雙級壓縮制冷裝置中間壓力的確定

1、    雙級壓縮制冷裝置中間壓力的確定            作者：吳春江時間：2007-11-24 14:13:00                     摘要：隨著制冷技術(shù)的發(fā)展，對于用冷量大的系統(tǒng)采用單機雙級壓縮制冷裝置已不是最佳方

2、案，而采用單機配打雙級壓縮制冷裝置得到越來越廣泛的應用。本文主要介紹雙級壓縮制冷過程中間壓力對制冷系數(shù)的影響，從而為設(shè)計單機配打雙級壓縮制冷裝置時，合理的選擇中間壓力提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：制冷工況 蒸發(fā)壓力 冷凝壓力  0、引言隨著我國國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展，雙級壓縮制冷技術(shù)已在國防、科研、化工、醫(yī)院、食品等建筑中廣泛應用，從而使國民經(jīng)濟和社會發(fā)展用于制冷技術(shù)方面的能耗逐年增長。一些單位或工廠企業(yè)使用雙級壓縮制冷技術(shù)面越來越廣，而對于單機配打雙級壓縮制冷裝置設(shè)計使用過程中的通常是簡單選擇中間溫度，也因為目前國內(nèi)、外對于雙級壓縮制冷中間溫度沒有系統(tǒng)的標準，實際運行過程中具有一定的隨意性，從而

3、導致雙級壓縮冷凍機經(jīng)常不處于最大制冷系數(shù)的工況下工作，影響整套設(shè)備的制冷效果，不利于節(jié)能要求。我國的節(jié)約能源法中指出，節(jié)能是指加強用能的管理，采取技術(shù)可行、經(jīng)濟合理以及環(huán)境和社會可以承擔的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源。節(jié)能還包括再生能源和新能源的開發(fā)利用。節(jié)能對于我國現(xiàn)代化建設(shè)來說，具有更重大的意義。目前，全國各地電力十分緊張，但所需能量也在迅速增長。由此要求我們制冷專業(yè)人員在設(shè)計、施工到運行管理的各個環(huán)節(jié)中都應通力合作，才能實現(xiàn)節(jié)能的目的。1、雙級壓縮制冷系統(tǒng)的基本類型及制冷經(jīng)濟技術(shù)指標兩級壓縮制冷機是將壓縮過程分為兩次來實現(xiàn)，系將來自蒸發(fā)器壓為

4、為Pe的低壓制冷劑蒸氣先用低壓壓縮機(或壓縮機的低壓級)壓縮到中間壓力Pm，然后再用高壓壓縮機(或壓縮機的高壓級)壓縮到冷凝壓力Pc。因此，它需要用兩臺壓縮機(或使用雙級壓縮機)?，F(xiàn)在，對于活塞式和螺桿式壓縮機，大多是選用單級壓縮機組合成兩級壓縮制冷機，而不專門針對兩級壓縮制冷的要求設(shè)計和生產(chǎn)高壓及低壓壓縮機。1.1 雙級壓縮制冷系統(tǒng)的基本類型T-S圖： P-S圖；。T-S圖： P-S圖：； 。T-S圖： P-S圖：； 。T-S圖： P-S圖：； 。2、中間壓力Pm（或中間溫度Tm）對制冷系數(shù)的影響兩級壓縮制冷系統(tǒng)設(shè)計過程中，首先要確定中間壓力。正確而合理的選擇中間壓力，可使制冷循環(huán)具有較高的

5、經(jīng)濟性。在蒸發(fā)壓力Pe和冷凝壓力Pc已給定的情況下，兩級壓縮制冷循環(huán)的中間壓力Pm（或中間溫度Tm）對循環(huán)的經(jīng)濟性、壓縮機的容量和功率都具有一定的影響，因此合理地確定中間壓力Pm（中間溫度Tm）是壓縮機計算過程中的一個重要環(huán)節(jié)。反過來，在在蒸發(fā)壓力Pe和冷凝壓力Pc已給定的情況下，必然對應有一個最佳的中間壓力Pm（中間溫度Tm），滿足使壓縮機制冷系統(tǒng)處于最大制冷系數(shù)條件下工作的中間壓力Pm（中間溫度Tm）。這一點對于無級能量調(diào)節(jié)的螺桿壓縮機組，可以通過微調(diào)制冷壓縮機的能量調(diào)節(jié)來調(diào)整中間壓力Pm（中間溫度Tm），使其穩(wěn)定于最佳中間壓力Pm（中間溫度Tm）條件下工作。也就使制冷裝置經(jīng)常處于最大制冷

