控制温度提供无穷的可能性。
两级压缩
1.1.3.3 多级蒸汽压缩制冷循环在单级蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力，蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。
冷凝温度受环境介质(水或空气)温度的限制，蒸发温度由制冷装臵的用途确定的，当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力增大，排气温度上升，在常温冷却条件下能够获得低温程度是有限的，即制冷温差是有限的。
当要求的制冷温差使循环的压力比超过单级压力比的上述限制时，一种解决办法是采用分级压缩，中间冷却，就是分两极或多级达到循环所要求的总压力比，并且在低压即完成压缩后，现将其排气冷却降温后再到高压级继续压缩，从而每一级的压力比和排气温度均不超限。
由于考虑到超过两级后系统设计的复杂性及其他许多因素，故两级以上的循环在实际中很少使用，通常采用两级压缩循环，所以一下重点讨论两级压缩制冷循环。
1.1.3.3.1 两级压缩制冷循环概述在蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力、蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。
冷凝温度受环境介质（水或空气）温度的限制，蒸发温度由制冷装臵的用途确定。
当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力比将增大。
由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高到一定数值后，压缩机的容积系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不断运行，制冷量却变为零。
例1 有一台制冷压缩机，工质为R22，相对余隙容积，膨胀过程指数，冷凝温度℃，求允许最低蒸发温度。
解容积系数的计算公式为当达到最低蒸发温度时，，上式可变为代入具体数值，即冷凝温度℃时，R22的冷凝压力，因此最低蒸发压力为与相对应的蒸发温度℃，这就是蒸发温度的极限值。
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。
两级压缩
1.1.3.3 多级蒸汽压缩制冷循环在单级蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力，蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。
冷凝温度受环境介质(水或空气)温度的限制，蒸发温度由制冷装臵的用途确定的，当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力增大，排气温度上升，在常温冷却条件下能够获得低温程度是有限的，即制冷温差是有限的。
当要求的制冷温差使循环的压力比超过单级压力比的上述限制时，一种解决办法是采用分级压缩，中间冷却，就是分两极或多级达到循环所要求的总压力比，并且在低压即完成压缩后，现将其排气冷却降温后再到高压级继续压缩，从而每一级的压力比和排气温度均不超限。
由于考虑到超过两级后系统设计的复杂性及其他许多因素，故两级以上的循环在实际中很少使用，通常采用两级压缩循环，所以一下重点讨论两级压缩制冷循环。
1.1.3.3.1 两级压缩制冷循环概述在蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力、蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。
冷凝温度受环境介质（水或空气）温度的限制，蒸发温度由制冷装臵的用途确定。
当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力比将增大。
由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高到一定数值后，压缩机的容积系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不断运行，制冷量却变为零。
