04.两级压缩和复叠式制冷循环讲解

根据制冷系数最大这一原则去选取最佳中间压力。
（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。
2.设计计算：
4. 4 复叠式制冷机循环
复叠式制冷机通常由两个单 独的制冷系统组成，分别称为高 温级部分及低温级部分。高温级 使用中温制冷剂，低温级使用低 温制冷剂。两部分用一个冷凝蒸 发器联系起来，它既是高温部分
的蒸发器，又是低温部分的冷凝
器。
一般当蒸发温度低于-80℃，采用单一制冷剂的两级压缩制冷系统， 由于低压压缩机吸气压力过低，无法正常工作时，应采用复叠式制冷。
4. 3. 3 温度变动时制冷机特性
当制冷机的运行工况与设一汁工况相同时，制冷机即具有设计
计算中所确定的中间压力Pm、轴功率PeG、PeD、制冷系数ε0等，但 当工况发生变动时，上述指标也将都发生变化。 当tO升高时，压缩机的进气比容v1减小，单位制冷量qo增大， 故机组的制冷量Qo增大，制冷系数ε0提高。反之依然。
所谓一级节流中间完全冷却的两级压缩循环，是指直接将制冷
剂液体由冷凝压力Pk节流至蒸发压力P0，并将低压级的排气完全冷
却到中间压力Pm下的饱和蒸气——常用于两级压缩氨制冷循环。
一级节流中间完全冷却的两级压缩 循环热力计算：
两级压缩制冷循环中单位质量制冷量：
低压压缩机每压缩1kg蒸气所消耗的理论功：
设制冷机的制冷量为Q0kW，则低压压缩机的质量流量为：
因此，当制冷系统的设计压差大于最大压力差限制，或制冷系
统的蒸发温度低于最低蒸发温度时，应采用多级压缩 （活塞式制冷 压缩机多为两级压缩），甚至复叠式制冷。
4. 2 两级压缩制冷循环
两级压缩制冷循环中，制冷剂的压缩过程分两个阶段进行，即使
来自蒸发器的低压制冷剂蒸气P0先进人低压压缩机，在其中压缩到中
第四章
两级压缩和复叠式制冷循环
4.1 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 发压力均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，蒸发温度由制冷装置的用途确定。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，将会出现以下问题： （1）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； （2）压缩机排气温度过高，润滑油可能碳化； （3）节流损失增大，单位质量制冷量和制冷系数大为下降。
所以，单级制冷压缩机的压力比一般不应超过8~10，在设计和
使用时都规定了最大压力差限制，如： 以R717为制冷剂时，（Pk-P0）≤1.6MPa；
以R717为制冷剂时，（Pk-P0）≤1.6MPa；
以R12为制冷剂时，（Pk-P0）≤1.4MPa。 同理，单级制冷压缩机的蒸发温度低于一定数值时，也无法达 到制冷的目的，所以也规定了单级制冷压缩机的最低蒸发温度：
低压压缩机所需的轴功率：
低压压缩机的实际输气量：
低压压缩机的理论输气量：
高压压缩机消耗的单位理论功：
高压压缩机的制冷剂流量qmG可以根据中间冷却器的热平衡关系计算，
由公式：
从而可求出：
高压压缩机所需的轴功率：
高压压缩机的实际输气量：
高压压缩机的理论输气量：
两级压缩一级节流、中间完全冷却理论循环的制冷系数为：
与一级节流中间完全冷却循环的主要区别在于低压压缩机的排 气不进人中间冷却器，而是与中间冷却器中产生的饱和蒸气在管路 中混合后进入高压压缩机，因此，高压压缩机吸入的是中间压力下 的过热蒸气——常用于两级压缩氟里昂制冷循环。
一级节流中间不完全冷却的两级压缩循环热力计算：
一级节流中间不完全冷却循环的热力计算与一级节流中间完全 冷却循环的计算基本上是一样的。 高压压缩机的制冷剂流量仍可由 中间冷却器的热平衡关系求得 。
复叠式制冷循环原理
例如：R13为低温级制冷剂，
或R22为高温级制冷剂，低温 级蒸发温度为-80℃，冷凝温
间压力Pm，经过中间冷却后再进入高压压缩机，将其压缩到冷凝压力
Pk，最后排入冷凝器中。
两级压缩制冷系统，可以是双机双级型，也可以是单机双级型。 两级压缩制冷循环按中间冷却方式可分为中间完全冷却循环与中 间不完全冷却循环；按节流方式又可分为一级节流循环与两级节流循 环。
4. 1. 1 一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环