制冷原理与设备(第4章两级压缩制冷 循环)【执行文案】
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两级压缩制冷循环
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二、两级压缩制冷循环
什么是两级压缩？
在两级压缩制冷循环中，制冷剂的压缩过程 分两个阶段进行，设置了两个压缩机，从低压 压缩机出来的蒸气先经过中间冷却后再进入高 压级的压缩机进行压缩，这样，对于单台压缩
机来讲，压缩机压缩比降低了。
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两级压缩制冷循环
两级压缩中间完全冷却 两级压缩中间不完全冷却
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2
一、概述
采用两级压缩式制冷，是为了降低循环中的压 力比，降低压缩机排气温度，保证压缩机在合宜 的余隙容积下运行，从而保证制冷循环系统产生
需要的制冷量。
对于两级压缩来讲，主要是为了使系统保持 在较适合的压力比，从而能获得较低冷量工况下
运行；
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运行；
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带有回热器的一级节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
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带有回热器的一级节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环
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三、两级压缩制冷循环热力计算
1. 中间压力的确定 循环的冷凝温度和蒸发温度：
根据环境介质的温度和被冷却物体要求 的温度，考虑一定的传热温差确定。
下的制冷系数e ； 4）绘制e＝F(tm) 曲线，找到e的最大值，由该点对应
的中间温度即为循环的最佳中间温度（即最佳中间压 力）。
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最佳中间温度的确定
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双级压缩制冷循环原理
双级压缩制冷循环原理引言：双级压缩制冷循环是一种高效的制冷循环系统，通过将压缩机分为两级，可以提高制冷系统的性能和效率。
本文将详细介绍双级压缩制冷循环的原理、工作过程以及优点。
一、双级压缩制冷循环的原理双级压缩制冷循环是基于传统的压缩制冷循环的改进。
传统的压缩制冷循环由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要组件组成。
而双级压缩制冷循环则在传统循环的基础上增加了一个中间冷却器。
双级压缩制冷循环的工作原理如下：1. 第一级压缩：制冷剂从蒸发器进入第一级压缩机，被压缩为高温高压气体。
2. 中间冷却：高温高压气体进入中间冷却器，在此过程中，部分热量被冷却掉，使制冷剂降温。
3. 第二级压缩：冷却后的制冷剂进入第二级压缩机，再次被压缩为更高温高压气体。
4. 冷凝：高温高压气体进入冷凝器，通过散热的方式释放热量，变为高压液体。
5. 膨胀：高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，压力迅速降低，使制冷剂蒸发为低温低压的气体。
6. 蒸发：低温低压气体吸收周围热量，实现制冷效果，并再次进入第一级压缩机，循环往复。
二、双级压缩制冷循环的工作过程双级压缩制冷循环的工作过程可以分为两个阶段：高温阶段和低温阶段。
1. 高温阶段：在高温阶段，制冷剂在第一级压缩机中被压缩，变为高温高压气体。
然后，通过中间冷却器的冷却作用，一部分热量被排出。
之后，制冷剂再次进入第二级压缩机，被再次压缩为更高温高压气体。
最后，高温高压气体进入冷凝器，通过散热的方式释放热量，变为高压液体。
2. 低温阶段：在低温阶段，高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，压力迅速降低，使制冷剂蒸发为低温低压的气体。
低温低压气体吸收周围热量，实现制冷效果。
然后，制冷剂再次进入第一级压缩机，循环往复。
三、双级压缩制冷循环的优点双级压缩制冷循环相比传统的压缩制冷循环具有以下优点：1. 高效能：通过增加中间冷却器，可以减少制冷机组的功耗，提高制冷系统的效率。
2. 节能：利用中间冷却器的冷却作用，可以减少能量的损失，从而达到节能的目的。
04.两级压缩和复叠式制冷循环讲解
根据制冷系数最大这一原则去选取最佳中间压力。
（1）按几何比例中项确定中间压力：
根据确定的冷凝压力Pk、和蒸发压力Po，按下式确定：
（2）按拉塞（A.Rasl）公式确定中间温度：
根据确定的冷凝温度Tk、和蒸发温度To，按下式确定：
