双级压缩式制冷循环
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。
双级压缩式和复叠式制冷循环
Q0 Q0 q0 h1 h8
Q0 v1 h1 h8
1 n pm d 0.94 0.085 1 p0 0.1
4、低压级压缩机吸入的制冷剂体积流量(m3／s)为
qVd qmd v1
5、低压级压缩机的理论输气量(m3／s)为
ig
h4 s 为高压级压缩机的实际排气比焓。 式中，
二、一级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环热力计算
1、 单位质量制冷量q0(kJ／kg)为
q0 h1 h9
2、低压级压缩机制冷剂的 质量流量qmd(kg／s)为
q md
Q0 Q0 q0 h1 h9
3、低压级压缩机吸入的制冷剂体积流量(m3／s)为
为了获得比较低的温度（－40～－70℃），同时 又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围 内，就要采用多级压缩循环。
氨：绝热指数较大，排气温度较高，氨单级 压缩的压力比一般不超过8； 氟里昂：绝热指数相对较小，单级压缩的压 力比一般也不希望超过10。 不同冷凝温度时单级压缩所能达到的最低蒸 发温度如下表所示。
qVthd
Q0 v1 d h1 h8 d
qVd
R717，n=1.28；R12，n=1.13；R22，n=1.18。
6、低压级压缩机所消耗的轴功(kW)为
Ped
qmd w0 d
kd
Q0 h2 h1 h1 h8 kd
不考虑中间冷却器与外界的传热，如右图所 示的中间冷却器的热平衡图
qmd h2 qmd (h5 h7 ) (qmg qmd )h6 qmg h3
q mg (kg／s)为 7、高压级压缩机的制冷剂质量流量
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
双级压缩制冷循环原理
双级压缩制冷循环原理引言：双级压缩制冷循环是一种高效的制冷循环系统，通过将压缩机分为两级，可以提高制冷系统的性能和效率。
本文将详细介绍双级压缩制冷循环的原理、工作过程以及优点。
一、双级压缩制冷循环的原理双级压缩制冷循环是基于传统的压缩制冷循环的改进。
传统的压缩制冷循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要组件组成。
而双级压缩制冷循环则在传统循环的基础上增加了一个中间冷却器。
双级压缩制冷循环的工作原理如下：1. 第一级压缩：制冷剂从蒸发器进入第一级压缩机，被压缩为高温高压气体。
2. 中间冷却：高温高压气体进入中间冷却器，在此过程中，部分热量被冷却掉，使制冷剂降温。
3. 第二级压缩：冷却后的制冷剂进入第二级压缩机，再次被压缩为更高温高压气体。
4. 冷凝：高温高压气体进入冷凝器，通过散热的方式释放热量，变为高压液体。
5. 膨胀：高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，压力迅速降低，使制冷剂蒸发为低温低压的气体。
6. 蒸发：低温低压气体吸收周围热量，实现制冷效果，并再次进入第一级压缩机，循环往复。
二、双级压缩制冷循环的工作过程双级压缩制冷循环的工作过程可以分为两个阶段：高温阶段和低温阶段。
1. 高温阶段：在高温阶段，制冷剂在第一级压缩机中被压缩，变为高温高压气体。
然后，通过中间冷却器的冷却作用，一部分热量被排出。
之后，制冷剂再次进入第二级压缩机，被再次压缩为更高温高压气体。
最后，高温高压气体进入冷凝器，通过散热的方式释放热量，变为高压液体。
2. 低温阶段：在低温阶段，高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，压力迅速降低，使制冷剂蒸发为低温低压的气体。
低温低压气体吸收周围热量，实现制冷效果。
然后，制冷剂再次进入第一级压缩机，循环往复。
三、双级压缩制冷循环的优点双级压缩制冷循环相比传统的压缩制冷循环具有以下优点：1. 高效能：通过增加中间冷却器，可以减少制冷机组的功耗，提高制冷系统的效率。
2. 节能：利用中间冷却器的冷却作用，可以减少能量的损失，从而达到节能的目的。
