第四章 兩級(jí)壓縮和復(fù)疊式制冷循環(huán)

1、第四章 兩級(jí)壓縮和復(fù)疊式制冷循環(huán)教學(xué)目的、要求：1掌握采用兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)的原因及其基本流程；2重點(diǎn)掌握常用兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)的形式及其特性分析；3了解復(fù)疊式制冷循環(huán)的組成及特點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)的形式及其特性分析。課時(shí)安排：4學(xué)時(shí)授課方式：本章的教學(xué)方法與手段是以講授為主，課堂討論和提問(wèn)相結(jié)合。利用多媒體課件輔助課堂教學(xué)。教學(xué)基本內(nèi)容：第一節(jié) 概述蒸汽壓縮制冷循環(huán)的冷凝溫度與蒸發(fā)溫度決定相應(yīng)的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力。冷凝溫度受環(huán)境介質(zhì)的溫度限制，蒸發(fā)溫度由制冷裝置的用途決定。 單級(jí)壓縮的最低蒸發(fā)溫度由：1）容積系數(shù)v0，因隨壓比，v。2）壓比，循環(huán)性能變差。3）排氣溫度的限制，（壓

2、縮機(jī)易損壞）。規(guī)定：?jiǎn)渭?jí)壓縮氨制冷劑的壓比=Pk/P08；氟利昂的壓比=Pk/P010.方法：為達(dá)到較低的蒸發(fā)溫度,采用兩級(jí)或多級(jí)壓縮制冷循環(huán)。第二節(jié) 兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)1）過(guò)程：蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽P0低壓級(jí)壓縮機(jī)Pm中間冷卻器高壓級(jí)壓縮機(jī)Pk冷凝器Pk2）分類：中間完全冷卻方式，冷卻到飽和蒸汽狀態(tài) 中間不完全冷卻方式，未冷卻到飽和蒸汽狀態(tài)一級(jí)節(jié)流，PkP0兩級(jí)節(jié)流，PkPmP0421一級(jí)節(jié)流，中間完全冷卻兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)1） 系統(tǒng)圖2） 循環(huán)過(guò)程蒸發(fā)器的蒸汽1（P0）低壓級(jí)壓縮機(jī)2（壓縮Pm）中間冷卻器3（飽和蒸汽Pm）高壓級(jí)壓縮機(jī)4（壓縮Pk）冷凝器5（Pk）節(jié)流6（Pm）中間冷卻器3（蒸發(fā)

3、Pm）中間冷卻器7（過(guò)冷Pm）節(jié)流8（P0）蒸發(fā)器3） p-h圖t7= tm+354）熱力計(jì)算 有關(guān)計(jì)算公式：?jiǎn)挝恢评淞縬0，理論比功0，質(zhì)量流量qm = Q0/ q0， 軸功率Pe = qm0/ k，實(shí)際輸氣量：qvs =qm v1，理論輸氣量qvh= qvs /， 理論制冷系數(shù)0 = Q0/ (P D +P G) ，實(shí)際制冷系數(shù)S =0/ (P D/kD +P G/kG)中間冷卻器：低壓級(jí)排氣放熱量+液體過(guò)冷放熱量=節(jié)流后的低壓液體吸熱量 （qm D） （qm D） （qm G qm D） 單位制冷量：q0= h1 h8= h1 h7低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論比功：0D = h2 -h1低壓級(jí)壓縮

4、機(jī)的質(zhì)量流量：qm D = Q0/ q0 = Q0/ ( h1 h7)低壓級(jí)壓縮機(jī)的軸功率：PeD = qm D0D/ kD = Q0 (h2 -h1) / ( h1 h7) kD低壓級(jí)壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量：qvsD =qm Dv1 = Q0 v1 / ( h1 h7)低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論輸氣量：qvhD = qvsD /D= Q0 v1 / ( h1 h7) D高壓級(jí)壓縮機(jī)的理論比功：0G = h4 h3中間冷卻器的熱平衡關(guān)系：qm h2+qm D( h5 h7)+ (qmG qmD) h5 = qmG h3高壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量qmG =( h2h7) Q0 /( h5 h5) ( h1 h

5、7)高壓級(jí)壓縮機(jī)的軸功率：PeG = qm G0G/ kG = Q0 (h2 h7) ( h4 h3)/ ( h1 h7) ( h3 h5)kG低壓級(jí)壓縮機(jī)的實(shí)際輸氣量：qvsG =qm Gv3 = Q0 (h2 h7)v3 / ( h1 h7) ( h3 h5)低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論輸氣量：qvhG = qvsG /G= Q0 (h2 h7)v3 / ( h1 h7) ( h3 h5) G理論循環(huán)制冷系數(shù)：0 = Q0/ (qm D +qm G0G)實(shí)際循環(huán)制冷系數(shù)：0 = Q0/ (qm D0D/ kD +qm G0G/kG)冷凝器熱負(fù)荷：Q0=qm G( h4sh5) h4s = h3( h