例1 有一台制冷压缩机，工质为R22，相对余隙容积，膨胀过程指数，冷凝温度℃，求允许最低蒸发温度。
解容积系数的计算公式为当达到最低蒸发温度时，，上式可变为代入具体数值，即冷凝温度℃时，R22的冷凝压力，因此最低蒸发压力为与相对应的蒸发温度℃，这就是蒸发温度的极限值。
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。
第五章 蒸汽压缩式制冷循环
三、常用制冷剂的特性
1、水（R718)
2ห้องสมุดไป่ตู้氨（R717）
氨属于无机化合物制冷剂，具有良好的 热力学性能，单位质量制冷量大。沸点：33.4℃.R717有较强的溶水性，对钢铁不腐 蚀，但含水时会腐蚀铜及其合金（磷青铜除 外），属于微溶于润滑油的制冷剂。缺点是 毒性大，有强烈的刺激性气味，会燃烧、会 爆炸。
（1）R12 分子式：CCl2F2 沸点：-29.8℃，凝固点-
155℃ （2）R22 分子式：CHClF2 沸点：-40.8℃，凝固点-
160℃ （3）R134a分子式： C2H2F4 沸点：-29.8℃，
凝固点-155℃
四、关于CFCS的替代 1、使用替代制冷剂的原因
O3+Cl→ClO+O2 ClO+O→Cl+O2 2、替代制冷剂时必须考虑的因素 （1）制冷剂在大气中存在的寿命； （2）臭氧损耗潜能ODP； （3）在逆使用的用途中，变暖影响总单量 TEWI；
具有液体过冷的制冷循环
二、吸气过热的影响
1、定义：制冷剂蒸气的温度高于同一压力下 的饱和蒸气温度称为过热。两者之间的温 差称为过热度。
2、p-h图
3、“无效”过热：制冷剂蒸气过热吸收的热 量全部来自蒸发器外。在实际制冷装置中， 为了减少有害过热，一般在吸气管道上包 扎一层隔热材料。
4、“有效”过热：制冷剂蒸气过热吸收的热 量全部来自蒸发器内被冷却介质。
主要用于大型制冷装置中。
3、氟利昂
氟利昂制冷剂是应用最广泛的制冷剂。 它无色、无味、不燃烧、毒性小。含氯原子 的氟利昂与明火接触产生剧毒的光气 （COCl2）渗透性强，单位容积制冷量小。
双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环
高温蒸发器在较高压力下工作，低温蒸发器在较低压力下工 作，通过中间冷却器将高温蒸发器的制冷剂蒸气冷凝成液体 ，再通过节流阀降低压力后进入低温蒸发器，从而实现更低 的制冷温度。
系统的组成
中间冷却器
用于将高温蒸气冷 凝成液体。
低温蒸发器
用于在较低压力下 吸收热量，产生低 温蒸气。
高温蒸发器
用于吸收热量，产 生高温蒸气。
系统组成的比较
要点一
总结词
双级蒸汽压缩式制冷循环系统通常包括两个或更多个独立 的制冷剂循环系统，每个系统都有自己的蒸发器、压缩机 、冷凝器和膨胀阀等。而复叠式制冷循环则由多个独立的 制冷剂循环系统组成，每个系统有自己的蒸发器和冷凝器 ，以及独立的压缩机和膨胀阀等。
要点二
详细描述
双级蒸汽压缩式制冷循环系统中，每个级别的制冷剂循环 都是独立的，但它们之间通过中间冷却器进行热量传递。 而复叠式制冷循环则是由多个独立的制冷剂循环系统组成 ，每个系统都有自己的制冷剂和相应的设备。这种设计使 得复叠式制冷循环可以同时实现多个温度等级的制冷需求 ，并且每个温度等级的制冷剂都可以独立控制，灵活性更 高。
市场发展前景
市场需求持续增长
随着全球气候变暖和能源消耗的增加，双级 蒸汽压缩式和复叠式制冷循环的市场需求将 持续增长。
技术创新推动市场发展
未来，技术的不断创新和进步将进一步推动双级蒸 汽压缩式和复叠式制冷循环的市场发展。
市场竞争加剧
随着市场需求的增长，竞争将进一步加剧， 企业需要加强技术创新和服务质量提升以获 得竞争优势。
双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环
目 录
• 双级蒸汽压缩式制冷循环 • 复叠式制冷循环 • 双级与复叠式制冷循环的比较 • 双级与复叠式制冷循环的应用场景 • 双级与复叠式制冷循环的发展趋势与挑战
蒸汽压缩制冷循环
2. 制冷剂的p-h图
p
