复叠式制冷
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)。
过Tc,则无冷凝相变过程，低于Tb,会出现向系统内泄漏空气问题。 4. Tc/Tb=0.6，限定了Tk-TO的范围；即存在冷凝温度Tk和蒸发温度T0
都高或都低，不存在适合Tk高和T0低的制冷剂，即某种制冷剂都有 适宜工作温区；工作温区跨度过大时，单个制冷剂无法满足。 5. 冷凝温度Tk通常由环境空气温度或水温决定；蒸发温度TO由被冷却 对象温度决定。
两级压缩制冷
简单，只要一种中温制冷剂；单机双级压缩机只需一 台；双机双级需分配好润滑油；
运行特可逆损失；
2. 低温制冷剂单位容积制冷量大，压缩机尺寸小，机械 2. 低压级压缩机尺寸大，机械效率低；
效率高；
3. 低压级压缩机容积效率和指示效率低；
3. 各压缩机压比适中，容积效率和指示效率高；
4. 低压级负压程度高，外气渗入风险大；
4. 系统正压或轻度负压，外气渗入风险小；
5. 温度调节范围大；
5. 温度调节范围小；
主要应用 工业生产用的低温装置；大型试验装置
小型试验装置，尤其是宽温度范围调节的应用装置；
14:10
5
3.7 复叠式制冷
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
2
3.7 复叠式制冷
3.7.1 蒸气压缩式复叠制冷系统与循环
1. 从上至下，各子系统采用制冷剂沸点从高到低； 2. 整套系统有总工作温差ΔT，各子系统存在工作温差ΔTi 3. 上一级的蒸发器和下一级的冷凝器耦合，叫蒸发/冷凝器，其传热温度为复叠温
差；
14:10
3
3.7.1 蒸气压缩式复叠制冷系统与循环
③ 停机：小型系统，严格控制低温子系统的制冷剂充灌量和附加膨胀容器； 膨胀容器可放在吸气侧，容积较小；膨胀容器可放在排气侧，容积较大；
14:10
8
3.7 复叠式制冷
3.7.3 自行复叠循环
14:10
1. 非共沸混合制冷剂：标准沸点相差很大 的制冷剂混合，如R22和R23；
2. 多级分凝循环；分凝器中高沸点制冷剂 先冷凝，高沸点仍为气体；冷凝蒸发器 中，低沸点制冷剂被高沸点制冷剂液体 冷凝；低沸点制冷剂节流后进入蒸发器；
1. 高温级R22，低温级R23; 2. 高温级R22先给低温箱预冷，然后再启动低温级，冷却到-80℃；
14:10
4
3.7 复叠式制冷
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
1. 复叠式制冷循环的应用温度范围和制冷剂
表3-17 复叠制冷与两级压缩制冷的比较
项目 系统结构
复叠式制冷
复杂，两套子系统，两种制冷剂；低温制冷剂比中温制冷 剂价格高
14:10
7
3.7 复叠式制冷
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
4. 启动和防止停机时低温子系统超压的措施
① 启动：先启动高温子系统，其蒸发温度降低到下一级子系统冷凝压力不 超上限时，启动下一级子系统；
② 停机：停机后，低温子系统压力会超过限定值。大型系统，短期停机， 高温子系统间歇运行；长期停机时，低温子系统制冷剂抽出，放置在高 压钢瓶内；以防止低温子系统压力过高；
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
3. 辅助热交换器的使用
① 回热器：低温制冷剂，即使有用过热，也会使单位容积制冷量减小；吸 气温度不宜低于-30℃，否则与环境温差过大，管道绝热不好产生有害 过热；采用气-液热交换热，甚至气-气热交换器提高吸气温度；
② 水冷却器：低温子系统压缩机排气，先经过水冷却器，用常温水降温消 除过热，可减小蒸发/冷凝器的热负荷，减轻高温子系统热负荷，减小功 耗，提高COP。
3. 严格讲，R23回路中混有R22，R22回 路中也混有R23。
4. 自行复叠循环能效比较低：高沸点制冷 剂冷凝低沸点制冷剂，为内部热交换； 高沸点和低沸点制冷剂很难分离彻底， 使冷凝器、冷凝蒸发器相变换热效率不 高；
5. 可满足较低温度需求，但能效比不高；
9
2. 复叠温度和复叠温差
① 复叠温度：总温差确定，各子系统具有一定的独立性，复叠温度对总 COP影响不大；按照压比大致相同确定复叠温度，保证各压缩机工作容 积效率较高；
② 复叠温差：即蒸发/冷凝的传热温差，5～10℃；复叠温度越低，则复叠 温差越小；
③ 蒸发器传热温差：应小于5℃。
14:10
6
3.7 复叠式制冷
制冷与低温技术原理
1
3.7 复叠式制冷
应用背景 1. 因器官移植和生化反应要求，医学和科研要求，以及、真空冷冻干