（3）按诺模图确定中间温度： 诺模根据拉塞公式制作了 诺模图，可以很方便地查找中 间温度。 值得注意的是：诺模图和 拉塞公式一般只适用于氨为制 冷剂的系统。实际循环的制源自系数为实际循环的制冷系数为：
冷凝器热负荷：
根据计算出来的qvhG、qvhD选配合适的压缩机，并据Qo和Qk选配蒸发器 和冷凝器—称之为设计性计算； 对于已有的两级制冷机可根据它的qvhG、qvhD数值，计算出它的实际制 冷量Qo
两级压缩氨制冷机在冷库制冷装置中的实际系统图
4. 2.2 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩循环
高压压缩机的吸气状态参数点4 的比焓可由两部分蒸气混合 过程的热平衡关系式求得。
两级压缩SD2-4F10A氟里昂制冷机在制冷装置中 实际系统图
4.3 两级压缩制冷机的热力计算 和温度变动时的特性
4. 3. 1两级压缩制冷机的热力计算
*两级压缩制冷机应使用R717、R22、R290等中温制冷剂，为的是 低温下系统中蒸发压力不会太低、常温下冷凝压力又不会且易于液化。 *对采用回热有利的制冷剂—R22、R290等应选用一级节流中间不完 全冷却循环方式； *对采用回热不利的制冷剂—R717等应选用一级节流中间完全冷却 循环方式。 *两级压缩制冷的热力计算方法与单级压缩制冷的热力计算方法基 本一样。
4. 3. 2 两级压缩制冷机中间压力的确定
1.校核计算：
高、低压级压缩机已定，通过热力计算去确定中间压力。 按一定间隔选择若干个中间温度，按所选温度分别进行循环的 热力计算，求出不同中间温度下的理论输气量的比值，与给定的高、 低压压缩机的理论输气量比值进行比较，用试凑法来确定中间压力。
（1）按几何比例中项确定中间压力：
根据确定的冷凝压力Pk、和蒸发压力Po，按下式确定：
（2）按拉塞（A.Rasl）公式确定中间温度：
根据确定的冷凝温度Tk、和蒸发温度To，按下式确定：
（3）按诺模图确定中间温度： 诺模根据拉塞公式制作了 诺模图，可以很方便地查找中 间温度。 值得注意的是：诺模图和 拉塞公式一般只适用于氨为制 冷剂的系统。实际循环的制源自系数为实际循环的制冷系数为：
冷凝器热负荷：
根据计算出来的qvhG、qvhD选配合适的压缩机，并据Qo和Qk选配蒸发器 和冷凝器—称之为设计性计算； 对于已有的两级制冷机可根据它的qvhG、qvhD数值，计算出它的实际制 冷量Qo
两级压缩氨制冷机在冷库制冷装置中的实际系统图
4. 2.2 一级节流、中间不完全冷却的两级压缩循环
高压压缩机的吸气状态参数点4 的比焓可由两部分蒸气混合 过程的热平衡关系式求得。
两级压缩SD2-4F10A氟里昂制冷机在制冷装置中 实际系统图
4.3 两级压缩制冷机的热力计算 和温度变动时的特性
4. 3. 1两级压缩制冷机的热力计算
*两级压缩制冷机应使用R717、R22、R290等中温制冷剂，为的是 低温下系统中蒸发压力不会太低、常温下冷凝压力又不会且易于液化。 *对采用回热有利的制冷剂—R22、R290等应选用一级节流中间不完 全冷却循环方式； *对采用回热不利的制冷剂—R717等应选用一级节流中间完全冷却 循环方式。 *两级压缩制冷的热力计算方法与单级压缩制冷的热力计算方法基 本一样。
4. 3. 2 两级压缩制冷机中间压力的确定
1.校核计算：
高、低压级压缩机已定，通过热力计算去确定中间压力。 按一定间隔选择若干个中间温度，按所选温度分别进行循环的 热力计算，求出不同中间温度下的理论输气量的比值，与给定的高、 低压压缩机的理论输气量比值进行比较，用试凑法来确定中间压力。
两级压缩和复叠制冷循环(精)
高压级压缩机吸气管道混合过程
(qmg qmd )h10 qmd h2, qmg h3
h3 qmg h10 qmd (h2, h10 ) qmg h10 h10 h5 (h , h10 ) h10 h6 2
图4-F 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
一级节流、中间 不完全冷却的两 级压缩循环
1、两级压缩、一级节流的制冷循环中间不完全冷却循环
图4-2 制冷循环图
3 、两级压缩一级节流循环的计算
已知计算参数：制冷量，冷凝温度，蒸发温度， 压缩机吸气状态，冷凝器后过冷液体温度，中间压 力的确定。 待求计算结果：压缩机确定，性能参数。
4.2 两级压缩制冷循环
，
比
一级节流循环是将冷凝压力pk下的制冷 剂液体，直接节流到蒸发压力p0，由于 压差较大，易实现远距离和向高处供液， 而且调节也很方便，故应用较广，两级 节流循环则是先将pk下的制冷剂液体节 流到中间压力pm，然后再次节流到p0， 虽然两级节流比一级节流循环节流损失 小，但实际工程应用并不多。
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:
（1）单级压缩制冷循环压比的限制。
（2）制冷剂物性参数的限制。
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：
(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。
蒸发温度变化时循环的变化情况
制冷剂物性的限制
制冷剂有高温、中温、低温制冷剂之分， 各种制冷剂有不同的热物理性质。
制冷原理与设备(第4章两级压缩制冷循环)
qmg
(h2
h3) (h5 h3
h7 ) (h3 h6
h6 )