3 2Байду номын сангаас4 1 h
1-2：制冷剂在压缩机中的绝热压缩过程 2-3：制冷剂在冷凝器中的定压放热过程 3-4：制冷剂在膨胀阀中的绝热节流过程 4-1：制冷剂在蒸发器中的定压定温汽化过程
三、影响制冷系数ε的主要因素
1. 蒸发温度
p
原循环的制冷系数
h1 h4 h2 h1
热 泵
制冷装置—从低温处吸收热量，保持低温。 热泵—向高温处提供热量。 逆循环
Q1 Q2 W 1 供热系数 h W W
热泵传给高温物体的热量包括由消耗的机械功变成的热量 。所以，热泵的供热系数比工作在相同条件下制冷装置的制冷
系数大。直接用电炉取暖所消耗的能量要比用电机带动热泵消 耗的能量大得多，这是因为电炉至多只能将电能全部转化为热 能，而热泵循环不仅如此，还可将取自环境的热量一起送到需 要取暖的房间。
p
25 ℃ 3 30℃ 2
-15℃ 4
1
-5℃
h
附：单级压缩双蒸发器的制冷循环
T-ｓ图及ｐ-ｈ图
高压蒸发器的蒸发压力由蒸发器后面的背压阀来控制,使之 具有较高的蒸发温度。5-6：绝热节流过程，6与8混合成状态点1 。
吸收制冷循环
由低温热源向高温热源传递热量必须消耗能量。在压缩式 制冷装置中要消耗机械功,而在吸收式制冷装置中则主要是消耗
第九节
蒸汽压缩制冷循环
• 一、蒸汽压缩制冷的理想循环 • 二、制冷剂p-h图的特征及其应用 • 三、影响制冷系数的主要因素
制冷循环 — 制冷系数 热泵循环 — 热泵系数 性能系数 COP =收益/花费的代价 h
一、蒸气压缩制冷的理想循环
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
蒸气压缩制冷循环的能量分析
冷循 环 的 能量平 衡 模 型和 能 量 平衡 方程 。依 据 蒸 气压 缩制 冷 循 环 的理论 分 析 和 实例 计 算 ，探 讨 了提 高 蒸 气压 缩制 冷循 环 能 量 效率 的 途径 。结论 表 明 ，通 过 改 善热 交换 器 的传 热性 能 ， 改造 制
冷 循 环过 程 ，合 理 设 计 和 匹配 压缩 机 ，正 确 选择 制冷 剂 ， 降低 动 力设备 的 能耗 ，加 强运 行 管 理
和设 备 管理 的 自动化 都 能提 高蒸 气压 缩 制冷循 环 的能量 效率 。
关 键 词 蒸 气 制 冷 循 环 能 量 分 析 途 径
Ｄ ： ０ ３ ６ ／ ． ｓ ２ ９ － ４ ３． ０ ２． ５． １ ０Ｉ １ ． ９ ９ ｉ ｉ ｎ． ０ ５ １ ９ ２ １ ０ ０ ０ ｓ
１ ３ 制 冷 系 数 ．
…
ｌ ８
由上 面 的计算 实 例 可见 ，制 冷循 环 的制冷 系数 为 ３１ ，其 用能 效率 并不 理想 。 ．８
３ 提 高 能量 效 率 的途 径Ｈ
３ １ 改 善 热 交 换 器 的 传 热 性 能 ．
蒸 气 压 缩制 冷 循环 的制 冷系 数为 循 环 的制冷 量 与消 耗 的 电功 率 的 比值 。即
＝ ３ ４７
Ｑ —— 蒸 发器 向冷室 吸收 的热 量 ， ｋ ／ Ｊｈ； △ｗ — 压缩 机 的功率 损失 ， ｋ ； — Ｗ Ｑ —— 冷 凝 器 的热量 损失 ， ｋ ／ Ｊｈ；
Ｑ — — 蒸 发 器 的 冷 量 损 失 ， ｋ ／ Ｊｈ Ｑ — — 节 流 阀 的 热 焓 损 失 ， ｋ ／ Ｊ ｈ。
ｍ ■
２ ）制 冷 循 环 的 制 冷 量
ｑ ：ｈ 一ｈ ＝１７ ３５—６ ９— １１ ４５ｋ ／ ｇ ２ １ ５ ４ ． ３ ０ ．（Ｊ ｋ ）
蒸汽动力循环及制冷循环
却水）冷凝温度由供热温度决定，QL得以利用； ② 排气压力受供热温度影响，较郎肯循环排气压力高,不小
于大气压力；
③ 热电循环效率 =循环热效率+提供热顾客旳热量/输入旳总 热量。
QL
QH
（2） 抽气式汽轮机联合供电供热循环
J
P P 0 cp
这阐明了理想气体在 节流过程中温度不发 生变化
② 真实气 体
有三种可能旳情况，由定义式知
J
T P H
当μJ>0时，表达节流后压力下降，温度也下降
V T V 0
致冷
T P
当μJ=0时，表达节流后压力下降，温度不变化
V T V 0 不产生温度效应 T P
这就阐明了在相同条件下等熵膨胀系数不小于节 流膨胀系数,所以由等熵膨胀可取得比节流膨胀更加 好旳致冷效果.
