第四章 兩級壓縮

第四章兩級壓縮和復(fù)疊式制冷循環(huán)本章的重點：掌握雙級制冷循環(huán)型式掌握中間壓力確定的方法掌握制冷循環(huán)熱力計算的步驟§4.1概述單級蒸氣壓縮制冷機，當采用中溫制冷劑時，蒸發(fā)溫度只能達到－20℃～－35℃左右。工質(zhì)選定后，其冷凝壓力、蒸發(fā)壓力由冷凝溫度和蒸發(fā)溫度決定。當冷凝壓力升高或蒸發(fā)壓力降低時，壓縮機的壓力比將增大。由于壓縮機余隙容積的存在，壓力比提高后，壓縮機回行時，余隙內(nèi)的氣體膨脹后占據(jù)的體積△V1大；且壓比越大，△V1越大，壓縮機實際吸氣量減少。中小型活塞式單級制冷壓縮機設(shè)計與使用條件規(guī)定：NH3

最大壓差1.6MP

最高排氣溫度150℃R22最大壓差1.6～1.8MP

最高排氣溫度145℃一．采用多級壓縮的原因

1.壓縮機的最大壓差是其受力零件強度計算的依據(jù)。如果在運行時，壓力差超過規(guī)定的數(shù)值，將會引起壓縮機零部件的損壞。2．壓縮機壓力比也有一定的限制。如果壓力比過高，會帶來如下影響：(1)壓力比過大時，壓縮機的排氣溫度過高；排氣溫度升高，將使壓縮機氣缸壁上的潤滑油變稀，潤滑條件變壞；當排氣溫度接近潤滑油的閃點溫度時，會使部分潤滑油碳化；會使吸入的制冷劑蒸氣吸熱較多，導(dǎo)致容積效率下降。（2）當活塞回行時，氣缸余隙容積中的蒸氣膨脹后體積過大，因而，使壓縮機的容積系數(shù)減少。當pk與p0之差（pk與p0之比）達到一定值時，壓縮機的容積系數(shù)λV為零（ΔV1=Vg）。此時，壓縮機的氣缸中不再吸入新的制冷劑蒸氣，只是氣缸余隙容積中殘留的制冷劑壓縮與膨脹，制冷量為零。單級壓縮循環(huán)所能達到的最低溫度是有一定限制的，如要獲得更低的溫度必須采用多級壓縮。3與4在同一膨脹線上，假設(shè)膨脹指數(shù)m為定值，略去排氣過程的壓力損失△P2,可寫成相對余隙容積C與壓縮機結(jié)構(gòu)、工藝水平有關(guān)。m多變指數(shù)，隨制冷劑種類，氣缸冷卻情況而定。一般：NH3m=1.10～1.15氟：m=1.0～1.05例4-1：一臺壓縮機，制冷劑R22，c=0.048,m=1.04,tk=40℃,求最低蒸發(fā)溫度。解：當達到最低蒸發(fā)溫度時，λV=0，tk=40℃,Pk=15.34bar∴P0=Pk/24.7=0.621bar,查得：t0=-50.5℃（3）液體制冷劑節(jié)流引起的損失增加，使循環(huán)的經(jīng)濟性下降。當蒸發(fā)溫度較低時，節(jié)流損失增大。∵X5’>X5,q0’<q0,v1’>v1,qv’<qvw0’>w0∴Q0↓,ε0(cop)↓綜合上述原因，單級制冷壓縮機所能達到的最低蒸發(fā)溫度是有限制的，要想獲得更低的溫度，就需要采用雙級壓縮或復(fù)疊式制冷機。二．單級循環(huán)壓縮機壓力比的要求NH3：氨制冷劑的絕熱指數(shù)較大，排氣溫度較高，因此，氨單級壓縮機的壓力比一般不超過8；氟里昂：氟里昂制冷劑的絕熱指數(shù)較小，但從經(jīng)濟性考慮，其單級壓縮機的壓力比一般不超過10。三．單級壓縮的最低蒸發(fā)溫度制冷劑冷凝溫度（℃）R717R22R134aR152aR29030－25－37－32－34－4035－22－34－29－30－3740－20－31－25－28－3550/－25－20－21－29四．兩級壓縮制冷循環(huán)的類型兩級壓縮制冷循環(huán)按其制冷劑節(jié)流和冷卻方式可分為：中間不完全冷卻兩級壓縮一級節(jié)流制冷循環(huán)中間完全冷卻中間不完全冷卻兩級壓縮兩級節(jié)流制冷循環(huán)中間完全冷卻兩級壓縮制冷循環(huán)是指將制冷劑從蒸發(fā)壓力壓縮到冷凝壓力，需要經(jīng)過兩次壓縮；首先通過低壓級壓縮機將制冷劑蒸氣從蒸發(fā)壓力壓縮到中間壓力再通過高壓級壓縮機將制冷劑蒸氣從中間壓力繼續(xù)壓縮到冷凝壓力。兩級（兩次）節(jié)流是指制冷工質(zhì)液體從冷凝壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓力，要先后經(jīng)過兩個節(jié)流閥。由冷凝壓力節(jié)流到中間壓力，再從中間壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓力。一級節(jié)流是指制冷工質(zhì)液體從冷凝壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓力，只經(jīng)過一個節(jié)流閥。由冷凝壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓力中間完全冷卻：是指低壓級壓縮機排出的氣體被冷卻成中間壓力下的干飽和蒸氣。此時高壓級壓縮機吸入的氣體為飽和蒸氣。中間不完全冷卻：是指低壓級壓縮機排出的氣體的溫度下降了，但未被冷卻到中間壓力下的干飽和蒸氣，即高壓級壓縮機吸入的氣體為過熱蒸氣?！?．2一級節(jié)流、中間冷卻的兩級壓縮循環(huán)低壓級壓縮機排氣直接送到高壓級壓縮機，過程為1-2-4’，排氣溫度將過高。為降低排氣溫度，將低壓級壓縮機的排氣冷卻，再進入高壓級壓縮機。①排氣溫度下降（T4’>T4）；②節(jié)省一部分壓縮功△W。兩級壓縮循環(huán)與一級壓縮循環(huán)比較：①增加了一臺壓縮機；高壓級壓縮機和低壓級壓縮機，或采用單機雙級壓縮機。②增加中間冷卻器，用以降低低壓級壓縮機排氣溫度。一．一級節(jié)流、中間完全冷卻兩級壓縮循環(huán)