04.两级压缩和复叠式制冷循环讲解
（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。
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
第四章 两级压缩和复叠制冷循环
R728
R729 R740 R732 R50
28.013
28.97 39.948 31.9988 16.04
-198.8
-194.3 -185.9 -182.9 -161.5
-210
－ -189.3 -218.8 -182.2
-146.9
-140.7 -122.3 -118.4 -82.5
-100℃
R22-R23 R507-R23 R22-R1150 R507-R1150
-120℃
R22-R1150 R507-R1150 R22-R23-R50 R507-R23-R50
高温部分 ,
低温部分
图2-10 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
高温系统制冷剂的蒸发是用来冷凝低温部分系统的制冷剂,只有低温部分 的制冷剂在蒸发时被冷却物吸热
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结束
单级压缩蒸气制冷循环压比一般不超过8～10。在通常 的环境条件下，在允许压比范围的最大值时，常用 的中温制冷剂一般只能获得-20～-40℃的低温。 解决方法： 实行分级压缩，从而避免压比过大和排气温度过高带 来的危害，获得较低的蒸发温度。
Lg p 4 3 pk
2
v
2
s
2
p 0 5 0 1 h
187.39
96.95 131.39 18.0
47.57
47.8 87.2 100.0
-35
-50 -73 0
214.1
243.3 271.1 374.2
3437
5478 5016 22103
第二节 两级压缩制冷循环及热力计算
两级压缩制冷循环：
制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分 两个阶段：先经低压级压缩到中间压力，中间压力下 的气体经过冷却（即中间冷却）后再到高压级进一步 压缩到冷凝压力的制冷循环。
双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环双级蒸气压缩式制冷循环是一种通过两个不同压力级别的压缩机来实现制冷的技术。
在这种循环中，高温高压的蒸汽通过第一级压缩机被压缩，然后通过冷凝器放热并冷却成液体，液体再经过节流阀降压，进入低温低压的蒸发器蒸发，吸收热量进行制冷。
而低温低压的蒸汽则通过第二级压缩机再次被压缩，形成高压蒸汽，循环再次进行。
这种循环适用于需要同时实现高温和低温制冷的场合，例如冷库和超市的冷冻柜。
复叠式制冷循环是一种通过多个有机朗肯循环进行分级压缩的技术。
在这种循环中，不同有机工质通过多个级别的压缩进行循环，同时实现了不同温度级别的制冷。
每个循环级别的压力和温度可以根据需要进行调节，使得这种循环对于需要多级别制冷的场合非常适用，例如化工和医药行业的制冷需求。
总的来说，双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环都是高效的制冷技术，它们分别适用于不同的制冷需求。
在实际应用中，根据具体的情况可以选择适合的制冷循环技术，以实现最佳的制冷效果。
制冷循环是现代生活中不可或缺的技术之一，它广泛应用于家用、商用和工业领域。
在不同的环境和使用条件下，需要不同的制冷技术来满足特定的需求。
双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环就是两种常用的制冷技术，它们分别具有各自独特的特点和优势。
双级蒸气压缩式制冷循环适用于需要同时进行高温和低温制冷的场合。
在这种循环中，通过两个不同压力级别的压缩机对蒸汽进行压缩，实现两个不同温度级别的制冷。
高温高压的蒸汽通过第一级压缩机被压缩，然后通过冷凝器放热成液体，再经过节流阀降压进入低温低压的蒸发器蒸发，吸收热量进行制冷。
低温低压的蒸汽则通过第二级压缩机再次被压缩，形成高压蒸汽，循环再次进行。