(3) 积分等熵温度效应
等熵膨胀时，压力变化为有限值所引起旳温度变化，
称之。
p2
Ts T2 T1 s dp
p1
计算积分等熵温度效应旳措施有4种：
① 利用积分等熵温度效应
Ts
p2
s dp
（1）工质进汽轮机状态不同
卡诺循环：湿蒸汽 郎肯循环：干蒸汽
（2）膨胀过程不同
卡诺循环：等熵过程 郎肯循环：不可逆绝热过程
（3）工质出冷凝器状态不同 卡诺循环：气液共存
（4）压缩过程不同 （5）工作介质吸热过程不同
郎肯循环：饱和水
卡诺循环：等熵过程 郎肯循环：不可逆绝热过程，若忽 视掉工作介质水旳摩擦与散热，可 简化为可逆过程。
6.2 节流膨胀与作外功旳绝热膨胀
一. 节流膨胀过程
制冷原理—蒸汽压缩式制冷的理论循环和实际循环
一、制冷剂压焓图（P-V图）
制冷系统中循环流动的工作介质叫制冷剂(又称制
冷工质)，它在系统的各个部件间循环流动以实现能
量的转换和传递，达到制冷机向高温热源放热；从
低温热源吸热，实现制冷的目的。
一、制冷剂压焓图（P-V图）
以特定制冷剂的焓值为横坐标，以压
力为纵坐标绘制成的线图成为该制冷剂的
具有蒸汽过热的循环称为蒸汽过热循环。
有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，
产生有用的制冷效果。
有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。
1、有害过热分析：
（1）单位制冷量不变，单位压缩功增加
（2）单位冷凝负荷增大
（3）进入压缩机的制冷剂比容增大
（4）压缩机的排气温度升高
（1）蒸发器面积大于设计所需面积（有效过热）
压焓图。为了缩小图的尺寸，并使低压区
内的线条交点清楚，所以纵坐标使用压力
的对数值LgP绘制，因此压--焓图又称
LgP-E图。
一、制冷剂压焓图（P-V图）
一点（临界点）
两线（饱和液体线；干饱和蒸气线）
三区（过冷区；湿蒸气区；过热气区）
五状态（未饱和液体；饱和液体；湿饱
和蒸气；干饱和蒸气； 过热蒸气）
在循环制冷计算中，将制冷剂饱和液
体的温度降低就变为过冷液体。
气液两相区：介于饱和液体线与饱和
气体线之间的区域为。
过热蒸气区：干饱和蒸气线右边区域。
饱和液体线
干饱和蒸气线
饱和液体线
（压力）
未饱和液体
过热蒸气
焓
六参数：
➢等压线p — 水平线
➢等焓线 h— 垂直线
➢等干度线 x
2、蒸气压缩制冷循环的P-h图，试指出进行各热力过程相应设备的名
蒸汽压缩式制冷原理
蒸汽压缩式制冷原理
蒸汽压缩式制冷是一种常见的制冷方式，广泛应用于家用空调、商用冷藏设备等领域。
其原理基于蒸汽的压缩、冷凝、膨胀和蒸发
过程，通过这些过程来实现制冷效果。
在本文中，我们将深入探讨
蒸汽压缩式制冷的原理及其工作过程。
首先，蒸汽压缩式制冷的基本原理是利用蒸汽的物理性质来实
现制冷。
在制冷循环中，蒸汽通过压缩机被压缩成高压蒸汽，然后
通过冷凝器散发热量并冷凝成液态，再经过节流阀膨胀成低压蒸汽，最后通过蒸发器吸收热量并蒸发成蒸汽，完成了一个完整的制冷循环。
其次，蒸汽压缩式制冷的工作过程可以分为四个主要阶段，压缩、冷凝、膨胀和蒸发。
在压缩阶段，蒸汽被压缩机压缩成高压蒸汽，同时温度和压力均升高。
然后高压蒸汽进入冷凝器，在这里蒸
汽释放热量，冷却并凝结成液态。
接下来，液态蒸汽通过节流阀膨
胀成低压蒸汽，此时温度和压力均下降。
最后，低压蒸汽进入蒸发器，在这里吸收外界热量并蒸发成蒸汽，完成了整个制冷循环。
蒸汽压缩式制冷的原理非常简单，但却非常有效。
通过不断循
环利用蒸汽的物理性质，可以实现不断的制冷效果。
同时，蒸汽压缩式制冷还具有制冷效果好、稳定性高、操作简便等优点，因此被广泛应用于各个领域。
总的来说，蒸汽压缩式制冷原理是基于蒸汽的压缩、冷凝、膨胀和蒸发过程来实现制冷效果的。
