04两级压缩和复叠式制冷循环分解

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 。
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
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：
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 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。
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。
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：
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，
2.设计计算：
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Байду номын сангаас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
*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。
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。
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。
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 度为-30℃；高温级冷凝温度 为35℃。
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：
实际循环的制冷系数为
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
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。
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。
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。
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；
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
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
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。