这种制冷循环适用于需要同时进行高温和低温制冷的场合，例如在冷库和超市的冷冻柜等。
复叠式制冷循环是一种通过多个有机朗肯循环进行分级压缩的技术。
在这种循环中，不同有机工质通过多个级别的压缩进行循环，同时实现了不同温度级别的制冷。
双级压缩制冷循环原理图文稿
双级压缩制冷循环原理集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）双级压缩制冷循环原理一、萨震两级压缩采用的原因制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂（或环境）的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）取决于制冷要求。
由于生产的发展，对制冷温度的要求越来越低，因此，在很多制冷实际应用中，要在高压端压力（冷凝压力）对低压端压力（蒸发压力)的比值（即压缩比）很高的条件下进行工作。
由理想气体的状态方程Pｖ/T≡Ｃ可知，此时若采用单级压缩制冷循环，则压缩终了过热蒸气的温度必然会很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑），于是就会产生以下许多问题。
１.压缩机的输气系数λ大大降低，且当压缩比≥20时，λ＝0 。
２.压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大为降低。
３.压缩机的功耗增加，制冷系数下降。
４.必须采用高着火点的润滑油，因为润滑油的粘度随温度升高而降低。
５.被高温过热蒸气带出的润滑油增多，增加了分油器的负荷，且降低了的传热性能。
总上所述，当压缩比过高时，采用单级压缩循环，不仅是不经济的，而且甚至是不可能的。
为了解决上述问题，满足生产要求，实际中常采用带有中间冷却器的制冷循环。
但是，双级压缩制冷循环所需的设备投资较单级压缩大的多，且操作也较复杂。
因此，采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的，一般当压缩比≥８时，采用双级压缩较为经济合理。
二、双级压缩制冷循环的组成及常见形式两级压缩制冷循环，是指来自的蒸气要经过低压与高压压缩机两次压缩后，才进入冷凝器。
并在两次压缩中间设置中间冷却器。
两级压缩制冷循环系统可以是由两台压缩机组成的双机（其中一台为低压级压缩机，另一台为高压级压缩机）两级系统，也可以是由一台压缩机组成的单机两级系统，其中一个或两个汽缸作为高压缸，其余几个汽缸作为低压缸，其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。
两级压缩制冷循环由于节流方式和中间冷却程度不同而有不同的循环方式，通常分为：两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷却和一次节流中间不完全冷却四种两级压缩制冷循环方式。
第四章双级压缩
0.5两种。
4.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热 力计算及运行特性分析
2.中间压力与中间温度的确定 • （1）选配压缩机时中间压力的确定
– 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。
• 两级压缩制冷机的工况变动时的一些特性：
– ① 随着t0的升高，压力pc和pm都有不断升高，但 pm升高得快；
– ② 随着t0的升高，压力比σH和σL都不断下降， 但σH下降快；
– ③ 随着t0的升高，压力差（pc-pm）减小，（pm-pe） 先逐渐增大而后逐渐减小。
• 4.4 复叠式制冷循环
–
高压级制冷剂的质量流量为
高压级压缩机的理论功率为
qm g
qmd
h2 - h7 h3 - h5
P0g
qm gw0g
Q0
h2 - h7 h4 - h3 h3 - h5 h1 - h8
4.3 双级蒸气压缩式制冷循环的热 力计算及运行特性分析
• 4.3.4 制冷循环的热力计算
– 理论循环制冷系数为
0
4.2.1 双级蒸气压缩式制冷循环基本类型