1.進蒸發(fā)器的制冷劑液體不進入中間冷卻器①循環(huán)的流程圖與工作過程工作過程：從冷凝器中流出的狀態(tài)為5點的大部分高壓液體，經(jīng)節(jié)流閥F節(jié)流降壓后（0點），進入蒸發(fā)器中，在蒸發(fā)器中吸收熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的低壓冷劑蒸氣（1點）被低壓級壓縮機吸入，壓縮為中間壓力下的過熱蒸氣（2點），排至中間冷卻器，在中間冷卻器中被冷卻到中間壓力下的飽和氣體（3點），進入高壓級壓縮機，在高壓壓縮機中被壓縮到冷凝壓力（4點），排至冷凝器，冷凝成為狀態(tài)5點的高壓液體；另一小部分5點的高壓液體經(jīng)節(jié)流閥G進入中間冷卻器，在其中吸收低壓級排氣的熱量。②將循環(huán)表示在壓—焓（lgp-h）圖和

溫—熵(T-S)圖上壓—焓圖溫—熵(T-S)圖

圖中1—2：低壓壓縮機的壓縮過程；

2—3：低壓級排氣在中間冷卻器中的冷卻過程；

3—4：高壓級壓縮機的壓縮過程；

4—5：高壓氣體在冷凝器中的冷卻、冷凝過程；

5—6：高壓液體經(jīng)節(jié)流閥進入中間冷卻器的節(jié)流過程；

6—3：中壓制冷劑在中間冷卻器中的蒸發(fā)過程；

5—0：高壓液體經(jīng)節(jié)流閥進入蒸發(fā)器的節(jié)流過程；0—1：制冷劑低壓液體在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程；③.經(jīng)濟性分析：比較循環(huán)1-2-3-4-5-6-0-1

與循環(huán)1-2-4’-5-0-1：a)循環(huán)1-2-4’-5-0-1低壓壓縮機的排氣直接進入高壓級壓縮機，壓縮過程分兩次完成，即：1—2和2—4’。b)循環(huán)1-2-3-4-5-6-0-1低壓級壓縮機的排氣先進入中間冷卻器，再進入高壓級壓縮機。高壓級壓縮機吸入的制冷劑是中間壓力下的飽和氣體。循環(huán)1-2-3-4-5-6-0-1高壓級壓縮機的排氣溫度降低了。例4-2：分別比較R717與R22兩種制冷劑，t0=-40℃，tk=40℃，中間溫度tm=-6℃時，循環(huán)a1-2-3-4-5-6-0-1與循環(huán)b1-2-4’-5-0-1的經(jīng)濟性。解：氨

pk=1556.7kPap0=71.59kPapm=341.64kPah1(kJ/kg)h2(kJ/kg)h3(kJ/kg)h4(kJ/kg)h4’(kJ/kg)h5=h6=h0(kJ/kg)1405.88716201451.51316701900390.247無中間冷卻：