qmd
h2 h3
h7 h6
qmd
中冷器热平衡方程
因为 h5=h6 h7=h8
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
高压级吸入的质量流量：
qmg
(h3
h2 h7 h6 )(h1
h7 )
Q0
3）系统的总耗功率
Pth = Pthd
4.2.1一级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
1、流程和特点 （多了压缩机，节流阀和中间冷却器）
1）由冷凝器流出的液体分为两路：
a.经膨胀阀1节流至Pm进入中冷器， 利用它的吸热来冷却低压级排气 和盘管中高压液体。蒸发了的蒸 汽同低压压缩机排气一起进入高 压级；
b.液体在中冷器盘管中被冷 却后，经膨胀阀2节流到P0， 在蒸发器中蒸发制冷。
2）.制冷剂To↓Po↓，如R12 to=-67℃, Po=0.149bar 空气易渗入 系统，破坏循环正常运行。
3）Po↓V1↑qv↓，势必要求压缩机体积流量很大。
2、.使用条件
4）对制冷循环压力比的限制 5）受活塞式压缩机阀门结构特性的 限制
－60~－80℃ －80~－100℃ －100～－130℃
度和蒸发温度，单位均为℃。
– 上式不只适用于氨，在－40～40℃温度范围 内，对于R12也能得到满意的结果。
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
• 4.3.3 温度变动时制冷机特性
• 双级蒸气压缩式制冷循环的比较分析
– （1）中间不完全冷却循环的制冷系数要比中间完全冷却循环 的制冷系数小
– （2）在相同的冷却条件下，一级节流循环要比二级节流循环 的制冷系数小 • 1）一级节流可依靠高压制冷剂本身的压力供液到较远的 用冷场所，适用于大型制冷装置。 • 2）盘管中的高压制冷剂液体不与中间冷却器中的制冷剂 相接触，减少了润滑油进入蒸发器的机会，可提高热交换 设备的换热效果。 • 3）蒸发器和中间冷却器分别供液，便于操作控制，有利 于制冷系统的安全运行
制冷原理与设备多媒体课件 第四章 两级压缩和复叠式制冷循环
（5）qvsD=qmDv1
qvhD=qvsD/λD 高压级计算
（6）w0G=h4-h3
（7）计算qmG，根据中冷器能量守恒 qmDh2+(qmG-qmD)h5+qmD(h5-h7)=qmGh3
4．2 两级压缩制冷循环
（8）PeG=qmGw0G/ηkG
（9）qvsG=qmGv3 qvhG=qvsG/λG
！回热有利的制冷剂可采用中间不完全冷氨
4．2 两级压缩制冷循环
五、计算实例 例 4－2 制冷剂为氨气，Q0＝150kW，tk=40℃，无过冷，t0=-40℃ ，有 害过热5℃ ，试选配压缩机。假设中冷器冷却盘管的氨液出口处端 部温差为3℃ 。（采用中间完全冷却循环）
4．2 两级压缩制冷循环
三、一级节流、中间不完全冷却两级压缩循环 1. 流程及其p-h图
4．2 两级压缩制冷循环
三、一级节流、中间不完全冷却两级压缩循环 1. 流程及其p-h图
4．2 两级压缩制冷循环
2. 热力计算 低压级计算 （1）q0=h1-h8 （2） w0D=h2-h1 （3）设定Q0，则 qmD=Q0/q0 （4）PeD=qmDw0D/ηeD
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
4．2 两级压缩制冷循环
二、一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环 1. 流程及循环的p-h图
4．2 两级压缩制冷循环
二、一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环 1. 流程及循环的p-h图
4．2 两级压缩制冷循环
2. 热力计算
低压级计算 （1）q0=h1-h8 （2） w0D=h2-h1 （3）设定Q0，则 qmD=Q0/q0 （4）PeD=qmDw0D/ηeD
4．2 两级压缩制冷循环
第四章 两级压缩和复叠制冷循环
1315 3397
R728
R729 R740 R732 R50
28.013
28.97 39.948 31.9988 16.04
-198.8
-194.3 -185.9 -182.9 -161.5
-210
－ -189.3 -218.8 -182.2
-146.9
-140.7 -122.3 -118.4 -82.5
-100℃
R22-R23 R507-R23 R22-R1150 R507-R1150
-120℃
R22-R1150 R507-R1150 R22-R23-R50 R507-R23-R50
高温部分 ,
低温部分
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
高温系统制冷剂的蒸发是用来冷凝低温部分系统的制冷剂,只有低温部分 的制冷剂在蒸发时被冷却物吸热
返回本章
结束
单级压缩蒸气制冷循环压比一般不超过8～10。在通常 的环境条件下，在允许压比范围的最大值时，常用 的中温制冷剂一般只能获得-20～-40℃的低温。 解决方法： 实行分级压缩，从而避免压比过大和排气温度过高带 来的危害，获得较低的蒸发温度。
Lg p 4 3 pk
2
v
2
s
2
p 0 5 0 1 h
187.39