6、系數(shù)的狀態(tài)下工作。2.1 對于冷凝溫度保持恒定而蒸發(fā)溫度發(fā)生變化時。這種變工況不但出現(xiàn)在一些蒸發(fā)溫度可以調(diào)節(jié)的試驗用低溫制冷裝置中，而且常出現(xiàn)在任何兩級壓縮制冷機的熱態(tài)啟動過程中。在這樣的情況下，不但制機的制冷量、耗功和制冷系數(shù)要發(fā)生變化，中間壓力和高、低壓壓縮機的壓力比也要發(fā)生變化。下圖為一臺活塞式兩級壓縮氨制冷機冷凝溫度不變時的工作壓力和壓力比隨蒸發(fā)溫度的變化關(guān)系。由圖可知，兩級壓縮制冷機的工況變動時的一些特性： 隨著te的升高，壓力pc和pm都有不斷升高，但pm升高得快； 隨著te的升高，壓力比H和L都不斷下降，但H下降快； 隨著te的升高，壓力差（pc-pm）減小，（pm-pe）先逐漸

7、增大而后逐漸減小。上述分析和結(jié)論雖然是依據(jù)個別情況得出，但定性地說，它表達了雙級壓縮制冷機的共同特性。2.2 由于季節(jié)性的影響蒸發(fā)溫度不變而冷凝溫度變化。這種情況用戶用冷溫度要求恒定，而冷凝溫度通常隨季節(jié)性的變化而發(fā)生變化。如某化工企業(yè)有一套單機配打中間完全冷卻雙級壓縮氨制冷裝置冬、夏運行工況分別為：夏季運行工況為-45/+45；冬季運行工況為-45/+35。經(jīng)計算，理論上分析冬季工況和夏季工況不同中間溫度對制冷系數(shù)的變化關(guān)系列表如下：夏季工況（-45/+45）冬季工況（-45/+35）中間溫度（）制冷系數(shù)（）中間溫度（）制冷系數(shù)（）+51.945424452-42.12532871+41.9

8、45548523-52.125861099+31.945652691-62.126242245+21.945681634-72.126889182+11.945689588-82.1269656701.947434317-92.127067852-11.945200995-102.127195498-21.944867827-112.127048566-31.944291352-122.126926035-41.9440211-132.126827671-51.943451447-142.126753248-61.942746809-152.126401621由上表可知該套雙級壓縮制冷機的夏季

9、運行工況最佳中間溫度約為0，而冬季運行工況最佳中間溫度約為-10。3、兩級壓縮制冷循環(huán)中間壓力的選擇在選擇中間壓力之前，先確定循環(huán)的型式和采用的制冷劑。通常在兩級壓縮中采用的制冷劑為R717，R22，R12，R502等。當確定了循環(huán)型式、制冷劑種類、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度以及制冷量之后，再確定循環(huán)的中間壓力并計算循環(huán)的各項性能指標。中間壓力的選擇有以下三種情況.1 在設(shè)計任務(wù)中已經(jīng)規(guī)定了中間溫度這種情況下中間壓力已經(jīng)確定，無其它選擇余地。如在有中間壓力蒸發(fā)器的兩級壓縮制冷系統(tǒng)中，如下圖制冷循環(huán)裝置：A低壓級蒸發(fā)器 B低壓壓縮機 C中間冷卻器 D高壓壓縮機 E冷凝器 F中間壓力蒸發(fā)器 G節(jié)流閥3.2

10、 具有中間壓力蒸發(fā)器的兩級壓縮制冷機已知一個蒸發(fā)溫度和一個冷凝溫度，要求出最佳中間壓力，并根據(jù)這一中間壓力確定高壓級和低壓級壓縮機的理論輸氣量。這種情況對于生產(chǎn)廠家在設(shè)計制造單機配打兩級壓縮制冷機中具有現(xiàn)實的意義。此時循環(huán)的中間壓力按制冷系數(shù)最大這一原則確定。由于循環(huán)的型式不同，制冷系數(shù)的表達式也不同，同時制冷系數(shù)都是以焓值表示的，而制冷劑的焓值與壓力、溫度之間又有相當復雜的關(guān)系，因此用試湊法或圖解法求中間溫度較為方便。具體步驟是先選取幾個不同的中間溫度1，2，3，算出相應的制冷系數(shù)1，2，2，（采用E電子表格可以方便計算）然后畫在以和為坐標的圖上。連接這些點，形成一條光滑曲線，找出對應于的最佳中間溫度，查制冷劑的熱力性質(zhì)表即可得最佳中間壓力。此方法也可先選取幾個不同的中間壓力Pm，畫出Pm與的曲線。對應于的即為最佳中間壓