双级压缩式制冷循环

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0

p p k

不能再提高了。因为： （1）↑↓

↓→

↓→00p p p T k

o ，压缩机输气量↓→制冷量↓ （2）↑→0

p 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）

↑→0

p 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、R22：0

p 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02

01p p p p k

m •=

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）

度。（氨压缩机）

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

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3

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

4

3

B

A

6

2

1

蒸发器

低压级

中间冷却器

冷凝器

8

8

7

2

4

P0,t0

Pk,tk

1

6

5

3＇

lgP

i

7 5

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＇