有中間冷卻：

假定流經(jīng)低壓級的制冷劑質(zhì)量為1㎏，注液量為y㎏。熱平衡：兩個循環(huán)相比：氨制冷劑采用中間完全冷卻循環(huán)，經(jīng)濟性是提高的。

R22：pk=1533.5kPap0=104.95kPapm=407.23kPah1(kJ/kg)h2(kJ/kg)h3(kJ/kg)h4(kJ/kg)h4’(kJ/kg)h5=h6=h0(kJ/kg)388.609425403.114438460249.686無中間冷卻：

有中間冷卻：

假定流經(jīng)低壓級的制冷劑質(zhì)量為1㎏，注液量為y㎏。熱平衡：需要注入的液體量：高壓級流量：兩個循環(huán)相比：氟利昂制冷劑采用中間完全冷卻循環(huán)，經(jīng)濟性是下降的。結(jié)論：氨制冷劑采用中間完全冷卻循環(huán)、氟里昂制冷劑采用中間不完全冷卻循環(huán)。④.高低壓級流量比由中冷器熱平衡：∴由上式可以看出高壓級制冷劑流量大于低壓級制冷劑流量。高壓級壓縮機吸入的是：a.低壓壓縮機排氣；b.經(jīng)節(jié)流閥產(chǎn)生的閃發(fā)氣體；c.在中間冷卻器中蒸發(fā)了的制冷工質(zhì)蒸氣。

例4-3某制冷循環(huán)的流程圖如圖示，已知R717的蒸發(fā)溫度為-40℃，低壓壓縮機吸入的是飽和氣體，壓縮至壓力為315.56kPa，節(jié)流前液體的溫度為32℃，壓力為1352.5kPa。已知制冷量Q0為80kW。試確定1）高壓級壓縮機吸氣時的容積流量；2）若無中間冷卻器時，高壓級壓縮機吸氣時的容積流量。解：1）將循環(huán)表示在lgp-h圖上2）確定各點狀態(tài)t0=－40℃P0=71.59kPatM=－8℃PM=315.56kPatk=35℃Pk=1352.56kPa點號P(KPa)t(℃)h(kJ/kg)v(m3/kg)171.59－401405.8872315.5616000.483315.56－81449.3960.38641352.56166051352.5632352.5043)低壓級流量

(kg/s)高壓級流量（kg/s）4）有中冷器時高壓級吸氣的容積流量qv3

(m3/s)5)無中冷器時高壓級吸氣的容積流量qV2

（m3/s）無中間冷卻器時高壓級吸氣的容積流量qV2比有中間冷卻器時大11%。本循環(huán)特點：制冷劑液體節(jié)流損失大，使系統(tǒng)的制冷量下降。為了提高一級節(jié)流循環(huán)的經(jīng)濟性，采用高壓液體過冷的循環(huán)。2.進蒸發(fā)器的制冷劑液體進入中間冷卻器①．循環(huán)的流程圖與工作過程工作過程：從高壓級排出的氣體進入冷凝器中，冷凝后的液體分成兩路，一路經(jīng)節(jié)流閥A進入中冷器，另一路經(jīng)盤管在中間冷卻器中被冷卻后，經(jīng)節(jié)流閥B，成為壓力為P0的濕蒸氣進入蒸發(fā)器中，在蒸發(fā)器中低壓液體吸熱蒸發(fā)成為低壓蒸氣后，被低壓壓縮機吸入，壓縮成為中間壓力的過熱蒸氣排至中間冷卻器，被其中的液體所冷卻，成為中間壓力下的飽和蒸氣，與中間冷卻器中的液體吸熱而蒸發(fā)的氣體一同進入高壓級壓縮機，壓縮成為冷凝壓力下的過熱蒸氣，進入冷凝器，如此循環(huán)。②．將循環(huán)表示在壓—焓（lgp-h）圖和

