22复叠式制冷循环和设计-9.6-WYL

制冷与低温技术原理

复叠式制冷循环和设计

复叠制冷系统与循环两级复叠式压缩制冷系统

通常由两个单级压缩制冷循环组成，之间用蒸发冷凝器联系起来：高温系统

高温压缩机

冷凝器节流阀冷凝蒸发器

制冷剂

R22

低温系统

压缩机冷凝蒸发器

回热器节流阀制冷剂

R23

蒸发器膨胀容器组成

高温部分：采用中温制冷剂，蒸发器为低温部分冷凝器中的制冷剂冷凝服务。低温部分：采用低温制冷剂，蒸发器为用于制冷。

由两个单级系统组成的复叠式制冷机

压缩机

压缩机冷凝器

回热器

冷凝蒸发器

膨胀容器

蒸发器

三级复叠制冷系统

复叠式制冷循环的组合型式与制冷温度和制冷剂种类的关系

复叠式蒸气压缩式

制冷循环可由两个（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。

复叠制冷的特点

复叠温差—蒸发/冷凝器的传热温差:

设计取值一般为(5～10)℃

复叠温度—相邻子系统之间的衔接点温度:各子系统之间复叠温度的设计选择，理论上从保证整套系统的COP最佳考虑。

实际可按各子系统的压力比大致相同来决定复叠温度。考虑到温度越低，相

同传热温差造成的传热不可逆损失越大，所以复叠温度越低，复叠温差越应取小值。

灵活使用辅助热交换器：回热器，水冷却器

为了保证循环的经济性和压缩机的正常工作状态，复叠式系统中需要

灵活地使用一些辅助热交换器。

启动与停机时系统超压保护

复迭式制冷机启动时，应先启动高温子系统，待其蒸发温度降低到足以保证下一級子系统的冷凝压力不致超过限制值时，再启动下一級子系统。

停机时，系统温度逐渐升高，会导致低温子系统中的制冷剂压力超过規定的限制值。为了避免这种情况发生，要采取一定的措施。

对于大型装置，若短期停机，可以通过自动控制的方法，检测低温子系统的高压侧压力，自动控制高温子系统间歇运行，保持它对低温子系统高压侧的冷却作用。若长期停机，则应将低温子系统中制冷剂抽出，放到高压钢瓶中保存。对于小型装置，通过严格控制低温子系统的制冷剂充注量和附加膨胀容器，可以防止低温子系统超压。膨胀容器可以加在其吸气侧，也可以加在其排气侧。若加在其吸气侧，所需膨胀容器小一些；若加在其排气侧，则需膨胀容器大一些。

复叠式制冷循环的应用

复叠式制冷循环系统与制冷剂示例制冷温度℃

复叠型式与制冷剂

-80 -100 -130 -170两元复叠R22＋R23

两元复叠R22单级＋R23双级或R22双级＋R23单级三元复叠R22单级＋R23单级＋R14单级

四元复叠R22单级＋R23单级＋R14单级＋R50单级

复叠制冷与两级压缩制冷的比较

复叠式制冷两级压缩制冷

系统结构复杂，要两套子系统，两种制冷剂。

低温制冷剂比中温制冷剂要贵许多简单，只要一种中温制冷剂。单机双级压缩机只需一台；双机双级情况下需处

理好两台压缩机中润滑油的分配问题

运行特性1存在复叠温差，造成不可逆损失。

2由于低温制冷剂的容积制冷能力大，使低

温压缩机尺寸小，机械效率高。

3每台压缩机的压力适中，容积效率和压缩

过程的指示效率可以提高。

4系统正压或轻度负压，外气渗入系统的危

险性小，运行稳定性好。

5温度调节范围小。1不存在此项损失。

2低压级压缩机尺寸大，机械效率低。3低压级压缩机的容积效率和指示效率。4低压级负压程度较高，外气渗入系统的危险性大。

5温度调节范围大。

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需要宽范围温度调节的应用装置

-80℃低温箱用二元复叠制冷机的实际系统

由R22与R23组成复叠，

R23子系统的设计蒸发温度

为(-85~-90)℃。

A-R22压缩机，B-低温箱，C、F-干燥过滤器，D-R23压缩机，E-蒸发/冷凝器，G-冷凝器