Transcript 3.两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环

第一节
蒸气压缩式制冷
液体蒸发制冷的特征
利用制冷剂液体在气化
时（蒸发时）产生的吸热效
应，达到制冷目的。
液体蒸发制冷构成循
环的四个基本过程是：
①制冷剂液体在低压（低温）
下蒸发，成为低压蒸气
②将该低压蒸气提高压在普
通高压蒸气
③将高压蒸气冷凝，使之成
为高压液体
④高压液体降低压力重新变
为低压液体，返回到①从而完成
循环。
2.1.1 蒸气压缩式制冷循环
制
冷
原
理
与
技
术
(一) 单级蒸气
压缩式制冷循环
1．朗肯循环
2．劳伦茨循环
3．跨临界循环
（二）多级蒸气
压缩式制冷循环
双筒型煤油燃烧器
釜式燃烧器
蒸发燃烧器
燃油喷雾燃烧器
2.1.1 蒸气压缩式制冷循环
制
冷
原
理
与
技
术
制冷循环就是通过一定的
能量补偿，从低温热源吸热，
向高温热源排热。热源的温度
决定制冷剂吸热与排热的温度
与压力，相应地决定了制冷循
环中的高低压侧的压力比。
(一) 单级蒸气压缩式制冷循环
制
冷
原
理
与
技
术
容积式压缩机的单级压比受压缩机
容积效率和压缩终了温度的制约
通常被限制在8～10
离心式压缩机的单级压缩比受工质
分子量大小与叶轮的周边速度制约
通常被限制在 2～4
单级蒸气压缩制冷的典型循环
制
冷
原
理
与
技
术
1．朗肯循环
空调、制冷、食品冷藏温度范
围大量使用的循环
基本朗肯循环
有回热的朗肯循环
朗肯循环图例
T
制
冷
原
理
与
技
术
2
3
1
4
图2-1
基本朗肯循环
循环T—S图：1—2 压缩过程 2—3 冷却冷凝过程
3—4 节流过程 4—1 蒸发吸热过程
S
T
制
冷
原
理
与
技
术
2
3
3’
1’
4
1
S
图2-2 有回热的朗肯循环
T—S图： 1‘—2 压缩过程 2—3 冷凝过程 3—3’ 液体过冷过程
3＇—4 节流过程 4 —1 蒸发过程 1—1＇ 吸气过热过程
制
冷
原
理
与
技
术
2．劳伦茨循环
制
冷
原
理
与
技
术
朗肯循环的主要特征
有两个定压定温的相变过程与纯
质制冷剂及共沸混合制冷剂的压力特
性相适应。
劳伦茨循环
循环中的两个相变过程变成伴
随有降温的定压凝结和伴随有升温
的定压蒸发。
T
制
冷
原
理
与
技
术
2
3
1
4
S
图2-3 劳伦茨循环
劳伦茨循环图例
3．跨临界循环
制
冷
原
理
与
技
术
定义
将CO2作为制冷剂用于空调制冷
的温度范围时，由于CO2的临界温度
低（仅30℃），排热将在超临界区进
行。而吸热则在临界点以下进行，整
个循环跨越临界点。
T
制
冷
原
理
与
技
术
2
3
4
1
5
6
0
图2-4 CO2跨临界循环
S
1—2压缩过程；2—3气体冷却过程；
3—4气体冷却过程；4—5节流过程；
5—6蒸发过程；0—1气体过热过程。
制
冷
原
理
与
技
术
（二）多级蒸气压缩式制冷循环
制
冷
原
理
与
技
术
单级蒸气压缩制冷机运行时制冷剂的冷
凝压力是由环境介质（如空气或水）温度所
决定。
在一定的冷凝温度下
蒸发温度的降低
冷凝压力和蒸发压力之差（pk-po）增大
压缩比pk / po变大
制
冷
原
理
与
技
术
我国活塞式制冷压缩机标准
GB10875--89中规定了不同制冷机
使用温度在高温、中温和低温的
不同温度范围。
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。
原因:
受单级活塞式压缩机的极限使用条件的限制。
单级蒸气压缩活塞式制冷机，压缩
比一般不超过10。当蒸发温度过低，超
出极限使用条件时会带来如下问题：
制
冷
原
理
与
技
术
(1)压缩比增大时压缩机的输气系数λ大为
降低，压缩机的输气量及效率显著下降。
(2)压缩机排气温度过高，使润滑油的
粘度急剧下降，影响压缩机的润滑。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。
制
冷
原
理
与
技
术
(3)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。
所以，为了获得比较低的温度
（－40～－70℃），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。
采用哪一种型式有利则与制冷剂种类、制冷
剂容量及其它条件有关。常用的组成型式有：
制
冷
原
理
与
技
术
1.一级节流、中间完全冷却的两
级压缩制冷循环 （如图2-5 所示）
2.一级节流、中间不完全冷却的
两级压缩制冷循环（如图2-6所示）
3.两级节流、中间完全冷却的两
级压缩制冷循环 （如图2-7 所示）
4.两级节流、中间不完全冷却的
两级压缩制冷循环（如图2-8 所示）
5.两级节流、具有中温蒸发器的
中间完全冷却两级压缩制冷循环
（如图2-9 所示）
制
冷
原
理
与
技
术
图2-5 一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环