溫—熵(T-S)圖上循環(huán)各過程：1-2：低壓壓縮機的壓縮過程；2-3：低壓級排氣在中間冷卻器中的冷卻過程；3-4：高壓級壓縮機的壓縮過程；4-5：高壓氣體在冷凝器中的冷卻、冷凝過程；5-6：小部分高壓液體經(jīng)節(jié)流閥進入中間冷卻器的節(jié)流過程（PK→Pm）；

6-3：中壓制冷劑在中間冷卻器中的蒸發(fā)過程；

5-7：高壓液體在中間冷卻器的盤管中的冷卻過程；

7-0：高壓液體經(jīng)節(jié)流閥進入蒸發(fā)器的節(jié)流過程(PK→P0)；0-1：制冷劑低壓液體在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程；③．高低壓級流量比由中冷器熱平衡：④．制冷機的性能指標1）單位制冷量（kJ/kg）2)低壓級制冷劑循環(huán)量（㎏/s）3)低壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）4)低壓級壓縮機理論功率（kW）5）高壓級制冷劑循環(huán)量

（kg/s）6）高壓級壓縮機理論比功

（kJ/kg）7）高壓級壓縮機理論功率（kW）8)理論循環(huán)的性能系數(shù)（制冷系數(shù)）⑤．比較無“液體再過冷”與具有“液體再過冷”循環(huán)具有“液體再過冷”的循環(huán)1-2-3-4-5-6-7-0-1，比無“液體再過冷”的循環(huán)1-2-3-4-5-6-0’-1，單位制冷量增加了Δq0，經(jīng)濟性是否提高？比較制冷系數(shù)：有“液體再過冷”循環(huán)無“液體再過冷”循環(huán)有“液體再過冷”循環(huán)的制冷系數(shù)中的分子和分母都增加了，其經(jīng)濟性比無“液體再過冷”循環(huán)高。t7越接近中間溫度，即溫差越小，液體過冷度越大，制冷系數(shù)增加愈多。Δt—盤管的端部溫差；Δt一般取3～8℃。二.一級節(jié)流中間不完全冷卻兩級壓縮循環(huán)1.循環(huán)流程圖與工作過程適用工質(zhì)：氟里昂工作過程：從高壓級排出的氣體進入冷凝器中，冷凝后的液體分成兩路，一路經(jīng)節(jié)流閥G進入中冷器，另一路經(jīng)盤管在中間冷卻器中冷卻后，經(jīng)節(jié)流閥F，成為壓力為P0的濕蒸氣進入蒸發(fā)器中，在蒸發(fā)器中低壓液體吸熱蒸發(fā)成為低壓蒸氣后，進入低壓壓縮機，在壓縮機中被壓縮成為中間壓力的過熱蒸氣，與在中間冷卻器中吸熱蒸發(fā)的中壓飽和蒸氣混合后進入高壓級壓縮機中，壓縮為高壓蒸氣后排出，如此循環(huán)。2．將循環(huán)表示在壓—焓（lgp-h）圖

和溫—熵(T-S)圖上3.高低壓級流量比及混合后焓值求高壓級流量：中間冷卻器熱平衡：混合狀態(tài)熱平衡：4．制冷機的性能指標1）單位制冷量（kJ/kg）2)低壓級制冷劑循環(huán)量（㎏/s）3)低壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）4)低壓級壓縮機理論功率（kW）5）高壓級制冷劑循環(huán)量

kg/s6）高壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）7）高壓級壓縮機理論功率

（kW）8)制冷系數(shù)

三.實際雙級系統(tǒng)流程圖實際系統(tǒng)中，對于蒸發(fā)溫度較低的氟系統(tǒng)，采用了回?zé)崞?。從中間冷卻器中出來的制冷劑液體，與從蒸發(fā)器中出來的制冷劑蒸氣進行熱交換。采用回?zé)崞鞯膬?yōu)點：①使液體溫度下降，減小節(jié)流后的干度，節(jié)流的不可逆損失??；②出蒸發(fā)器的蒸氣過熱，可減少有害過熱；③提高低壓級壓縮機的吸氣溫度，可改善壓縮機的潤滑條件，并避免在壓縮機汽缸外表面結(jié)霜；④使活塞式壓縮機的容積效率有所改善。例4-4：制冷系統(tǒng)采用一級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)，制冷劑R134a，蒸發(fā)溫度-40℃，出蒸發(fā)器制冷劑有5℃過熱，經(jīng)回?zé)崞鬟^熱20℃，中間冷卻器有5℃的端部溫差，中冷器出來的飽和蒸氣溫度為-10℃，冷凝溫度為30℃，制冷量Q0=60kW。試求：該循環(huán)的性能指標。解：1.將循環(huán)表示在lgp-h圖上2.確定各狀態(tài)點參數(shù)p0=52kPat0=-40℃pm=201kPatm=-10℃pk=771kPatk=30℃點號壓力（kPa）溫度（℃）焓值（kJ/kg）比容（m3/kg152450.4222012627057713090.56’201-10241.87771-542.5877122.53201263.20.124771602958點：

