制冷原理与装置-两级压缩、复叠式.ppt

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1、第四章　两级压缩和复叠制冷循环学习要点：1、掌握两种两级压缩一级节流循环的工作原理及其热力过程在T-S图和lgp-h图上的表示；2、掌握两级压缩一级节流制冷循环的性能指标计算；3、掌握带氨泵的两级压缩一级节流中间完全冷却制冷循环的工作原理；4、掌握两级压缩制冷循环运行特性分析及中间压力的确定；5、掌握两级复叠制冷循环的工作原理及其热力过程在T-S图和lgp-h图上的表示；6、掌握三级复叠制冷循环的工作原理；7、掌握复叠式制冷循环性能指标计算；8、掌握复叠式制冷循环系统运行特性分析。第一节　概述为获得低温而采取两级压缩或复叠制冷循环，主要有两方面原因：1、单级压缩蒸气制冷循环压比的限制

2、在冷凝温度一定的条件下，蒸发温度越低，其循环的压比越大，压缩机输气系数越小，制冷量也越小。单级压缩蒸气制冷循环压比一般不超过8~10。不同冷凝温度下，在允许压比范围的最大值时，常用的中温制冷剂一般只能获得-20~-40℃的低温。2、制冷剂热物理特性的限制由于制冷剂有高温制冷剂、中温制冷剂和低温制冷剂之分，各种制冷剂又具有不同的热物理特性。例如中温制冷剂R717，其标准蒸发温度、凝固温度、临界温度、临界压力，因而它不适于以下范围，即使是用于-33.35~-77.7℃的制冷循环，也会因蒸发压力低于大气压力而使空气漏入系统的机会增加。同时过低的会影响到往复活塞式压缩机气阀的自动开闭特性,偏

3、离设计范围。当吸气压力在10~16kpa时，压缩机难以正常工作。若采用低温制冷剂R23,()在相同的下，其蒸发压力可得到较大的提高，制冷剂也不会出现凝固的可能。但是，通常以水和空气为冷却介质的单级压缩蒸气制冷循环，一般在30~60℃之间，在这种情况下势必会造成R23超临界循环，其制冷系统内压力将远远超过允许的1.6Mpa安全压力。这种采用低温制冷剂的单级压缩蒸气制冷循环是根本无法运行。由此可以得出结论：要获取-60℃以上的低温，采用中温制冷剂的两级压缩制冷循环，可使压缩机压比减小，工作效率提高。当需要获取-60℃以下的低温时，应采用中温制冷剂与低温制冷剂复叠的制冷循环。一般，两个单级

4、压缩制冷循环复叠用于获取低温；三个单级压缩制冷循环复叠用于获低温。第二节　两级压缩一级节流循环一、两级压缩一级节流中间不完全冷却制冷循环1、系统的组成：由低压级压缩机、高压级压缩机、冷凝器、中间冷却器、节流阀、蒸发器和回热器组成。A-低压级压缩机B-高压级压缩机C-水冷冷凝器D-节流阀E-中间冷却器F-回热器G-蒸发器2、循环热力过程在T-S图和lgp-h图上的表示:1-2和3-4过程分别表示低压级和高压级压缩机的压缩过程。2-3表示低压级排气在管道内的冷却过程。点3为低压级排气与中间冷却器出来的蒸气混合的状态，即高压级压缩机的吸气状态。4-5为冷凝器的冷凝过程。5-6为出冷凝器的部

5、分高压液体在中间冷却器的过冷过程。5-9为出冷凝器的另一部分高压液体进中间冷却器前的节流过程。9-10为中间冷却器内制冷剂的蒸发过程。6-7为出中间冷却器的高压液体在回热器的过冷过程。7-8表示由回热器出来的有一定过冷度的制冷剂液体进入蒸发器前的节流过程。8-0表示制冷剂在蒸发器内的蒸发（制冷）过程。0-1表示从蒸发器出来的制冷剂蒸气在回热器中的复热过程。点1为低压级压缩机的吸气状态。二、两级压缩一级节流中间完全冷却制冷循环1、循环系统图2、循环热力过程在T-S图和lgp-h图上的表示:1－2和3－4为低压级和高压级的压缩机压缩过程。2－3为低压级压缩机排气在中间冷却器内的冷却过程。

6、4－5为高压级压缩机排气在冷凝器内的冷却和冷凝过程。5－7为中间冷却器节流阀的节流过程。7－3为部分制冷剂液体在中间冷却器内的蒸发过程。点3为中间冷却器内的蒸气与低压级压缩机排出的过热蒸气进行热交换后的混合状态。5－8为另一部分制冷剂液体在中间冷却盘管内过冷的过程。8－9为过冷液体的节流过程。9－0为制冷剂液体在蒸发器内的蒸发过程。0－1为制冷剂蒸气在低压级压缩机吸气管中的过热过程。中间冷却器盘管中高压液体过冷后的温度一般应较中间冷却器温度高三、两级压缩一级节流制冷循环的性能指标计算（一）一级节流中间不完全冷却循环性能指标计算蒸发器中的单位制冷量：（单位为kj/kg)低压级压缩机单位

7、理论功（单位为kw)（二）中间完全冷却循环的性能指标计算中间完全冷却循环性能指标的计算方法，与中间不完全冷却循环基本相同。但由于中间冷却器结构有所不同，引起高压级流量及其吸气状态的计算方法存在一定差异。式中，为高压级压缩机输气系数；为高压级压缩机绝热效率；为高压级压缩机吸气比体积。循环的冷凝热负荷为：式中，为高压级压缩机实际排气比焓值，为高压级压缩机指示效率。三、带氨泵的两级压缩一级节流中间完全冷却制冷循环1、循环系统图A-低压级压缩机B-高压级压缩机C-