1.1.3.3 多级蒸汽压缩制冷循环

《1.1.3.3 多级蒸汽压缩制冷循环》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1.1.3.3多级蒸汽压缩制冷循环　　在单级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的，当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力增大，排气温度上升，在常温冷却条件下能够获得低温程度是有限的，即制冷温差是有限的。　　当要求的制冷温差使循环的压力比超过单级压力比的上述限制时，一种解决办法是采用分级压缩，中间冷却，就是分两极或多级达到循环所要求的总压力比，并且在低压即完成压缩后，现将其排气冷却降温后再到高压级继续压缩，从而每一级的压力比和排气温度均不超限。　　由于考虑到超过两级

2、后系统设计的复杂性及其他许多因素，故两级以上的循环在实际中很少使用，通常采用两级压缩循环，所以一下重点讨论两级压缩制冷循环。1.1.3.3.1两级压缩制冷循环概述    　　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，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。　　例1有一台制冷压缩机，工质为R22，相对余隙容积，膨胀过程指数，冷凝温度℃，

3、求允许最低蒸发温度。　　解容积系数的计算公式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　当达到最低蒸发温度时，，上式可变为　　　　　　　　　　　　　　　　　　代入具体数值，即　　　　　　　　　　　　　　　　　　冷凝温度℃时，R22的冷凝压力，因此最低蒸发压力为　　　　　　　　　　　　　　　　　　与相对应的蒸发温度℃，这就是蒸发温度的极限值。　　单级压缩的最低蒸发温度不仅受到容积系数为零的限制，随着压力比的增大，除了引起制冷量下降，功耗增加、制冷系数下降、经济性降低外，排气温度的限制也是选择压缩机级数的另一个重要原因。排气温度过高，它将使润滑油变稀，润滑条件恶化，甚至会引起润滑油的碳化和出现拉缸

4、等现象。当冷凝温度为40℃，蒸发温度为-30℃时，单级氨压缩机即使在等熵压缩的情况下，排气温度已高达160℃，显然它已超过了规的最高排气温度为150℃的限制。　　对于氨制冷剂，因绝热指数较大，排气温度较高，因此氨单级压缩的压力比一般不希望超过8；氟里昂制冷剂的绝热指数相对较小，但从经济性角度出发，它们的单级压缩的压力比一般也不希望超过10。在这一条件下，不同冷凝温度时单级压缩所能达到的最低蒸发温度如下表所示。　　　　　　　　　　　　　　单级压缩的最低蒸发温度℃　　为了获取更低温度，采用单一制冷剂的多级压缩循环仍将受到蒸发压力过低、甚至使制冷剂凝固的限制。例如，当蒸发温度为－80℃时，若采

5、用氨作为制冷剂，它在-77.7℃时就已凝固，使循环遭到完全破坏。如果采用R22作为制冷剂，此时它虽未凝固，但蒸发压力已低达10Kpa，一方面增加了空气漏入系统的可能性，另一方面导致压缩机吸气比容增大（此时蒸气比容为1.76m3/kg）和输气系数的降低，从而使压缩机的气缸尺寸增大，运行经济性下降。对于往复式制冷压缩机而言，气阀是依靠阀片两侧气体的压力差自动启、闭来完成压缩机的吸气、压缩、排气和膨胀过程的，当吸气压力低于15Kpa时，吸气阀片因压差过低而往往无法开启，压缩机无法正常工作，增加压缩机级数也是无济于事的。1.1.3.3.2两级压缩制冷循环    　　两级压缩制冷循环中，制冷剂的压

6、缩过程分两个阶段进行，即将来自蒸发器的低压制冷剂蒸气（压力为）先进入低压压缩机，在其中压缩到中间压力，经过中间冷却后再进入高压压缩机，将其压缩到冷凝压力，排入冷凝器中。这样，可使各级压力比适中，由于经过中间冷却，又可使压缩机的耗功减少，可靠性、经济性均有所提高。　　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不。所谓中间完全冷却是指将低压级的排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。如果低压级排气虽经冷却，但并未冷到饱和蒸气状态时称为中间不完全冷却。如果将高压液体先从冷凝压力节流到中间压力，然后再由节流降压至蒸发压力，称为两级

7、节流循环。如果制冷剂液体由冷凝压力直接节流至蒸发压力，则称为一级节流循环。一级节流循环虽经济性较两级节流稍差，但它利用节流前本身的压力可实现远距离供液或高层供液，故被广泛采用。　　一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环　　图1示出一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环系统原理图及相应的图。　　在蒸发器中产生的压力为的低压蒸气首选被低压压缩机A吸入并压缩到中间压力，进入中间冷却器F，在其中被液体制冷剂的蒸发冷却到与中间压力相对应的饱和温度