h8=22.5kJ/kg3點：

h3=263.2kJ/kg3．計算性能指標1）單位制冷量

（kJ/kg）2)低壓級制冷劑循環(huán)量（㎏/s）3)低壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）4)低壓級壓縮機理論功率（kW）5）高壓級制冷劑循環(huán)量（kg/s）6）高壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）7）高壓級壓縮機理論功率（kW）8)制冷系數(shù)§4．3兩級節(jié)流中間冷卻的兩級壓縮循環(huán)一．兩級節(jié)流中間完全冷卻的兩級壓縮循環(huán)1.循環(huán)的流程圖與工作過程工作過程：在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的低壓飽和蒸氣，進入低壓壓縮機中，被壓縮到中間壓力下的過熱蒸氣，進入中間冷卻器中，被其中的制冷劑液體冷卻到飽和蒸氣，進入高壓壓縮機中，繼續(xù)被壓縮到冷凝壓力，高壓壓縮機排出的過熱蒸氣進入冷凝器中，被冷凝成為液體，高壓液體經(jīng)第一節(jié)流閥G節(jié)流到中間壓力，進入中冷器，節(jié)流過程產(chǎn)生的閃發(fā)氣體、中間冷卻器中的液體吸收低壓級壓縮機排氣的熱量而蒸發(fā)的氣體及被冷卻后的低壓級排氣，一同進入高壓級壓縮機，而中間冷卻器中的大部分液體，經(jīng)第二節(jié)流閥F節(jié)流到蒸發(fā)壓力(p0)，并進入蒸發(fā)器中制取冷量，如此不斷循環(huán)。

進入高壓級壓縮機的氣體：①低壓壓縮機的排氣；②第一次節(jié)流后產(chǎn)生的飽和蒸氣；③中冷器中制冷劑液體冷卻低壓級壓縮機排氣而蒸發(fā)的飽和氣體。2.將循環(huán)表示在lgp-h圖上：3.高低壓級循環(huán)量之比中冷器熱平衡：4．制冷機的性能指標1）單位制冷量（kJ/kg）2)低壓級制冷劑循環(huán)量（㎏/s）3)低壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）4)低壓級壓縮機理論功率（kW）5）高壓級制冷劑循環(huán)量kg/s

6）高壓級壓縮機理論比功kJ/kg7）高壓級壓縮機理論功率kW8）理論性能系數(shù)（制冷系數(shù)）二．兩級節(jié)流中間不完全冷卻的兩級壓縮循環(huán)1.循環(huán)的流程圖與工作過程：工作過程：在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的低壓飽和蒸氣(p0)，進入低壓壓縮機中，被壓縮到中間壓力(pm)下的過熱蒸氣，與中間冷卻器中出來的中壓飽和氣體在管路中混合后，一起進入高壓壓縮機，繼續(xù)被壓縮到冷凝壓力(pk)，高壓壓縮機排出的過熱蒸氣進入冷凝器中，被冷凝成為液體，經(jīng)第一節(jié)流閥G節(jié)流到中間壓力(pm)，進入中冷器，節(jié)流過程產(chǎn)生的閃發(fā)氣體進入高壓級壓縮機，中間冷卻器中的液體，經(jīng)第二節(jié)流閥F節(jié)流到蒸發(fā)壓力(p0)，并進入蒸發(fā)器中制取冷量，如此不斷循環(huán)。2.將循環(huán)表示在lgp-h圖上：3.流量比及混合后焓值：流量比：混合后焓值：4．制冷機的性能指標1）單位制冷量（kJ/kg）2)低壓級制冷劑循環(huán)量（㎏/s）3)低壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）4)低壓級壓縮機理論功率（kW）5）高壓級制冷劑循環(huán)量kg/s

