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1、制冷原理與裝置課件第四章兩級(jí)壓縮和復(fù)疊式制冷循環(huán)8/4/20211第一節(jié)概述為獲得低溫而采取兩級(jí)壓縮和復(fù)疊式制冷循環(huán)，主要有兩方面的原因：1、單級(jí)壓縮蒸汽制冷循環(huán)壓縮比的限制tK一定，t0降低，會(huì)使P0降低，導(dǎo)致壓縮比增大，引起以下變化：⑴壓縮機(jī)的容積效率降低，實(shí)際輸氣量減小，機(jī)器制冷量降低。⑵壓縮機(jī)排氣溫度升高，導(dǎo)致：①潤(rùn)滑條件惡化；②潤(rùn)滑油炭化，積炭堵塞油路；③潤(rùn)滑油揮發(fā)量增大，油進(jìn)入系統(tǒng)，在換熱器表面形成油膜，影響傳熱；④潤(rùn)滑油及制冷劑分解產(chǎn)生不凝性氣體，影響系統(tǒng)。8/4/20212⑶壓縮過(guò)程偏離等熵過(guò)程更大，使
2、壓縮機(jī)功耗增大。⑷節(jié)流壓差大，使節(jié)流損失增大，節(jié)流后制冷劑干度增大，制冷量減小。實(shí)際循環(huán)對(duì)單級(jí)壓縮的壓縮比限定值為：R717PK/P0≤8；R12PK/P0≤9.0~9.5；R22PK/P0≤10.0~10.3；R502PK/P0≤8.3~9.3。8/4/202132、制冷劑熱物理性質(zhì)的限制制冷劑按其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)及常溫下的冷凝壓力可分為三類：對(duì)中溫制冷劑，如R717，tS=-33.35℃，t凝=-77.7℃，tC=132.4℃。當(dāng)t0要求極低（低于其凝固溫度時(shí)），使用受限。中溫中壓制冷劑低溫高壓制冷劑高溫低壓制冷劑8/4/
3、20214但采用低溫制冷劑如R23，tS=-82.1℃，t凝=-155℃，tC=25.6℃。t0要求較低時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)是可以滿足要求，但其臨界溫度較低，常溫下冷凝壓力太高，使用也很麻煩。此時(shí)就應(yīng)該采用復(fù)疊式制冷循環(huán)。一般要獲取-60℃以上的低溫時(shí)，采用中溫制冷劑的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)即可；但要獲取-60℃以下的低溫時(shí)，應(yīng)采用復(fù)疊式制冷循環(huán)。8/4/20215兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)，據(jù)其節(jié)流的次數(shù)，可分為一次節(jié)流兩次節(jié)流。據(jù)其中間冷卻方式，可分為中間完全冷卻中間不完全冷卻復(fù)疊式制冷循環(huán)也可分為：兩個(gè)單級(jí)循環(huán)復(fù)疊；兩級(jí)壓縮循環(huán)復(fù)疊；三
4、個(gè)單級(jí)循環(huán)復(fù)疊等。8/4/20216第二節(jié)兩級(jí)蒸汽壓縮式制冷循環(huán)一、一次節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)（一）循環(huán)的系統(tǒng)圖及P-h圖8/4/20217（二）循環(huán)過(guò)程及各部分的循環(huán)量8/4/202184、低壓級(jí)容積流量5、低壓級(jí)理論輸氣量（三）熱力計(jì)算（熱力性能分析）8/4/202196、中間冷卻器內(nèi)的蒸發(fā)量qm1中間冷卻器內(nèi)的熱平衡式7、高壓級(jí)的質(zhì)量流量qmg8/4/2021108、狀態(tài)點(diǎn)3的確定9、高壓機(jī)的容積流量qvg10、高壓機(jī)的理論輸氣量Vhg8/4/20211114、循環(huán)的理論制冷系數(shù)15、循環(huán)的實(shí)際制
5、冷系數(shù)8/4/202112例題4－1一R22雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)，Q0=150KW，tK=40℃，使用有回?zé)崞鞯闹虚g不完全冷卻循環(huán)，中間冷卻溫差△t1=4℃，回?zé)崞鳠岫藴夭睢鱰2=8℃，循環(huán)的中間溫度tm=-5℃，試進(jìn)行循環(huán)性能指標(biāo)計(jì)算。解：循環(huán)的P-h圖及各參數(shù)如下：t6=tm+△t1=-1℃熱端溫差△t2=t6-t1t1=t6-△t2=-9℃8/4/202113性能指標(biāo)計(jì)算如下：8/4/202114狀態(tài)點(diǎn)3的確定：據(jù)h3可查h4及v3。8/4/202115循環(huán)的理論制冷系數(shù)：循環(huán)的實(shí)際制冷系數(shù)：循環(huán)的高、低壓級(jí)理論輸氣
6、量之比：8/4/202116二、一次節(jié)流、中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)（一）循環(huán)的系統(tǒng)圖及P-h圖圖片旋轉(zhuǎn)一次節(jié)流中間完全冷卻雙級(jí)循環(huán)系統(tǒng)圖，壓焓圖及循環(huán)過(guò)程.tif8/4/202117（二）循環(huán)過(guò)程及各部分的循環(huán)量8/4/202118（三）性能指標(biāo)計(jì)算8/4/2021198/4/202120例題4-2現(xiàn)有210A和610A制冷壓縮機(jī)各一臺(tái)，需要配置成R717,工況條件為tK=40℃，t0=-40℃的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)。已知100系列活塞式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)為：D=100mm，S=70mm，n=960r/min。
7、循環(huán)的中間溫度tm=-5℃，壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱度△tr=5℃。試計(jì)算循環(huán)的制冷量Q0，冷凝器熱負(fù)荷QK及制冷系數(shù)εa。8/4/202121解：循環(huán)的P-h圖及各參數(shù)如下：t1=t0+△tr=-35℃8/4/202122t7=tm+△t1=-5+3=-2℃查圖表可得：h0、h1、v1、h2、h3、v3、h4、h5=h6、h7=h8。過(guò)熱視為無(wú)效過(guò)熱。8/4/2021238/4/202124三、帶氨泵的二級(jí)壓縮一次節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)（一）循環(huán)的系統(tǒng)圖及P-h圖8/4/202125（二）循環(huán)過(guò)程及各部分的循環(huán)量8/4/2021
8、26qmd—低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量，kg/S；qmg—高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量，kg/S；qm3—中間冷卻器內(nèi)冷卻低壓級(jí)排氣的蒸發(fā)量，kg/S；qm4—中間冷卻器內(nèi)冷卻蛇管內(nèi)高壓液體的蒸發(fā)量，kg/S；qmp—氨泵內(nèi)制冷劑的循環(huán)量，kg/S；qm2—7-8節(jié)流過(guò)程產(chǎn)生的氣體量，kg/S；qmz—蒸發(fā)器的回氣量，kg/S；qm0—蒸發(fā)