96.95 131.39 18.0
47.57
47.8 87.2 100.0
-35
-50 -73 0
214.1
243.3 271.1 374.2
3437
5478 5016 22103
第二节 两级压缩制冷循环及热力计算
两级压缩制冷循环：
制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分 两个阶段：先经低压级压缩到中间压力，中间压力下 的气体经过冷却（即中间冷却）后再到高压级进一步 压缩到冷凝压力的制冷循环。
R728
R729 R740 R732 R50
28.013
28.97 39.948 31.9988 16.04
-198.8
-194.3 -185.9 -182.9 -161.5
-210
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-146.9
-140.7 -122.3 -118.4 -82.5
-100℃
R22-R23 R507-R23 R22-R1150 R507-R1150
-120℃
R22-R1150 R507-R1150 R22-R23-R50 R507-R23-R50
高温部分 ,
低温部分
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
高温系统制冷剂的蒸发是用来冷凝低温部分系统的制冷剂,只有低温部分 的制冷剂在蒸发时被冷却物吸热
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结束
单级压缩蒸气制冷循环压比一般不超过8～10。在通常 的环境条件下，在允许压比范围的最大值时，常用 的中温制冷剂一般只能获得-20～-40℃的低温。 解决方法： 实行分级压缩，从而避免压比过大和排气温度过高带 来的危害，获得较低的蒸发温度。
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96.95 131.39 18.0
47.57
47.8 87.2 100.0
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214.1
243.3 271.1 374.2
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第二节 两级压缩制冷循环及热力计算
两级压缩制冷循环：
制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分 两个阶段：先经低压级压缩到中间压力，中间压力下 的气体经过冷却（即中间冷却）后再到高压级进一步 压缩到冷凝压力的制冷循环。
第4章 两级压缩和复叠式制冷循环
qvsD =qmDv1=Φ0v1/( h1-h7) 低压级压缩机的理论输气量：
qvhD=qvsD/λD=Φ0v1/(h1–h7)λD
高压级压缩机的理论比功：ω0G = h4 -–h3 中间冷却器的热平衡关系：
qmDh2+qmD(h5-h7)+(qmG-qmD)h5=qmGh3 高压级压缩机的制冷剂流量:
热力计算
冷凝器热负荷：
Φk=qmG(h4s-h5) 制冷量：
h4s=h3–(h4–h3)ηiG
Φ0=qvhDλD(h1-h7)/v1
一级节流，中间不完全冷却两 级压缩制冷循环
一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环
循环过程
工作过程： 从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机
吸入，压缩到中间压力并与中冷器出来的干饱和蒸 汽在管路中进行混合，使从低压机排出的过热蒸汽 被冷却后再进入高压压缩机，经压缩到冷凝压力并 进入冷凝器，冷凝后的高压制冷剂液体进入了中冷 器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸 发器出来的低温低压蒸汽进行热交换，使从中冷器 蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后 经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。
热力计算
高压级压缩机的实际输气量： qvsG =qmGv3=Φ0(h2-h7)v3/(h1-h7)(h3-h5)
高压级压缩机的理论输气量： qvhG=qvsG/λG=Φ0(h2-h7)v3/(h1-h7)(h3-h5)λG
理论循环性能系数： COP0=Φ0/(qmDω0D+qmGω0G)
实际循环性能系数： COP0=Φ0/(qmDω0D/ηkD+qmGω0G/ηkG)
压焓图分析
图中1—2：低压压缩机的压 缩过程；
2—3：低压级排气在中间 冷却器中的冷却过程；
qvhD=qvsD/λD=Φ0v1/(h1–h7)λD
高压级压缩机的理论比功：ω0G = h4 -–h3 中间冷却器的热平衡关系：
qmDh2+qmD(h5-h7)+(qmG-qmD)h5=qmGh3 高压级压缩机的制冷剂流量:
热力计算
冷凝器热负荷：
Φk=qmG(h4s-h5) 制冷量：
h4s=h3–(h4–h3)ηiG
Φ0=qvhDλD(h1-h7)/v1