1.一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 2.一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
3.两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环
4.两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
5.两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环
第4章 双级蒸气压缩式和复叠式制冷循环
–定义
• 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。
两级压缩制冷循环工作过程
两级压缩制冷循环工作过程
压缩制冷循环是一种常见的制冷方式，通过不断压缩、冷却、膨胀和加热气体，来实现制冷的目的。
其中，两级压缩制冷循环是一种比较高效的制冷系统，下面我们将详细介绍它的工作过程。
第一阶段：压缩
在两级压缩制冷循环中，首先需要进行第一阶段的压缩。
在这个阶段，制冷剂被压缩成高压气体，这样就可以提高其温度。
通常，压缩是通过压缩机完成的，压缩机会不断将气体压缩，使其温度和压力都随之升高。
第二阶段：冷却
经过第一阶段的压缩后，高温高压的气体需要进行冷却。
这个阶段通常通过冷凝器完成，冷凝器会将气体中的热量散发出去，从而使气体冷却下来。
在这个过程中，气体会逐渐凝结成液体，并释放出热量。
第三阶段：膨胀
经过冷却后的液体制冷剂会进入膨胀阀，通过膨胀阀的作用，液体会迅速膨胀成为低温低压的气体。
这个过程会使气体吸收周围的热量，从而使周围环境变得更加凉爽。
第四阶段：加热
最后一个阶段是加热阶段，气体会通过蒸发器吸收热量，从而再次
升温。
这样就形成了一个循环，气体不断被压缩、冷却、膨胀和加热，从而实现了制冷的目的。
总结
两级压缩制冷循环通过不断的压缩、冷却、膨胀和加热气体的过程，实现了制冷的效果。
这种制冷方式在工业和家用领域都有广泛的应用，可以实现高效的制冷效果。
通过了解其工作原理，我们可以更好地理解制冷系统的运行机理，从而更好地利用和维护制冷设备。
希望通过本文的介绍，读者对两级压缩制冷循环有了更深入的了解。
双级压缩机制冷原理图流程
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双级压缩,与复叠式制冷循环
为什么？
当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机 的压力比增大，排气温度上升，
用户要求蒸发温度↘ →蒸发压力↘ →压力比 （pk/p0）↗ 压缩机输气系数下降； pk/p0增大导致→ 压缩机排气温度升高，润滑条件变坏；
耗功增加，制冷量下降，制冷系数降低。
蒸发温度降低对单级制
冷循环的影响：
1．节流损失增加，制冷
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。
采用两级压缩的原因 １.压缩机的输气系数λ大大降低，且当压缩比 ≥20时，λ＝0 。 ２.压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大 为降低。 ３.压缩机的功耗增加，制冷系数下降。 ４.必须采用高着火点、高粘度的润滑油，因为 润滑油的粘度随温度升高而降低。 ５.被高温过热蒸气带出的润滑油增多，增加了 分油器的负荷，且降低了冷凝器的传热性能。 总上所述，当压缩比过高时，采用单级压缩 循环，不仅是不经济的，而且甚至是不可能的。
4、低压压缩机每压缩1kg蒸气所消耗的理论功
5、为了在低温下制得冷量 Q0 ，除了低压压缩机消耗能量外，高压压缩 机也要消耗一定的能量。高压压缩机消耗的单位理论功是
高压压缩机的制冷剂流量qmg 大于低 压压缩机的制冷剂流量 qmd ，它可 以根据中间冷却器的热平衡关系计算 出来。由图可知：
6、冷凝器热负荷
余隙容积
二、余隙容积的影响
生产量：
有效吸气容积：
p2 p1
V V1 V4
容积效率：
Vc V V 1 Vh Vh
1
1 n
余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增压比越