通过压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器等组件的合作，完成了一个完整的制冷循环。
蒸汽压缩式制冷具有原理简单、效果显著、操作方便等优点，因此被广泛应用于各种制冷设备中。
希望本文能够帮助大家更好地理解蒸汽压缩式制冷的原理和工作过程。
职称评审-暖通与燃气-制冷与热泵技术真题及答案一
职称评审-暖通与燃气-制冷与热泵技术真题及答案一[单选题]1.A.1.10～1.15B.1.16～1.21C.1.226～1.27D.1.286～1.33正确答案：C参考解析：[单选题]2.与单级蒸汽压缩制冷循环相比，关于带节能器的多级蒸汽压缩制冷循环的描述中，下列何项是错误的？（）A.节流损失减小B.过热损失减少C.排气温度升高D.制冷系数提高正确答案：C[单选题]4.在对冷藏库制冷系统的多项安全保护措施中，何项做法是错误的？（）A.制冷剂泵设断液自动停泵装置B.制冷剂泵排液管设止回阀C.各种压力容器上的安全阀泄压管出口应高于周围60m内最高建筑物的屋脊5m.且应防雷、防雨水、防杂物进入D.在氨制冷系统设紧急泄氨器正确答案：C[单选题]5.A.231～256kj/kgB.251～270kj/kgC.271～280kj/kgD.281～310kj/kg正确答案：B参考解析：[单选题]6.假设制冷机组以逆卡诺循环工作，当外界环境温度为35℃，冷水机组可分别制取7℃和18℃冷水，已知室内冷负荷为20kW，可全部采用7℃冷水处理，也可分别用7℃和18℃冷水处理（各承担10kW），试问全部由7℃冷水处理需要的冷机电耗与分别用7℃和18℃冷水处理需要冷机电耗的比值为下列何项？（）A.＞2.0B.1.6～2.0C.1.1～1.5D.0.6～1.0正确答案：C参考解析：[单选题]7.某一次节流完全中间冷却的氨双级压缩制冷理论循环，冷凝温度为38℃，蒸发温度为-35℃。
按制冷系数最大为原则确定中间压力，对应的中间温度接近下列何值？（）A.1.5℃B.0℃C.-2.8℃D.-5.80℃正确答案：C参考解析：[单选题]8.某建筑采用土壤源热泵冷热水机组作为空调冷、热源。
在夏季向建筑供冷时，空调系统各末端设备的综合冷负荷合计为1000kW，热泵制冷工况下的性能系数为COP=5。
空调冷水循环泵的轴功率为50kW，空调冷水管道系统的冷损失为50kW。
2.4双级压缩和复叠式制冷解析
5.临界温度限制。如果使用低温制冷剂，则上述问题可以解 决，但是低温制冷剂临界温度太低，无法在常温下液化。
六、复叠式制冷循环原理
复叠式制冷一般使用两个制冷系统，在高 温系统里使用沸点温度高的制冷剂，在低 温系统里使用沸点温度低的制冷剂，高温 系统中制冷剂的蒸发是为了吸收低温系统 中制冷剂冷凝放出的热量，只有低温系统 中制冷剂蒸发向被冷却对象吸热。这种系 统叫做复叠式制冷系统，它既可以获得较 低的蒸发温度和合适的蒸发压力，又可以 向环境放热。
⑶压力比的增大将导致压缩机排气温度升高， 汽缸壁的温度随之升高。这一方面会使吸 入的制冷剂蒸气温度升高，比体积增大， 减少了压缩机吸气量；另一方面排气温度 和汽缸温度过高，会使得润滑油变稀甚至 部分碳化，导致压缩机润滑状况恶化，严 重影响压缩机正常运行。
由于以上原因，单级压缩机压缩比不宜过大。 一般使用氨作为制冷剂的活塞式压缩机压缩 比最大为8，使用氟利昂作为制冷剂的螺杆 式压缩机压缩比最大不能超过10，而使用离 心式压缩机时，压缩比最大不能超过4。这 样的话，在冷凝温度跟环境温度差不多的情 况下，单级压缩机可以达到的蒸发温度通常 为-20℃~-30℃，最多不超过-40℃.主要的原 因是考虑多方面因素，其中最关键的因素是 系统压缩过程不是绝热过程，当压缩比过大 的情况下，势必出现压力值变大现象，而这 个时候温度也会突生，在温度高的状态下， 对压缩机的冷冻油以及冷媒有分解，炭化的 问题，所以为了保证系统安全与可靠，系统 运行过程中的压缩比不能超过10.
