两级压缩和复叠制冷循环(精)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ped qmd wd
m3/s (4-4)
低压级压缩机实际功率 Ped
d
Q0 h2 h1 kW (4-5) h0 h8 d
d idmd
低压级压缩机理论排量 qvhd qvd Q0 v1 qvhd 3600 3600 d h0 h8 d m3/h (4-6)
第四章 两级压缩和复叠制冷循环
单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的冷 凝压力是由环境介质（如空气或水）温度所 决定。 在冷凝温度tk一定的条件下 蒸发温度的降低
冷凝压力和蒸发压力之差（pk-po）增大
压缩比pk / po变大
我国活塞式制冷压缩机标准 GB10875--89中规定了不同制冷机使用温 度在高温、中温和低温的不同温度范围。
蒸发温度变化时循环的变化情况
制冷剂物性的限制
制冷剂有高温、中温、低温制冷剂之分， 各种制冷剂有不同的热物理性质。ห้องสมุดไป่ตู้
例如：采用中温制冷剂R717，ts＝－33.35℃,tf=-77 ℃,tc＝ 132.4 ℃，Pc＝11.52MPa。不适合－77 ℃以下的制冷循环。 在－33.35～-77 ℃范围内,负压运行，空气漏入。另外当 吸气压力低于15KPa时，吸气阀片因压差过低无法开启， 压缩机无法正常工作。 采用低温制冷剂R23， ts＝－82.1℃,tf=-155 ℃,tc＝25.6 ℃， Pc＝4.83MPa。吸气压力高于15KPa，也不会凝固，但是 常温下超临界，无法冷凝，系统中压力超过1.6MPa安全 压力的限制。
压缩机的实际输气量
qvs qvh
4
D 2 SnZ
vPT l
1 1 m m P P 1 c c k k v 1 c 1 P P 0 0
Pk 1 c P0 c
由热平衡方程式得高压级压 缩机质量流量 qmg
(qmg qmd )h5 qmd (h5 h6 ) (qmg qmd )h10 h5 h9
qmg
h10 h 6 h10 h6 Q0 qmd h10 h5 h10 h5 h0 h8
kg/s (4-7) 确定h6时，取t6比中间压力下的饱和温度 高3～5℃。
图4-F 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 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图
一级节流、中间 不完全冷却的两 级压缩循环
1、两级压缩、一级节流的制冷循环中间不完全冷却循环
图4-2 制冷循环图
3 、两级压缩一级节流循环的计算
已知计算参数：制冷量，冷凝温度，蒸发温度， 压缩机吸气状态，冷凝器后过冷液体温度，中间压 力的确定。 待求计算结果：压缩机确定，性能参数。
常见的两级压缩制冷循环方式
一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 （如图4-A所示） 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 （如图4-B所示） 两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 （如图4-C所示） 两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 （如图4-D所示）
两级节流，具有中温蒸发器的中间完全冷却的两 级压缩制冷循环（如图4-E所示）
单级压缩循环所能达到的最低制冷温度 是有限的。通常，最低只能达到-40℃左右。
原因:
（1）单级压缩制冷循环压比的限制。
（2）制冷剂物性参数的限制。
受单级活塞式压缩机的极限使用条件的限制。
单级蒸气压缩活塞式制冷机，压缩 比一般不超过10。当蒸发温度过低，超 出极限使用条件时会带来如下问题：
(1)压缩比增大时，压缩机的输气系数 λ大为降低，压缩机的输气量及效率 显著下降。
高压级压缩机吸气管道混合过程
(qmg qmd )h10 qmd h2, qmg h3
h3 qmg h10 qmd (h2, h10 ) qmg h10 h10 h5 (h , h10 ) h10 h6 2
4.2 两级压缩制冷循环
，
比
一级节流循环是将冷凝压力pk下的制冷 剂液体，直接节流到蒸发压力p0，由于 压差较大，易实现远距离和向高处供液， 而且调节也很方便，故应用较广，两级 节流循环则是先将pk下的制冷剂液体节 流到中间压力pm，然后再次节流到p0， 虽然两级节流比一级节流循环节流损失 小，但实际工程应用并不多。
m
v 0
(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，以致在阀片上产生 结碳现象。
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 情况下，排气温度已高达160℃，超过 150℃的限制。
(3) 制冷剂节流损失增加，单位质量制 冷量及单位容积制冷量下降过大，经济 性下降。
图4-A 一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 b ) lgp-h图
图4-B 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图
图4-C
两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图
图4-D 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
所以，为了获得比较低的温度（－40～－ 60℃），同时又能使压缩机的工作压力控制在 一个合适的范围内，就要采用两级压缩循环。 为了获得更低的温度（－60～－150℃），同时 又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范 围内，就要采用复叠循环。一般，两个单级压 缩制冷循环复叠用于获取－60～－80℃低温； 三个单级压缩制冷循环复叠用于获取－80～－ 120℃低温。
（一）不完全冷却循 环计算过程：
蒸发器中单位制冷量q0
q0 h0 h8
kJ/kg
(4-1)
低压级压缩机单位理论功wd
wd h2 h1 kJ/kg
(4-2)
低压级压缩机质量流量 qmd
qmd
Q0 Q0 q0 h0 h8
kg/s (4-3)