燥要求，一些低于-80℃低温箱有需求。 2. 两级压缩制冷循环能解决压比过大导致的压缩机问题： 容积效率下
降、压缩过程损失大、排气温度过高。 3. 制冷剂有效制冷范围：临界温度Tc以下，标准沸点温度Tb以上；超
都高或都低，不存在适合Tk高和T0低的制冷剂，即某种制冷剂都有 适宜工作温区；工作温区跨度过大时，单个制冷剂无法满足。 5. 冷凝温度Tk通常由环境空气温度或水温决定；蒸发温度TO由被冷却 对象温度决定。
两级压缩制冷
简单，只要一种中温制冷剂；单机双级压缩机只需一 台；双机双级需分配好润滑油；
运行特可逆损失；
2. 低温制冷剂单位容积制冷量大，压缩机尺寸小，机械 2. 低压级压缩机尺寸大，机械效率低；
效率高；
3. 低压级压缩机容积效率和指示效率低；
3. 各压缩机压比适中，容积效率和指示效率高；
4. 低压级负压程度高，外气渗入风险大；
4. 系统正压或轻度负压，外气渗入风险小；
5. 温度调节范围大；
5. 温度调节范围小；
主要应用 工业生产用的低温装置；大型试验装置
小型试验装置，尤其是宽温度范围调节的应用装置；
14:10
5
3.7 复叠式制冷
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
2
3.7 复叠式制冷
3.7.1 蒸气压缩式复叠制冷系统与循环
1. 从上至下，各子系统采用制冷剂沸点从高到低； 2. 整套系统有总工作温差ΔT，各子系统存在工作温差ΔTi 3. 上一级的蒸发器和下一级的冷凝器耦合，叫蒸发/冷凝器，其传热温度为复叠温
差；
14:10
3
3.7.1 蒸气压缩式复叠制冷系统与循环
③ 停机：小型系统，严格控制低温子系统的制冷剂充灌量和附加膨胀容器； 膨胀容器可放在吸气侧，容积较小；膨胀容器可放在排气侧，容积较大；
14:10
8
3.7 复叠式制冷
3.7.3 自行复叠循环
14:10
1. 非共沸混合制冷剂：标准沸点相差很大 的制冷剂混合，如R22和R23；
2. 多级分凝循环；分凝器中高沸点制冷剂 先冷凝，高沸点仍为气体；冷凝蒸发器 中，低沸点制冷剂被高沸点制冷剂液体 冷凝；低沸点制冷剂节流后进入蒸发器；
1. 高温级R22，低温级R23; 2. 高温级R22先给低温箱预冷，然后再启动低温级，冷却到-80℃；
14:10
4
3.7 复叠式制冷
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
1. 复叠式制冷循环的应用温度范围和制冷剂
表3-17 复叠制冷与两级压缩制冷的比较
项目 系统结构
复叠式制冷
复杂，两套子系统，两种制冷剂；低温制冷剂比中温制冷 剂价格高
14:10
7
3.7 复叠式制冷
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
4. 启动和防止停机时低温子系统超压的措施
① 启动：先启动高温子系统，其蒸发温度降低到下一级子系统冷凝压力不 超上限时，启动下一级子系统；
② 停机：停机后，低温子系统压力会超过限定值。大型系统，短期停机， 高温子系统间歇运行；长期停机时，低温子系统制冷剂抽出，放置在高 压钢瓶内；以防止低温子系统压力过高；
3.7.2 复叠制冷系统设计和使用中的若干问题
3. 辅助热交换器的使用
① 回热器：低温制冷剂，即使有用过热，也会使单位容积制冷量减小；吸 气温度不宜低于-30℃，否则与环境温差过大，管道绝热不好产生有害 过热；采用气-液热交换热，甚至气-气热交换器提高吸气温度；
② 水冷却器：低温子系统压缩机排气，先经过水冷却器，用常温水降温消 除过热，可减小蒸发/冷凝器的热负荷，减轻高温子系统热负荷，减小功 耗，提高COP。
3. 严格讲，R23回路中混有R22，R22回 路中也混有R23。
4. 自行复叠循环能效比较低：高沸点制冷 剂冷凝低沸点制冷剂，为内部热交换； 高沸点和低沸点制冷剂很难分离彻底， 使冷凝器、冷凝蒸发器相变换热效率不 高；
5. 可满足较低温度需求，但能效比不高；
9
2. 复叠温度和复叠温差
① 复叠温度：总温差确定，各子系统具有一定的独立性，复叠温度对总 COP影响不大；按照压比大致相同确定复叠温度，保证各压缩机工作容 积效率较高；
② 复叠温差：即蒸发/冷凝的传热温差，5～10℃；复叠温度越低，则复叠 温差越小；
③ 蒸发器传热温差：应小于5℃。
14:10
6
3.7 复叠式制冷
制冷与低温技术原理
1
3.7 复叠式制冷
应用背景 1. 因器官移植和生化反应要求，医学和科研要求，以及、真空冷冻干
燥要求，一些低于-80℃低温箱有需求。 2. 两级压缩制冷循环能解决压比过大导致的压缩机问题： 容积效率下
降、压缩过程损失大、排气温度过高。 3. 制冷剂有效制冷范围：临界温度Tc以下，标准沸点温度Tb以上；超