4)采用多级压缩制冷循环，可提高制冷循环 中的节流效应，减少节流损失，提高制冷效 率。
蒸汽压缩式制冷循环性能实验
四、实验数据
序号
1 2 3
高压（MPa）
表压
绝对压力
制冷循环系统 低压（MPa） 表压 绝对压力电参数电流 Nhomakorabea电压
五、数据处理
1. 计算制冷循环的制冷系数。
六、撰写实验报告
② 过低压点p2作横坐标轴的平行线，与x=1的干度线的交点 即为1点；
③ 过高压点p1作横坐标轴的平行线，该线与过1点的等熵线 的交点即为2点；与x=1的干度线的交点即为3点；与x=0 的干度线的交点即为4点；
④ 过4点作纵坐标轴的平行线，与过1点所作的横坐标轴的 平行线的交点即为5点；
⑤ 在横坐标轴上分别读取h1、h2、h4，计算出制冷系数。
蒸汽压缩式制冷循环实验
一、实验目的
1. 掌握蒸汽压缩制冷循环系统的工作原理； 2. 了解制冷压缩机、节流膨胀装置、蒸发器
和冷凝器的结构和组成； 3. 掌握蒸汽压缩制冷循环制冷系数的计算方
法。
二、实验原理
1. 空调系统： 制冷压缩机采用R22制冷剂，以毛细管
为节流膨胀装置，冷凝器为风冷式，蒸发器 亦为风冷式。
二、实验原理
3. 制冷系数的计算原理： 主要是利用制冷系统所采用制冷剂lgp-h
图，利用作图计算法，从而求出蒸汽压缩制 冷循环的制冷系数。
上述蒸汽压缩式制冷循环，其在lgp-h图 上表示如图。
二、实验原理
图中：1-2-3-4-5-1为蒸汽压缩制冷循环过程，其中 1-2为压缩机中的等熵压缩过程；2-4为冷凝器中的定压 放热过程；4-5为节流膨胀装置中的定焓降压过程；5-1 为蒸发器中的定压吸热过程。
三、实验步骤
1. 打开试验台电源开关； 2. 将空调系统“冷-热”切换开关换到“冷”，启动空调系
[整理版]多级蒸汽压缩制冷循环
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3.6 多级蒸汽压缩制冷循环采用多级压缩制冷的原因问题：单级压缩在常温冷却条件下，能获得的低温程度有限。
在此条件下，获得低温的制约因素是压缩比和排气温度。
压缩比和排气温度升高后的危害(1)压缩比增大时压缩机的余隙系数λv大为降低，(2)压缩机的输气量及效率显著下降。
当压缩比提高到一定数值后，压缩机的余隙系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不断运行，制冷量却变为零。
(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。
当排气温度与润滑油的闪点接近时，会使润滑油碳化和出现拉缸等现象。
(3)制冷剂过热损失增加，单位容积制冷量下降过大，经济性显著下降。
3.6.1 两级压缩制冷的循环形式两级蒸气压缩工作原理压缩过程分两阶段进行:低压级压缩高压级压缩蒸发压力中间压力冷凝压力1.来自蒸发器的低温制冷剂蒸气（压力为P0）先进入低压级压缩机，在其中压缩到中间压力Pm；2.经过中间冷却器冷却（分为两种情况－－中间完全冷却为饱和蒸气和中间不完全冷却为过热蒸气）；3.再进入高压级压缩机，将其压缩为冷凝压力Pk，排入冷凝器中。
两级蒸气压缩类型按压缩机台数分单机双级：一台压缩机，气缸一部分为高压级，另一部分为低压级。
双机双级：两台压缩机，分别作为高压级和低压级。
按中间冷却方式分中间完全冷却：将低压级的排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。
中间不完全冷却：低压级排气虽经冷却，但并未冷却到饱和蒸气状态，仍然是过热蒸汽。
按节流方式分两次节流循环：将高压液体先从冷凝压力Pk 节流到中间压力Pm ，然后再由Pm节流降压至蒸发压力P0 。
一次节流循环：制冷剂液体由冷凝压力Pk直接节流至蒸发压力P0常用的组成型式1.一次节流、中间完全冷却2.一次节流、中间不完全冷却3.两次节流、中间完全冷却4.两次节流、中间不完全冷却a）一次节流、中间完全冷却循环b）两次节流、中间完全冷却循环c )一次节流、中间不完全冷却循环d）两次节流、中间不完全冷却循环两级压缩循环形式选择因素中间冷却形式选择——取决于制冷剂的性质氨：完全冷却，氟利昂：不完全冷却一次节流：不可逆损失大，经济性差；系统简单，只有一个节流阀；供液压差大，节流阀尺寸小，可实现远距离供液或高层供液；节流前液体过冷度大，不易闪蒸。