6）高壓級壓縮機理論比功kJ/kg7）高壓級壓縮機理論功率kW8）理論性能系數(shù)（制冷系數(shù)）

該循環(huán)常用于空調(diào)用離心式或螺桿式冷水機組以及渦旋式空氣源熱泵機組。中間冷卻器在此又稱為閃發(fā)蒸氣分離器。既降低了二級壓縮機排氣溫度，又降低了二級壓縮機進口的蒸氣溫度和比容，從綜合性能上看降低了壓縮機的功耗，故也稱閃發(fā)蒸氣分離器為“經(jīng)濟器”；對于離心式、螺桿式和渦旋式制冷壓縮機而言，因其可以比較方便地進行中間抽氣，實現(xiàn)雙級循環(huán)，故這類循環(huán)也有稱作中間補氣制冷循環(huán)。三．兩級節(jié)流與一級節(jié)流比較1.經(jīng)濟性采用兩級節(jié)流循環(huán)，增加Δq0，而耗功相同，所以制冷系數(shù)提高。2.一級節(jié)流循環(huán)制冷系數(shù)較低的原因由于中間冷卻器盤管具有端部溫差，而使q0減小，且Δt越小，一級節(jié)流的制冷系數(shù)越接近兩級節(jié)流循環(huán)，當Δt=0時，ε0相等。通常取：Δt=3～5℃3.采用兩級節(jié)流時，中間冷卻器應(yīng)靠近蒸發(fā)器。因為從中間冷卻器中出來的液體是飽和液體，流動中有阻力損失，會產(chǎn)生閃發(fā)氣體，減小進入膨脹閥的液體量，會存在供液不足的現(xiàn)象。因此，一級節(jié)流應(yīng)用較多。4.采用一級節(jié)流的優(yōu)點：①可依靠高壓液體本身的壓力，供液到較遠的距離或冷庫的高層庫房；②高壓液體不與中間冷卻器中的液體接觸，這樣可以減少將潤滑油（低壓壓縮機排氣帶入的）帶到蒸發(fā)器去的機會；③蒸發(fā)器與中間冷卻器分別供液，便于調(diào)節(jié)?！?．4兩級壓縮制冷循環(huán)的熱力計算熱力計算的目的：為了進行制冷機的產(chǎn)品設(shè)計和選型設(shè)計。先確定：①制冷劑的選擇；②循環(huán)型式的選擇；③循環(huán)的工作參數(shù)的確定。一.制冷劑的選擇兩級壓縮制冷機使用中溫制冷劑，通常使用R717、R22、R290等。

R717一般用于大型的工業(yè)制冷系統(tǒng)。二.循環(huán)型式節(jié)流型式一般采用一級節(jié)流；R717選擇中間完全冷卻循環(huán)；R22、R290選擇中間不完全冷卻循環(huán)。三.循環(huán)工作參數(shù)的確定蒸發(fā)溫度t0和冷凝溫度tk的確定方法，在單級循環(huán)中已敘述。兩級壓縮特有的工作參數(shù)是中間壓力和中間溫度。確定中間壓力有兩種情況：①Q(mào)0已知，從循環(huán)的計算出發(fā)去確定中間壓力；（選配壓縮機）②已經(jīng)選配好壓縮機，通過計算去確定中間壓力。1.對第一種情況，確定中間壓力的原則，一般是根據(jù)運行經(jīng)濟性最好，即制冷系數(shù)最大來確定中間壓力。此時中間壓力稱最佳中間壓力。方法：A.按比例中項確定：步驟：1）.按比例中項確定中間壓力

2）.在該tm(pm)值上下選取幾個溫度值；3）.對每一個tm值進行循環(huán)的熱力計算，求得ε0(cop0)；4）.繪制ε0=f(tm)曲線，找到ε0max值所對應(yīng)的中間溫度，即為所求。B．工質(zhì)R717可查拉賽圖，由t0、tk交點查得pm；也可以按公式確定：2.對第二種情況：當壓縮機選定時，高低壓級的容積比就已確定，通常為1∶2～1∶3，如四缸的壓縮機，高壓級為一個氣缸，低壓級為三個氣缸。壓縮機已知，則壓縮機的理論輸氣量為定值容積比定值中間壓力確定方法：1）.按一定間隔選擇若干個中間溫度，然后計算出不同中間溫度下的理論輸氣量的比值ξ；2）.繪制ξ=f(tm)曲線，在圖上找到ξ=給定值的水平線，求出對應(yīng)的中間溫度。這個中間壓力（中間溫度）不一定是最佳的。四.熱力計算

目的：通過熱力計算求出循環(huán)的性能指標，各個熱交換器的熱負荷，壓縮機的輸氣量及功率（Q0已知）或制冷量（當壓縮機已知）。實際循環(huán)的熱力計算步驟：（以一級節(jié)流中間完全冷卻為例）（假設(shè)Q0已知）1）單位制冷量

