双级压缩与复叠式制冷循环

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1、第三章双级压缩与复叠式制冷循环基本要求：1．采用双级和复叠式蒸气压缩制冷循环的原因。2．一次节流、中间完全冷却和中间不完全冷却的系统图、压焓图、热力计算方法。(中间压力的确定方法，中间冷却器的工作原理温度变动时制冷机的特性)3．复叠式蒸气压缩制冷循环系统图、压焓图及特点。(了解复叠式制冷机启动时的注意事项，膨胀容器的工作原理)3.1概述一、单级蒸气压缩局限性：冷凝压力↔tk↔环境温度、冷却介质温度蒸发压力↔t0↔用户要求（制冷系统的用途）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

2、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。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。（教材Ｐ９３表３－１）为什么？当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力比增大，排气温度上升，用户要求蒸发温度↘→蒸发压力↘→压力比（pk/p0）↗压缩机输气系数下降；pk/p0增大导致→压缩机排气温度升高，润滑条件变坏；耗功增加，制冷量下降，制冷系数降低。蒸发温度降低对单级制冷循环的影响：1．节流损失增加，制冷系数下降。2．压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降。由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高到一定数值

3、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。补充：余隙容积的影响实际的活塞式压气机中，当活塞处于左止点时，活塞顶面与缸盖之间必须留有一定的空隙，称为余隙容积。图具有余隙容积的压气机理论示功图，图中容积V3就是余隙容积。    由于余隙容积的存在，活塞就不可能将高压气体全部排出，排气终了时仍有一部分高压气体残留在余隙容积内。因此，活塞在下一个吸气行程中，必须等待余隙容积中残留的高压气体膨胀到进气压力p1（即点4）时，才能从外界吸入气体。余隙容积一、余隙容积二、余隙容积的影响生产量：有效吸气容积：容积

4、效率：余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增压比越大，则容积效率越低，当增加到一定值时容积效率零。增压比一定时余隙容积百分比越大，容积效率越低。3．压缩机的排气温度上升。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，当排气温度与润滑油的闪点接近时，会使润滑油碳化，以致在阀片上产生结碳现象,甚至出现拉缸等现象。当冷凝温度为40℃，蒸发温度为-30℃时，

5、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。采用两级压缩的原因１.压缩机的输气系数λ大大降低，且当压缩比≥20时，λ＝0。２.压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大为降低。３.压缩机的功耗增加，制冷系数下降。４.必须采用高着火点、高粘度的润滑油，因为润滑油的粘度随温度升高而降低。５.被高温过热蒸气带出的润滑油增多，增加了分油器的负荷，且降低了冷凝器的传热性能。总上所述，当压缩比过高时，采用单级压缩循环，不仅是不经济的，而且甚至是不可能的。二、单级蒸气压缩条件：采

6、用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的。为获取低温而采用两级压缩：①单级压缩蒸气制冷循环压比；活塞式制冷压缩机，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。离心式制冷压缩机压力比不希望超过4。单级压缩的最低蒸发温度℃单级压缩循环所能达到的最低制冷温度是有限的。通常，最低只能达到-40℃左右。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。为获取低温而采用两级压缩：②制冷剂热物

7、理特性的限制。一般获取－40℃以下的低温，采用中温制冷剂的两级压缩制冷循环，R717不低于－60℃Freon不低于－80℃所以，为了获得比较低的温度（－40～－80℃），同时又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围内，就要采用多级压缩循环。制冷剂节流损失增加，单位质量制冷量及单位容积制冷量下降过大，经济性下降。三、双级压缩的特点循环过程两级压缩制冷循环，是指来自蒸发器的制冷剂蒸气要经过低压与高压压缩机(或气缸)两次压缩后，才进入冷凝器。它与单级压缩制冷循环流程的主要区别是大部分制冷剂必须在高、低压级两只气缸中进行压缩，一般还增设了中间

8、冷却器和膨胀阀。当蒸发温度较低时，采用双级压缩制冷循环可达到以下目的：降低压力比，避免和减少高压力比带来的损失如降低压缩机的排气温度，提高实际输气量，制冷机运行的平衡性提高等。两级压缩中间冷却分析有一个最佳