两级压缩制冷循环工作过程
两级压缩制冷循环工作过程
制冷循环是一种常见的制冷技术，而两级压缩制冷循环是其中一种常用的制冷系统。
它通过两个不同的压缩级别来提高制冷效率，使制冷系统更加节能和高效。
下面我们来详细了解一下两级压缩制冷循环的工作过程。
让我们了解一下两级压缩制冷循环的基本组成。
该系统主要由两个压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
其中，第一级压缩机和冷凝器组成第一级压缩，第二级压缩机和蒸发器组成第二级压缩。
整个系统通过膨胀阀将高压制冷剂膨胀为低压制冷剂，以实现制冷效果。
在工作过程中，制冷剂首先被第一级压缩机压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器散热冷却成为高温高压液体。
接着，高温高压液体通过膨胀阀膨胀为低温低压液体，然后进入蒸发器。
在蒸发器内，制冷剂吸收外界热量蒸发成为低温低压蒸汽，从而起到制冷作用。
而第二级压缩则是在第一级压缩的基础上进一步提高制冷效果。
低温低压蒸汽再次被第二级压缩机压缩成高温高压气体，然后通过蒸发器吸收热量蒸发，完成制冷循环。
两级压缩制冷循环的工作过程中，第一级和第二级压缩机相互配合，使得制冷效果更加显著。
通过两级压缩，制冷系统可以更加高效地实现制冷效果，同时也提高了系统的稳定性和可靠性。
总的来说，两级压缩制冷循环是一种高效节能的制冷系统，通过两个压缩级别的协同作用，实现了制冷效果的提升。
该系统在工业和商业领域得到了广泛应用，为人们的生活和生产提供了便利。
希望通过本文的介绍，能让大家对两级压缩制冷循环有更深入的了解，进一步推动制冷技术的发展和应用。
两级压缩制冷循环
的热平衡关系计算出来。由图2可知：
qmdh2+qmd(h5-h7)+ (qmG + qmd)h5= qmG h3 • 从而可求出
• qmG =qmd(h2-h7)/(h3-h5)
• = (h2-h7)/(h3-h5) * Q0 /(h1-h7) kg/s
(8)
•
• 因此高压压缩机所需要的轴功率是 Peg= qmg* w0g/ ŋkg
• 式中λd ----- 低压压缩机的输气系数，其 数值可以按相同压缩比时单级压缩机的 输气系数的90%考虑。
• 为了在低温下制得冷量Q0，除了低压压缩机消
耗能量外，高压压缩机也要消耗一定的能量。
高压压缩机消耗的单位理论功是
w0g=h4-h3
(7)
高压压缩机的制冷剂流量qmg 大于低压压缩
机的制冷剂流量qmd ，它可以根据中间冷却器
• 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。
• q0=h1-h8=h1-h7 kj/kg
(1)
低压压缩机每压缩1kg蒸气所消耗的理论 功是
w0d =h2-h1 k0kw ，则低压压缩机
的流量是
qmd =Q0/q=Q0/(h1-h8)= Q0/(h1-h7) kg/s (3) 从而可算出低压压缩机所需的功率
双级压缩式制冷循环
* 一级节流：冷凝压力固节流到蒸发压力回，容易调节，实际生产中常用一级节流。
*两级压缩采用中间冷却的目的是降低高压级的排气温度，降低压缩机功耗。
①中间完全冷却一一低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却成固中间压力下的干饱和蒸汽温度。
（氨压缩机）②中间不完全冷却一一低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却降低了温度，來达到固中间压力下的干饱和蒸汽温度。
（氟压缩机）2.一级节流中间完全冷却循环这种循环形式被大多数的两级压缩氨制冷系统所釆用。
如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4,进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出來的液体分为两路，一路经膨胀阀A进行节流，节流后降温为6,然后进入中间冷却器吸热，使中间冷却器中來自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体3为中间压力回下的饱和温度回，3作为高压级的吸气经高压级压缩后变成过热蒸汽4,至此构成一个高压级的循环回路；另一路饱和液体5经中间冷却器过冷后变成过冷液7,经膨胀阀B进行节流后变成低压液体8,进入蒸发器汽化制冷，然后变成饱和蒸汽1,在低压级压缩后变成过热蒸汽2,在中间冷却器冷却并与在中间冷却器汽化的蒸汽混合，变成饱和蒸汽了，作为高压级的吸气经压缩后变成高压级排气4,形成另一个循环，这是实现低温制冷的主循环。