低压级压缩机体积流量 qmd
qvd qmd v1
m3/s (4-4)
低压级压缩机实际功率 Ped
d
Q0 h2 h1 kW (4-5) h0 h8 d
d idmd
低压级压缩机理论排量 qvhd qvd Q0 v1 qvhd 3600 3600 d h0 h8 d m3/h (4-6)
第四章 两级压缩和复叠制冷循环
单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的冷 凝压力是由环境介质（如空气或水）温度所 决定。 在冷凝温度tk一定的条件下 蒸发温度的降低
冷凝压力和蒸发压力之差（pk-po）增大
压缩比pk / po变大
我国活塞式制冷压缩机标准 GB10875--89中规定了不同制冷机使用温 度在高温、中温和低温的不同温度范围。
蒸发温度变化时循环的变化情况
制冷剂物性的限制
制冷剂有高温、中温、低温制冷剂之分， 各种制冷剂有不同的热物理性质。ห้องสมุดไป่ตู้
例如：采用中温制冷剂R717，ts＝－33.35℃,tf=-77 ℃,tc＝ 132.4 ℃，Pc＝11.52MPa。不适合－77 ℃以下的制冷循环。 在－33.35～-77 ℃范围内,负压运行，空气漏入。另外当 吸气压力低于15KPa时，吸气阀片因压差过低无法开启， 压缩机无法正常工作。 采用低温制冷剂R23， ts＝－82.1℃,tf=-155 ℃,tc＝25.6 ℃， Pc＝4.83MPa。吸气压力高于15KPa，也不会凝固，但是 常温下超临界，无法冷凝，系统中压力超过1.6MPa安全 压力的限制。
压缩机的实际输气量
qvs qvh
4
D 2 SnZ
vPT l
1 1 m m P P 1 c c k k v 1 c 1 P P 0 0
Pk 1 c P0 c
由热平衡方程式得高压级压 缩机质量流量 qmg
(qmg qmd )h5 qmd (h5 h6 ) (qmg qmd )h10 h5 h9
qmg
h10 h 6 h10 h6 Q0 qmd h10 h5 h10 h5 h0 h8
kg/s (4-7) 确定h6时，取t6比中间压力下的饱和温度 高3～5℃。
图4-F 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 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图
一级节流、中间 不完全冷却的两 级压缩循环
1、两级压缩、一级节流的制冷循环中间不完全冷却循环
图4-2 制冷循环图
3 、两级压缩一级节流循环的计算
已知计算参数：制冷量，冷凝温度，蒸发温度， 压缩机吸气状态，冷凝器后过冷液体温度，中间压 力的确定。 待求计算结果：压缩机确定，性能参数。
常见的两级压缩制冷循环方式
一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 （如图4-A所示） 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 （如图4-B所示） 两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 （如图4-C所示） 两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 （如图4-D所示）
两级节流，具有中温蒸发器的中间完全冷却的两 级压缩制冷循环（如图4-E所示）
单级压缩循环所能达到的最低制冷温度 是有限的。通常，最低只能达到-40℃左右。
原因:
（1）单级压缩制冷循环压比的限制。
（2）制冷剂物性参数的限制。
受单级活塞式压缩机的极限使用条件的限制。
单级蒸气压缩活塞式制冷机，压缩 比一般不超过10。当蒸发温度过低，超 出极限使用条件时会带来如下问题：
(1)压缩比增大时，压缩机的输气系数 λ大为降低，压缩机的输气量及效率 显著下降。
高压级压缩机吸气管道混合过程
(qmg qmd )h10 qmd h2, qmg h3
h3 qmg h10 qmd (h2, h10 ) qmg h10 h10 h5 (h , h10 ) h10 h6 2
4.2 两级压缩制冷循环
，
比
一级节流循环是将冷凝压力pk下的制冷 剂液体，直接节流到蒸发压力p0，由于 压差较大，易实现远距离和向高处供液， 而且调节也很方便，故应用较广，两级 节流循环则是先将pk下的制冷剂液体节 流到中间压力pm，然后再次节流到p0， 虽然两级节流比一级节流循环节流损失 小，但实际工程应用并不多。
m
v 0
(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，以致在阀片上产生 结碳现象。
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 情况下，排气温度已高达160℃，超过 150℃的限制。
(3) 制冷剂节流损失增加，单位质量制 冷量及单位容积制冷量下降过大，经济 性下降。
图4-A 一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 b ) lgp-h图
图4-B 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图
图4-C
两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 ( a ) 流程图 ( b ) lgp-h图
图4-D 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
所以，为了获得比较低的温度（－40～－ 60℃），同时又能使压缩机的工作压力控制在 一个合适的范围内，就要采用两级压缩循环。 为了获得更低的温度（－60～－150℃），同时 又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范 围内，就要采用复叠循环。一般，两个单级压 缩制冷循环复叠用于获取－60～－80℃低温； 三个单级压缩制冷循环复叠用于获取－80～－ 120℃低温。
（一）不完全冷却循 环计算过程：
蒸发器中单位制冷量q0
q0 h0 h8
kJ/kg
(4-1)
低压级压缩机单位理论功wd
wd h2 h1 kJ/kg
(4-2)
低压级压缩机质量流量 qmd
qmd
Q0 Q0 q0 h0 h8
kg/s (4-3)
低压级压缩机体积流量 qmd
qvd qmd v1