6、4h3)iG制冷量：Q0= qvhDD( h1 h7) ( h1 h7) /v15）介紹實(shí)際系統(tǒng)圖422一級(jí)節(jié)流，中間不完全冷卻兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)1） 系統(tǒng)圖2） 循環(huán)過(guò)程蒸發(fā)器的蒸汽1（P0）低壓級(jí)壓縮機(jī)2（壓縮Pm）與3混合4（過(guò)熱Pm）高壓級(jí)壓縮機(jī)5（壓縮Pk）冷凝器6（Pk）節(jié)流7（Pm）中間冷卻器3（蒸發(fā)Pm）中間冷卻器8（過(guò)冷Pm）節(jié)流9（P0）蒸發(fā)器3）p-h圖4）熱力計(jì)算有關(guān)計(jì)算公式：同上中間冷卻器的熱平衡關(guān)系：液體過(guò)冷放熱量=節(jié)流后的低壓液體吸熱量 （qm D） （qm G qm D） qmG = qmD( h5 h8) / ( h3 h6)3與4 混合的熱平衡關(guān)系：兩股氣體的

7、焓=混合后氣體的焓（qm G qm D），qm D ，qm Gh4= h5 +( h5 h6) ( h2h3) / ( h3 h8)5）介紹實(shí)際系統(tǒng)圖第三節(jié) 兩級(jí)壓縮制冷機(jī)的熱力計(jì)算和溫度變動(dòng)時(shí)的特性431兩級(jí)壓縮制冷機(jī)的熱力計(jì)算步驟：確定制冷劑和循環(huán)型式，確定循環(huán)的工作參數(shù)，性能參數(shù)計(jì)算。制冷劑：中溫制冷劑。如R717，R22，R290循環(huán)型式：回?zé)嵊欣挠弥虚g不完全冷卻方式，如R290回?zé)岵焕挠弥虚g完全冷卻方式，如R717，R22若t0低可用回?zé)崞魈岣遲1循環(huán)參數(shù)：t0 和tk由制冷裝置的用途和環(huán)境介質(zhì)的溫度確定。432中間壓力的確定1）壓縮機(jī)已確定理論輸氣比= qvhG / qvsD=

8、定值作圖法：選若干t為中間溫度，分別進(jìn)行熱力計(jì)算，得相應(yīng)的。作=f(tm)曲線，得到已知的對(duì)應(yīng)的tm 。2）未確定壓縮機(jī)按制冷系數(shù)最大原則確定 Pm=Pk P0 ， 選若干t為中間溫度，分別進(jìn)行熱力計(jì)算，得相應(yīng)的0 作0=f(tm)曲線，得0 max對(duì)應(yīng)的tm3）對(duì)于氨制冷劑的雙級(jí)系統(tǒng)拉塞公式確定最佳中間溫度：tm=0.4tk+0.6t0+3例4-2按制冷系數(shù)最大原則確定中間溫度。例4-3作圖法確定中間溫度433溫度變動(dòng)時(shí)制冷機(jī)的特性1）tk 、不變，t0變化t0 v1，q0 ，Q0，0Pk/Pm3，PeG最大，按其值選高壓級(jí)壓縮機(jī)電機(jī)，低壓級(jí)壓縮機(jī)電機(jī)按運(yùn)行工況選配。第四節(jié) 復(fù)疊式制冷機(jī)循環(huán)

9、復(fù)疊式制冷機(jī)循環(huán)系統(tǒng)1）單工質(zhì)多級(jí)壓縮循環(huán)的局限性需要低溫時(shí)，t0過(guò)低，造成的危害 循環(huán)性能差。 蒸發(fā)器壓力低，易滲入空氣。 制冷劑凝固。吸氣閥片因壓差小無(wú)法開(kāi)啟。若采用低溫工質(zhì)，則 冷凝壓力過(guò)高。 超過(guò)臨界點(diǎn)。2）系統(tǒng)、原理及組成 兩個(gè)單獨(dú)的制冷系統(tǒng)：高溫級(jí)（中溫制冷劑）；低溫級(jí)（低溫制冷劑）設(shè)一冷凝蒸發(fā)器3）介紹D-8低溫箱中溫制冷劑（R22），低溫制冷劑（R13）t0=-85-90增設(shè)氣-液熱交換器，水冷卻器、膨脹容器。為獲得-110-140的低溫采用三元復(fù)疊式制冷機(jī)循環(huán)系統(tǒng)4.3.2復(fù)疊式制冷熱力計(jì)算要點(diǎn)： 對(duì)兩部分循環(huán)分別計(jì)算 QG0= Q0+Q 中間溫度的確定原則：0 max或各壓縮機(jī)壓比大致相等。 冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差t=510。t = 低溫循環(huán)的tk - 高溫循環(huán)的t0。 t過(guò)大使壓比。 蒸發(fā)器的傳熱溫差t5，不可逆損失少。443復(fù)疊式制冷機(jī)的啟動(dòng)與膨脹容器啟動(dòng)為防止低溫級(jí)排壓過(guò)高，先啟動(dòng)高溫級(jí)，使中間溫度降低。膨脹容器 接于低溫級(jí)壓縮機(jī)排氣管處。作用：防止低溫級(jí)系統(tǒng)壓力過(guò)高。啟動(dòng)時(shí)，若排壓過(guò)高，排氣旁通入膨脹容器。停機(jī)時(shí)，低溫制冷劑全部氣化，部分進(jìn)入膨脹容器。大系統(tǒng)：停機(jī)時(shí)高溫級(jí)間歇運(yùn)行或?qū)⒌蜏刂评鋭┮夯槿脘撈看娣?。容積計(jì)算：制冷系統(tǒng)制冷劑流量qm.x+膨脹容器內(nèi)制冷劑質(zhì)量qv.p / vx =制冷系統(tǒng)+膨脹容器內(nèi)制冷劑質(zhì)量（q