制冷技术第六章__双级和复叠式
h3) (h5 h3 h6
h
7
)
]MR1
Hale Waihona Puke h2 h3 h7 h6
M R1
h2 h7 (h3h6 )(h1
h7)
0
(kg/s)
(6 4)
则低压级压缩机的理论耗功率Pth1为
Pth1
M R1 (h
2
h1)
h2 h1
h1 h7
0
(6 5)
第一节 双级蒸气压缩制冷循环
第六章 双级和复叠式蒸气压缩制冷
第一节 双级蒸气压缩制冷循环
一、概述 空调用的制冷技术，单级压缩制冷就可满足，但在冷库制冷中， 当结冻间的库房温度要求保持-23℃时，其蒸发温度必须达到-33℃ 左右。而单级压缩制冷其蒸发温度只能达到-25～-30℃左右，这是 因为对活塞式压缩机来说，其压缩机的压力比Pk/Po不能太大。对 R717其压力比Pk/Po≤8，对R12或R22其压力比Pk/Po≤10。对于R12和 R22，其蒸发温度低于-30℃时将采用双级压缩制冷。 双级压缩有双机双级压缩和单机双级压缩之分。所谓双机压缩 是由两台不同的压缩机（即低压压缩机和高压压缩机）来完成双级 压缩，而单机双级压缩是由一台压缩机上设有低压缸和高压缸来完 成双级压缩的。
h3)
(6 6)
(6 - 7) (6 8)
第一节 双级蒸气压缩制冷循环
【例题6-1】 双级氨压缩制冷循环，如图6-1，蒸发温度为-40℃， P0=0.07171MPa，冷凝温度为30℃，PK=1.16693MPa，冷凝器出口为饱和液。中间压力 P=φ ，饱和温度为-10.1℃。如果蒸发器出口为饱和蒸气（一般制冷剂为氨时，压缩 机吸入的蒸气应有5～8℃的过热度，但希望不低于-40℃），t7=-5℃(一般t7 比t6高 5～8℃)，求该循环的理论制冷系数。
蒸汽压缩式制冷循环
另外：
qmg h6 qmg qmd h3 qmd h2
h6 qmg h3 qmd (h2 h3 ) qmg
可得：
h2 h4 h3 (h2 h3 ) h3 h4
高压压缩机消耗的理论功率：
Qo h3 h4 Ptg qmg wg (h7 h6 ) h1 h4 h3 h9
中间不完全冷却的两级循环的理论制冷系数为
h1 h4 h3 h4 (h2 h1 ) (h7 h6 ) h3 h9
三、具有中温冷却器的中间完全冷却、两级节流 的两级压缩循环 进行高压级压缩机制冷剂流量计算时，应该加 上流经中温蒸发器的制冷剂流量qmm。
qmm
Qm h3 h4
最后可得：
h1 h4 h2 h4 h2 h1 (h7 h3 ) h3 h9
二、两级节流、中间完全冷却的两级压缩循环
单位制冷量：
p 9 8
q0 h1 h4
低压级理论功：
pk
7
wd h2 h1
qmd Q0 Qo q0 h1 h4
4 10
pm
p0
通常被限制在 2～4
单级蒸气压缩制冷的典型循环
1．朗肯循环
空调、制冷、食品冷藏温度范 围大量使用的循环
基本朗肯循环 有回热的朗肯循环
T
朗肯循环图例
2
3
4
1 s
图4-1
基本朗肯循环
循环T—s图：1—2 压缩过程 2—3 冷却冷凝过程
3—4 节流过程 4—1 蒸发吸热过程
T
3 3’
2
4
1’ 1
图4-2 有回热的朗肯循环 T—S图： 1’—2 压缩过程 2—3 冷凝过程 3—3’ 液体过冷过程 3’—4 节流过程 4 —1 蒸发过程 1—1’ 吸气过热过程
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➢单级压缩的制约
当TH（TK）一定， TL（T0）↓→π↑，t2↑
由于压缩机余隙容积的存 在，压力比提高到一定数值 后，压缩机的容积系数变为 零，压缩机不再吸气，制冷 机虽然在不断运行，制冷量 却变为零。
1
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➢②拉塞经验公式法
tm=0.4tk+ 0.6to+3
对于两级氨制冷循环，拉赛(A.Rasi) 提出了较为简单的最佳中间温度计算式。
式中，tm , tk和to分别表示中间温度，冷凝
温度和蒸发温度，单位均为℃。