( a ) 流程图
b ) lgp-h图
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
图2-6 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
( a ) 流程图
( b ) lgp-h图
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
图2-7
两级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环
( a ) 流程图
( b ) lgp-h图
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
图2-8 两级节流、中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
( a ) 流程图
( b ) lgp-h图
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
图2-9 两级节流、具有中温蒸发器的中间完全冷却两级压缩制冷循环
( a ) 流程图
( b ) lgp-h图
制
冷
原
理
与
技
术
（四）复叠式蒸气压缩式制冷循环
制
冷
原
理
与
技
术
定义
由两个（或数个）不同制冷剂工作
的单级（也可以是多级）制冷系统组合
而成。
制
冷
原
理
与
技
术
最低蒸
发温度
制冷剂
制冷循环型式
-80℃
R22-R23
R22单级或两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循
环
R507-R23
R507单级或两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式
循环
R290-R23
R290两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环
R22-R23
R22两级压缩—R23单级或两级压缩组合的复叠式循
环
R507-R23
R507两级压缩—R23单级或两级压缩组合的复叠式
循环
R22-R1150
R22两级压缩—R1150单级压缩组合的复叠式循环
R507-R1150
R507两级压缩—R1150单级压缩组合的复叠式循环
R22-R1150
R22两级压缩—R1150两级压缩组合的复叠式循环
R507-R1150
R507两级压缩—R1150两级压缩组合的复叠式循环
R22-R23-R50
R22单级压缩—R23单级压缩—R50单级压缩组合的
复叠式循环
R507-R23-R50
R507单级压缩—R23单级压缩—R50单级压缩组合
的复叠式循环
-100℃
-120℃
1.两个单级压缩循环组成的复
叠式制冷机
制
冷
原
理
与
技
术
高温压缩机
冷凝器
高温系统
节流阀
冷凝蒸发器
制冷剂
R23
压缩机
冷凝蒸发器
制
冷
原
理
与
技
术
回热器
低温系统
节流阀
蒸发器
膨胀容器组成
制冷剂
R22
制
冷
原
理
与
技
术
图2-10 由两个单级系统组成的复叠式制冷机
a) 制冷循环系统
b) T-s图
制
冷
原
理
与
技
术
2.一个两级压缩循环和一个单
级压缩循环组成的复叠式制冷机
制
冷
原
理
与
技
术
一级节流
中间不完全冷却
高温部分
节流前液体过冷
带回热的两级压缩循环
制
冷
原
理
与
技
术
低温部分
制冷剂
带回热的单级压缩循环
高温
R22或R507
低温
R23或R1150
最低蒸发温度可达-110℃
制
冷
原
理
与
技
术
图2-11 高温部分为两级压缩循环、低温部分为单级压缩
循环组成的复叠式制冷循环系统原理图a1—低温部分压缩
机 a2—高温部分低压级压缩机 a3—高温部分高压级压缩
机b—冷凝器 c1、c2、c3—节流阀 d—蒸发器 d12冷凝蒸发器e1—低温部分气-液热交换器 e2—高温部分气-液
热交换器 f—高温部分中间冷却器
制
冷
原
理
与
技
术
图2-12 高温部分为两级压缩循环、低温部分为
单级压缩循环组成的复叠式制冷循环lgp-h图
(a) 高温部分
(b) 低温部分
3.三个单级压缩循环组成的复叠
式制冷机
制
冷
原
理
与
技
术
循环
制冷剂
高温
中温
低温
高温 R22或R507
中温 R23
低温 R50、R1150或R170
最低蒸发温度可达－120℃～－140℃
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
4.用CO2作为第二制冷剂的复叠式制冷机
制
冷
原
理
与
技
术
冷凝
二氧化碳
制冷机
液体
节流降压
开式
半开式
干冰
制
冷
原
理
与
技
术
图2-14 CO2的压力—焓示意图
制
冷
原
理
与
技
术
图2-15 生产干冰的复叠式循环原理图及温熵图
(a) 系统原理图
(b) T-S 图
制
冷
原
理
与
技
术