（kJ/kg）2)低壓級壓縮機理論比功

（kJ/kg）3)低壓級制冷劑循環(huán)量

（㎏/s）4)低壓級壓縮機理論輸氣量5）低壓級壓縮機理論功率

6)低壓級壓縮機指示功率

（kW）7)低壓級壓縮機軸功率（kW）

8)低壓級壓縮機排氣焓值（kJ/kg）9）高壓級制冷劑循環(huán)量（kg/s）

10）高壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）11)高壓級壓縮機理論輸氣量

（）12）高壓級壓縮機理論功率（kW）13)高壓級壓縮機指示功率（kW）14)高壓級壓縮機軸功率（kW）15）高壓級壓縮機排氣焓值（kJ/kg）16)理論制冷系數(shù)

17）理論輸氣量比18）冷凝器熱負荷

(kW)19)軸功率制冷量（實際制冷系數(shù)）根據(jù)qVhG與qVhD選配壓縮機。例：某冷庫在擴建中需要增加一套兩級壓縮制冷機，其工作條件如下：制冷量Q0=150kW；制冷劑為R717；冷凝溫度tk=40℃無過冷；蒸發(fā)溫度t0=－40℃；管路有害過熱Δt=5℃。試進行熱力計算并選配適宜的壓縮機。解：1.循環(huán)型式工質(zhì)是氨，所以選用一級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)。2．將循環(huán)表示在壓-焓圖上3.根據(jù)給定的條件確定一些工作參數(shù)Pk=1.557MPaP0=0.0716MPah5=390.247kJ/kgh1=1405.887kJ/kgh1’=1418kJ/kgv1’=1.584.確定中間溫度和壓力

查得tm’=-6.5℃在-6.5℃上下取若干個數(shù)值，-2、-4、-6、-8、-10℃，分別計算ε0，取中間冷卻器的端部溫差t7-tm=3℃按制冷系數(shù)最大確定中間溫度。tm(℃)pm(Mpa)h3(kJ/kg)h7(kJ/kg)h2(kJ/kg)h4(kJ/kg)ε0-20.3991455.505204.7541656.6771658.7672.329-40.3691453.55195.2491644.2871667.1372.345-60.3421451.515185.7611631.5571677.6072.340-80.3161449.396176.2931618.9871688.0752.327-100.2911447.201166.8641606.4371698.5192.317可見制冷系數(shù)在-4～-6℃最大。取tm=-5℃，pm=0.355Mpa。各狀態(tài)點的參數(shù)為：tm（℃）pm

(Mpa)h3(kJ/kg)h7=h8(kJ/kg)h2(kJ/kg)h4(kJ/kg)V3(m3/kg)-50.3551452.54190.511637.921672.370.3455．熱力計算1）單位制冷量（kJ/kg）2)低壓級壓縮機理論比功

（kJ/kg）3)低壓級制冷劑循環(huán)量

（㎏/s）4)低壓級壓縮機理論輸氣量(取λD=0.65)5）低壓級壓縮機理論功率

6)低壓級壓縮機指示功率(?。?/p>

7)低壓級壓縮機軸功率（取）

8)低壓級壓縮機排氣焓值（kJ/kg）9）高壓級制冷劑循環(huán)量（kg/s）

10）高壓級壓縮機理論比功（kJ/kg）11)高壓級壓縮機理論輸氣量（?。?/p>

（）12）高壓級壓縮機理論功率（kW）13)高壓級壓縮機指示功率（取）（kW）14)高壓級壓縮機軸功率（?。╧W）15）高壓級壓縮機排氣焓值（kJ/kg）16)理論制冷系數(shù)