12
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
按照容积式压缩机单级压力比的限制条件，采用 单级压缩式制冷循环所允许的最低蒸发温度：
2
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
➢ 两级压缩制冷的循环形式
解决单机压缩的问题即采用分级压缩， 中间冷却： 即多级压缩后可完成总压的要求， 使每一级压缩压比减小，并中间冷却， 可使一级压缩的排气温度降低。
3.6 多级蒸气压缩制冷循环
2）图解法
➢ ①根据确定的蒸发压力p0和 冷凝压力pk，确定一pm
➢ ②在pm（tm）值的上下，按一定 间隔选取若干个中间温度tm值。
➢ ③根据给定的工况和选取的各个中 间温度tm分别计算出相应的制冷系 数COP。
➢ ④绘制COP=f（tm）曲线，找到 制冷系数最大值COPmax，由该点 对应的中间温度tm
qvhg高压级理论输气 量 qvhd低压级理论输气 量； qmg高压级制冷剂的 质量流量 qmd低压级制冷剂的 质量流量 vg高压级吸气比体积 vd低压级吸气比体积14
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
单机双级制冷压缩机
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
➢ 两级压缩制冷的系统流程与循环分析
3.6 多级蒸气压缩制冷循环
➢ 两级压缩制冷循环中间压力的确定及热力计算
✓中间压力（中间温度）的确定 通常针对两种情况进行pm的确定：
一是待选配高、低压级压缩机； 二是已经选配好高、低压级的压缩机；
1. 第一种情况——压气机待选配
选配压缩机时，中间压力pm的选择，可以根据制冷系数最大 这一原则去选取，这一中间压力pm又称最佳中间压力。 确定最佳中间压力pm常用的方法有公式法和图解法
校核计算： 已选定两级制冷压缩机， 去计算其制冷量 及其它工作性能
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
设计计算过程：
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
氨两级压缩制冷系统实例
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
➢一次节流中间不完全冷却的两级压缩式制冷循环
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插入法求出中间压力
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
➢ 氟里昂两级压缩制冷系统实例
一次节流中间不完全冷却循环
A-低压压缩机；B-高压压缩机；C1、C2-油分离器；D-冷凝器；E –干燥器过滤器；F-中间冷却器； G-蒸发器；H-气液热交换器；I1、I2-热力膨胀阀；J1、J2-电磁阀
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
2. 第二种情况－已知选配好压缩机，通过试 算，确定Pm
当已经选定压缩机，此时高、低压级的容积比已确定， 即容积比 值一定，这时可采用容积比插入法求出中间压力
容积比：
1）公式法 常用的公式法有比例中项公式法和拉塞经验 公式法两种。
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
➢ ①比例中项公式法
➢ 按压力的比例中项确定 中间压力
pm po pk
（式中Pm ,Po和Pk分别为中间压力、蒸发压力和冷凝压力）
➢一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环
系统流程 与工作过程
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3.6 多级蒸气压缩制冷循环
循环热力计算
✓计算内容：
✓计算类型：
设计计算： 已知需求的总制冷量， 去设计或选择合适型号的 压缩机 、蒸发器和冷凝器