如果高压液体不要过冷时，可经过旁通阀直接进入膨胀阀Bo从图（b）可看到，循环3—4一5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的完全冷却（过程2—3）之用。
另一个循环1一2—3一4一5—7—8—1是制取低温冷量用，其制冷剂蒸汽经过高低压级两次压缩、一级节流、中间完 全冷却。
整个制冷系统有三个压力：4-5-7为冷凝压力阿段，也称高压段；8-1为蒸发压力回 段，也称低压段；6-3为中间压力画段，它既是低压级的排气压力，乂是高压级的吸气压力。
（对照P40图2-33两级压缩氨制冷装置） 双级压缩制冷循环分析与计算理想的中间压力应当选择使高压级和低压级所消耗的压缩功的总和为最小值，而制冷系数 达到最大值。
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双级压缩式制冷循环2．5两级压缩及复叠式制冷原理 2．5．1采用两级压缩的原因单级压缩在选用合适的制冷剂时，其蒸发温度只能达到-25～-35℃，原因是压缩比0p p k不能再提高了。
因为： （1）↑↓↓→↓→00p p p T ko ，压缩机输气量↓→制冷量↓ （2）↑→0p p k压缩机排气温度↑(↑=↑RT pv )↑v →吸气量↓例如：当蒸发温度-30℃，冷凝温度40℃时，单级氨压缩机排气温度可达160℃以上。
必须作如下限制：① 单级氨压缩机排气温度＜140℃ ② 单级氟压缩机（R12）排气温度＜100℃ ③ 单级氟压缩机（R22）排气温度＜115℃ （3）↑→0p p k偏离理想等熵压缩机过程的程度↑→压缩机效率↓ 我国规定：R717：0p p k ≤8 R12、R22：0p p k≤10 （P38表2-3） 要获得-30～-65℃的蒸发温度，又要符合合适的压缩比，则需要两级压缩制冷。
2．5．2两级压缩制冷循环 1．两级压缩制冷循环的类型k m p p p p 压缩压缩（中间冷却器冷却后）→→→0201总压缩比0201p p p p km •=每一级压缩比≤8～10以下 可分为⎩⎨⎧一级节流两级节流 ⎩⎨⎧中间不完全冷却中间完全冷却* 两级节流：冷凝压力k p 节流到m p 中间压力，再节流到蒸发压力0p** 两级压缩采用中间冷却的目的是降低高压级的排气温度，降低压缩机功耗。
①中间完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽）②中间不完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却降低了温度，2．一级节流中间完全冷却循环这种循环形式被大多数的两级压缩氨制冷系统所采用。
Array如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4，进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出来的液体分为两路，一路经膨胀阀A进行节流，节流后降温为6，然后进入中间冷却3器吸热，使中间冷却器中来自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体从图（b）可看到，循环3—4—5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的完全冷却（过程2—3）之用。
另一个循环1—2—3—4—5—7—8—1是制取低温冷量用，其制冷剂蒸汽经过高低压级两次压缩、一级节流、中间完全冷却。
整个制冷系统有三个压力：4—5—7为冷凝压力k p段，也称高压段；8—1为蒸发压力0p 段，也称低压段；6—3为中间压力m p段，它既是低压级的排气压力，又是高压级的吸气压力。