17）理論輸氣量比18）冷凝器熱負荷

(kW)19)軸功率制冷量（實際制冷系數(shù)）根據(jù)qVhG與qVhD選配壓縮機。6．選配壓縮機由qVhG=0.082查壓縮機樣本，選擇12.54A(4AV12.5)，理論輸氣量為0.079；qVhD=0.3查壓縮機樣本，選擇178A(8AS17)，理論輸氣量為0.304?！?．5溫度變動時兩級壓縮制冷機的特性一．工況變化時的特性兩級壓縮制冷機選定后，運行時，tk及ξ為定值。在啟動時，tk、ξ不變，而t0和tm變化。以氨單機雙級壓縮機（2個高壓缸，6個低壓缸，缸徑12.5），當t0=-25℃以下是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)整理的，-20℃以上是根據(jù)計算結(jié)果整理的。1.當t0升高時，pm和p0不斷升高，pm升高得更快。當t0=t0b時，pm=pk,此時，高壓壓縮機將不起壓縮作用。2.當t0升高時，壓差（pk-pm）逐漸減小，（pm-p0）逐漸升高；當t0=t0b時，（pk-pm）=0，（pm-p0）達到最大值。3.高壓壓縮機的最大功率出現(xiàn)在處，低壓壓縮機在此ξ下，最大功率在最大壓差處，即t0=t0b時。（如果ξ較小時，低壓壓縮機的最大功率則出現(xiàn)在t0>t0b時，的工況。）二．啟動問題當兩級壓縮制冷機長期停用時或第一次啟動時，系統(tǒng)中各壓力均相等，t0從環(huán)境溫度逐漸下降，當t0達到t0b之前，高壓級不起壓縮作用。如果高、低壓級同時啟動，會造成電能的浪費；如果先啟動低壓級，將會造成低壓級壓縮機的電動機過載，而且，低壓級壓縮機排氣不能再通過循環(huán)回到低壓壓縮機；因此，要先啟動高壓壓縮機，等到蒸發(fā)溫度降到某一值時（即pm降到一定值時，這數(shù)值取決于低壓壓縮機配用電動機的功率），再啟動低壓壓縮機。對于小型兩級壓縮制冷機組，其電動機的容量一般比較大，啟動過程可不受此限制，兩臺壓縮機可同時啟動。三．電動機選配問題

1.高壓壓縮機1）按最大功率工況時的工況選配電動機的功率；2）如有卸載機構(gòu)的壓縮機，可按運行工況選配電動機的功率，但啟動時要卸載。2.低壓壓縮機按運行溫度范圍中功率最大的情況去確定?！?．6復(fù)疊式制冷機循環(huán)即使采用兩級壓縮循環(huán)，其所能達到的最低蒸發(fā)溫度也有一定限制。中溫制冷劑：1）當t0低于標準蒸發(fā)溫度ts時，空氣進入系統(tǒng)的可能性大大增加了；2）對于活塞式壓縮機，由于閥門的特性，當吸氣壓力降到0.1～0.15（bar）時，閥門就不能打開，壓縮機不能工作。

P0=0.15(bar)：NH3t0=-65℃；R22t0=-75℃低溫制冷劑：t0=-100℃時，R13p0=0.339(bar),tk=30℃,R13已超臨界。要獲得較低的溫度，用單一工質(zhì)無法實現(xiàn)，所以采用復(fù)疊式制冷機。一.復(fù)疊式制冷機循環(huán)系統(tǒng)復(fù)疊式制冷機由兩個單獨的制冷系統(tǒng)組成，分別稱為高溫級部分與低溫級部分。高溫級部分采用中溫制冷劑，低溫級部分采用低溫制冷劑?？梢员ＷC高壓不太高，低壓不太低。每一部分都是一個完整的單級或雙級系統(tǒng)。1.復(fù)疊式制冷機循環(huán)系統(tǒng)流程圖：A：低溫部分壓縮機B：高溫部分壓縮機C：冷凝器D：蒸發(fā)冷凝器E：蒸發(fā)器F、G：節(jié)流閥蒸發(fā)冷凝器：高溫部分的蒸發(fā)器，又是低溫部分的冷凝器蒸發(fā)冷凝器中的傳熱溫差：一般取5～10℃2．將循環(huán)表示在壓－焓圖上3．實際系統(tǒng)流程圖二.熱力計算1）單位制冷量（kJ/kg）2)低溫部分壓縮機理論比功（kJ/kg）3)低溫部分制冷劑循環(huán)量（㎏/s）4)低溫部分壓縮機理論輸氣量

()5）低溫部分壓縮機理論功率（kW）6)低溫部分壓縮機指示功率（kW）7)低溫部分壓縮機軸功率（kW）8)低溫部分壓縮機排氣焓值（kJ/kg）

9）蒸發(fā)冷凝器熱負荷（kW）10）高溫部分的制冷量（kW）

()11）高溫部分制冷劑循環(huán)量（kg/s）12）高溫部分壓縮機理論比功（kJ/kg）13)高壓級壓縮機理論輸氣量（）14）高溫部分壓縮機理論功率（kW）15)高溫部分壓縮機指示功率（kW）16)高溫部分壓縮機軸功率（kW）17）高溫部分壓縮機排氣焓值（kJ/kg）18）冷凝器熱負荷