双级压缩式制冷循环的热力

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1、第9讲温度变动对双级蒸气压缩式制冷循环制冷机特性的影响双级压缩制冷机中，蒸发温度to、冷凝温度tk的变化对制冷量与轴功率的影响同单级压缩制冷机是一样的，这里不再重复。这里主要讨论工作条件的变化对双级压缩制冷机中间压力pm的影响，这对实际双级蒸气压缩式制冷系统的操作运行管理具有重要的意义。2.2.4.1温度变动对双级压缩制冷机特性的影响（1）蒸发温度to的变化对中间压力pm的影响对于己经选定压缩机的制冷系统，可认为容积比ζ为定值。当冷却介质选定之后，冷凝温度随环境温度的变动变化不大，可近似认为冷凝温度tk为定值。在冷凝温度tk、容积比ζ均为定值的情

2、况下，随着蒸发温度to的变化，蒸发压力po与中间压力pm的变化关系与循环的形式以及制冷剂的种类有关。下图给出了按一级节流中间完全冷却循环工作的单机双级氨制冷机工作压力与蒸发温度之间的变化关系，压缩机型号812.5A110G，容积比ζ=0.333，冷凝温度tk=35℃，节流前液体制冷剂温度t7=30℃。由图可以看出：1）随着蒸发温度to的升高，蒸发压力po与中间压力pm都不断升高，但pm比po升高得更快。当蒸发温度to达到某一边界数值t0b(图中t0b≈4℃)时，高压级压力差pk—pm=0，从这一温度开始，高压级不再起压缩作用，双级压缩可以改为单级

3、压缩。2）随着蒸发温度to的升高，高压级压力差（pk—pm）逐渐减小，而低压级压力差（pm—po）逐渐增大。当蒸发温度to达到边界温度tob时，高压级压力差(pk—pm)=0，而低压级压力差(pm—po)达到最大值。此时低压级压缩机耗功最大，压缩比pm/po大约为3。3）当蒸发温度t0=-27℃时，pk/pm3，高压级压缩机出现最大功率，由此可以确定高压级压缩机的电动机功率配备问题。（2）冷凝温度tk的变化对中间压力pm的影响如果蒸发温度to和容积比ζ保持不变，随着冷凝温度tk的升高，中间压力pm也升高。这是由于冷凝压力的升高导致高压级压缩比p

4、k/pm增大，高压级输气系数λg减小，使高压级的输气量减少而引起的。反之，tk降低，则pm也降低。（3）容积比ζ的变化对中间压力pm的影响当蒸发温度to和冷凝温度tk都不变时，改变高、低压级压缩机输气量的比值，即容积比ζ，则中间压力pm也随之改变。随着容积比ζ的减小，中间压力pm升高；反之，容积比ζ增大，中间压力pm降低。在实际双级蒸气压缩式制冷系统的操作运行管理中，可以通过改变配组双级制冷机低压级压缩机的运转台数，或改变单机双级制冷剂低压级气缸工作的数量，来改变容积比ζ的大小。低压级卸载，容积比增大，中间压力pm降低；低压级加载，容积比减小

5、，中间压力pm升高。2.2.4.2与变工况特性有关的两个问题当双级压缩制冷机的工作条件发生变化时，对制冷机的性能会产生一系列的影响，由此带来的两个重要问题就是双级压缩制冷机的起动问题和压缩机电动机的选配问题。（1）双级压缩制冷循环压缩机的起动问题当制冷机首次起动或长时间停机后起动以及食品冷加工过程中冻结间刚刚进入大量热货，此时，蒸发温度to较高。随着制冷机的运行，蒸发温度to逐渐下降。由前面的分析可知，当蒸发温度to没有降低到边界温度tob之前，高压级压缩机不起作用，若两台压缩机同时起动势必造成电能浪费。因此，对于配组双级制冷压缩机，可以先运行单

6、级循环对系统进行降温，等蒸发温度to降低到某一数值时再运行双级循环。蒸发温度to所需降低到的温度数值大小取决于低压级压缩机配用的电动机功率。（2）双级压缩制冷循环压缩机电动机选配问题对于配组双级的制冷系统，高、低压级压缩机的电动机要分别选取。对于单机双级压缩机电动机的选配，其电动机轴功率应为高、低压级轴功率之和，即Ps=Psd+Psg五、复叠式制冷循环1.采用复叠式制冷循环的原因1）受制冷剂凝固点的限制当制冷循环需要的蒸发温度低于制冷剂凝固点时，制冷剂就会凝固不流动而无法循环。例如R717凝固点为-77.7℃。2）受制冷循环压力比的限制当需要的蒸

7、发压力po过低时，即便采用双级压缩也将使每一级的压力比超过规定值，使制冷循环的效率大大降低。如果采用多级压缩，循环压力比能够得到保证，但制冷系统将很复杂，技术经济性指标不高。3）受蒸发压力po过低的限制制冷剂的蒸发压力po过低，这将使不凝性气体漏入的可能性大大增加。同时，引起压缩机吸气比容增大和输气系数的降低，从而导致压缩机气缸尺寸的增大。4）受活塞式压缩机阀门结构特性的限制当吸气压力低于0.01~0.015kMPa时，吸气时难以克服压缩机吸气阀上的弹簧力，以致压缩机无法吸气。5）受低温制冷剂冷凝压力pk过高的限制若采用低温制冷剂，上述情况可以得

8、到改善，但低温制冷剂常常有过高的冷凝压力或过低的临界温度，常温下无法冷凝成液体。例如R13的临界温度为28.8℃，临界压力为3.861M