（对照P40图2-33两级压缩氨制冷装置）双级压缩制冷循环分析与计算理想的中间压力应当选择使高压级和低压级所消耗的压缩功的总和为最小值，而制冷系数达到最大值。
进行热力计算时，首先要确定制冷剂和制冷循环工作参数以及中间冷却方式。
双级压缩制冷循环必须使用中温制冷剂。
制冷量是指低压侧蒸发器的制冷量。
当氨系统高低压级容积比为1:2时，其中间压力在0.25MPa左右。
当氨系统高低压级容积比为1:3时，其中间压力在0.34MPa左右。
通常高压级制冷剂流量要大于低压级制冷剂流量。
双级压缩循环工作参数的确定，是根据环境介质的温度和被冷却物体的温度，考虑选取一定的合理传热温差，即可确定冷凝温度和蒸发温度。
热力计算的任务是求出循环的性能指标，如压缩机的输气量、功率和制冷量等。
根据双级压缩一级节流中间完全冷却制冷循环系统的工况图，其热力计算如下：（1）单位质量制冷剂的制冷量：（2）低压级单位质量制冷剂的压缩功：（3）低压级的制冷量为时，低压级制冷剂质量循环量：（4）低压级压缩机的理论功率：（5）低压级压缩机的轴功率：式中：——低压级压缩机的总效率，通常为：0.650.72。
——低压级压缩机的指示效率，实际压缩制冷剂气体的效率。
——低压级压缩机的摩擦效率，通常为：0.80.9。
（6）低压级压缩机的排气量：式中：——低压级压缩机吸入蒸气比体积，——低压级压缩机的输气系数，其数值按相同压缩比时单级压缩机输气系数的90%考虑。
（7）高压级压缩机的制冷剂质量循环量：中间冷却器的热量平衡与质量平衡关系式为：因为，，所以有：（8）高压级压缩机的排气量：式中：——高压级压缩机吸入蒸气比体积，——高压级压缩机的输气系数，其数值按相同压缩比时单级压缩机输气系数相同。
（9）高压级单位质量制冷剂的压缩功：（10）高压级压缩机的理论功率：（11）高压级压缩机的轴功率：式中：——高压级压缩机的总效率（12）两级压缩制冷系数的确定：（13）冷凝器热负荷：（14） 中间压力和中间温度的确定：理想的中间压力可按下式运算：理想的中间温度可按下式运算：中间温度也可用近似式计算：3．一级节流中间不完全冷却循环这种循环形式被大多数的两级压缩氟制冷系统所采用。
如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4，进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出来的液体分为两路，一路经膨胀阀A 进行节流，节流后降温为6，然后进入中间冷却器吸热，使中间冷却器维持在中间温度中使来自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体3 Pm,tm 43BA621 蒸发器低压级中间冷却器 冷凝器887 24 P 0,t 0Pk,tk 16 53＇ lgPi75高压级（b ）图2-34 两级压缩一级节流中间不完全冷却循环（a ）3＇3为中间压力m p 下的饱和温度m t ，3作为高压级的吸气经高压级压缩后变成过热蒸汽4，至此构成一个高压级的循环回路；另一路饱和液体5经中间冷却器再冷却，过冷后变成过冷液7，经膨胀阀B 进行节流后变成低压液体8，进入蒸发器汽化制冷，然后变成饱和蒸汽1，在低压级压缩后变成过热蒸汽2，2与3＇混合进入高压级，作为高压级的吸气经压缩后变成高压级排气4，形成另一个循环，这是实现低温制冷的主循环。
从图（b ）可看到，循环3—4—5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的不完全冷却（过程2—3）之用。
循环1—2—3—4—5—7—8—1是制取低温冷量用，其制冷剂蒸汽经过高低压级两次压缩、一级节流、中间不完全冷却。
整个制冷系统有三个压力：4—5—7为冷凝压力k p 段，也称高压段；8—1为蒸发压力0p 段，也称低压段；6—3＇—3—2为中间压力m p 段，它既是低压级的排气压力，又是高压级的吸气压力。
如果要确定中间压力m p ，一般取 0p p p k m •=从上式得到的m p ，使高低压级的压缩相等，此情况虽然使制冷系数偏离最佳值，但可使压缩机汽缸工作容积的利用率较高，比较实用。
达到-40～-60℃。
（例如：高低压级组合的一台压缩机中，8个汽缸中，2个作高压级，6个作低压级） （对照P41图2-35两级压缩氟利昂制冷装置）举例：R717，蒸发温度-50℃时对应的饱和压力为0.041MPa ，冷凝温度40℃时对应的饱和压力为1.559MPa ，则举例：R22，蒸发温度-70℃时对应的饱和压力为0.0205MPa ，冷凝温度40℃时对应的饱和压力为1.5331MPa ，则中间压力有点低了。
需采用复叠式制冷系统。
▍采用双级压缩制冷循环的原因由于冷藏、生产及实验等需要，对制冷温度值要求越来越低。
在单级压缩制冷循环中，选择适用的制冷剂，其最低的合理蒸发温度如表4-1。
表4-1 单级压缩合理的最低蒸发温度(单位：℃)冷凝温度3035404550R22系统 -37.2 -34.2 -28.5 / / R717系统-30.5-27.5-21.0//如果要获取比表2-1更低的蒸发温度，单级压缩就难以实现了。
这是因为随着蒸发温度的降低，蒸发压力也随之降低，这时，压缩机的压缩比会过高，带来以下的问题：1)压缩比增大，压缩机的吸气量减小，导致制冷量大幅度下降；2)压缩比增大，造成压缩机排气温度升高，汽缸壁的温度也升高，吸气比体积增大，吸气量减少；同时高温使润滑条件恶化，甚至使润滑油裂解，给压缩机的运转带来困难；3)压缩比增大，会使实际压缩过程与理想的绝热等熵压缩过程偏离程度加大，压缩机的效率下降。
因此，为了要获取较低的蒸发温度(一般为-35～-65℃)，并使压缩比控制在合理的围，就需要采用两级压缩制冷循环。
▍双级压缩式制冷循环双级压缩是在单级压缩的基础上发展起来的，它把压缩过程分为两个阶段进行，即分为低压阶段和高压阶段，两段之间靠中间冷却器来联接。
低压段用的压缩机称低压机，高压段用的压缩机称高压机；如果用一台压缩机完成双级压缩，则该压缩机的汽缸分为低压缸和高压缸。
氟利昂制冷系统——吸气温度比蒸发温度高5℃左右。
在有气液过热器时保持15℃的吸气过热度是合适的。
氨制冷系统——吸气温度比蒸发温度高5℃左右。
冷凝器Åòµµ2/6吸气过热度过小——易液击冲缸。
吸气过热度过大——制冷量↓，排气温度↑，功耗↑，润滑效果变差。
双级压缩制冷系统，高压级吸气温度比中间温度高4℃，中间温度在-5℃之间。
●一次节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环这种双级压缩循环方式被大多数的氨制冷系统所采用。
图4-6为一次节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环的系统原理图和运行工况的压焓图。
图中的双级压缩制冷循环如下：(1)蒸发器的制冷剂吸热变为干饱和蒸气被低压机吸走，即图中的1点；(2)低压机将蒸气压缩成过热蒸气2，在中间冷却器被冷却，其热量传给中冷器的制冷剂液体，部分中间压力下的液体汽化为中间压力下的饱和蒸气，低压机的排气也被冷却为中间压力下的饱和蒸气；(3)中冷器的饱和蒸气3被高压机吸走，然后压缩成冷凝压力下的过热蒸气4；(4)冷凝器将高压机排来的过热蒸气冷凝为制冷剂的液体5；(5)高压制冷剂液体分两路：一路由状态5经节流阀2给中间冷却器供液，经节流阀2节流后的湿蒸气状态为6；另一路经中冷器的蛇形盘管被冷却到状态7，实现过冷(过冷度一般为3～5℃)，蛇形盘管的热量传给中冷器的制冷剂液体，使之汽化被高压机吸走；(6)有一定过冷度的高压制冷剂液体7经过节流阀1给蒸发器供液，状态为湿蒸气8；湿蒸气在蒸发器吸热汽化，被低压机吸走，完成双级压缩循环。
这里，中间冷却器主要完成两种工作，一是冷却低压机排出的高温过热蒸气至中间压力下的干饱和状态；另一是实现高压制冷剂液体的过冷，以提高单位质量制冷量。
高压机与低压机的理论输气量之比为 V 高:V 低=1:2～1:3；如果用一台压缩机实现双级压缩，其输气量的比值一般为V 高:V 低=1:3或V 高:V 低=1:2。
中冷器的蛇形盘管在进出管上并联一只截止阀，在冬季不用双级压缩时，可打开此阀让液体直通过去。
中冷器的浮球调节阀自动控制中冷器的液面在一定水平上。
如果需要确定中间压力，一般取（a ）系统原理简图图4-6 一次节流中间完全冷却的双级从此式得出的中间压力Pm，能使高低压级的压缩比相等，这种情况虽然使制冷系数偏离最佳值，但可以充分利用汽缸的工作容积，实用价值高。