一级节流，中间不完全冷却两 级压缩制冷循环
一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环
循环过程
工作过程： 从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机
吸入，压缩到中间压力并与中冷器出来的干饱和蒸 汽在管路中进行混合，使从低压机排出的过热蒸汽 被冷却后再进入高压压缩机，经压缩到冷凝压力并 进入冷凝器，冷凝后的高压制冷剂液体进入了中冷 器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸 发器出来的低温低压蒸汽进行热交换，使从中冷器 蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后 经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。
热力计算
高压级压缩机的实际输气量： qvsG =qmGv3=Φ0(h2-h7)v3/(h1-h7)(h3-h5)
高压级压缩机的理论输气量： qvhG=qvsG/λG=Φ0(h2-h7)v3/(h1-h7)(h3-h5)λG
理论循环性能系数： COP0=Φ0/(qmDω0D+qmGω0G)
实际循环性能系数： COP0=Φ0/(qmDω0D/ηkD+qmGω0G/ηkG)
压焓图分析
图中1—2：低压压缩机的压 缩过程；
2—3：低压级排气在中间 冷却器中的冷却过程；
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制冷原理及设备
广东海洋大学工程学院
制冷原理与设备
第四章
主讲：李敏
制冷原理及设备
广东海洋大学工程学院
第4章 两级压缩及复叠式制冷循环 制冷原理与设备
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
本章主要内容和要求
1.熟悉采用双级压缩制冷循环的原因；
2.熟悉双级压缩制冷循环的类型及其特点； 3.熟悉双级压缩制冷循环系统的组成及其热力计算（重点是中间压力的确定）；
低压级来qm1 膨胀阀1来qm2
3）低压级蒸汽进入中冷器中液体内，完全 冷却到中间压力下的饱和温度
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
2、 压-焓图分析
1-2低压压缩机压缩 2-3低压压缩机排气 在中冷器冷却 3-4高压压缩机压缩 4-5高压排气在冷凝器 冷却冷凝 5-6节流阀①中液体节流 5-7工质在中冷器中盘管冷却 7-8节流阀②节流 8-1蒸发器中蒸发吸热
中冷器热平衡方程 h7=h8
h2 h7 qmd h3 h6
因为 h5=h6
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
高压级吸入的质量流量：
qmg
Pth = Pthd + Pthg
h2 h7 Q0 (h3 h6 )(h1 h7 )
3）系统的总耗功率
h2 h1 Pthd qmd (h2 h1 ) Q0 h1 h7
中间不完全冷却:低压级排出的气体只降低温度而未达到干饱和状态，而处于中间压力下的过 热蒸汽。
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
采取的中间冷却方式与制冷工质种类有关
①对R290, R502采用中间不完全冷却
②对R717采用中间完全冷却
③对R22采用中间完全或不完全冷却均可
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
制冷原理及设备
3、 热力计算及分析
4 双级压缩和复叠式制冷循环
1）蒸发器中制冷剂质量流量
qmd
QO Q0 h1 h8 h1 h7
2）高压级的质量流量
qmd(h2-h3) + qmd(h5-h7) = (qmg-qmd)(h3-h6)
qmg
(h2 h3 ) (h5 h7 ) (h3 h6 ) qmd h3 h6
4.了解复叠式和自复叠式制冷循环原理及计算。
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
4.1 采用多级蒸气压缩式制冷循环的原因 一） 单级蒸气压缩式制冷循环的局限性 1．压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降，实际吸气容积减少，制冷量降低， 节流损失增加，制冷系数下降。 2．压缩机的排气温度上升。 3、吸气压力过低的限制； 4、离心机的单级焓增量的限制。 二）制冷剂物性的限制 1、最高排气温度的限制 2、最低蒸发温度的限制 3、凝固温度的限制 三） 采用多级蒸气压缩制冷循环的必要性 （1）降低压力比，提高容积效率，降低压缩机的排气温度； （2）减少节流损失
(h2 h7 )(h4 h3 ) Pthg qmg (h4 h3 ) QO (h3 h6 )(h1 h7 )
(h3 h6 )(h2 h1 ) (h2 h7 )(h4 h3 ) P Q0 th (h3 h6 )(h1 h7 )
Q0 (h3 h6 )(h1 h7 ) th Pth (h3 h6 )(h2 h1 ) (h2 h7 )(h4 h3 )
制冷原理及设备
4 双级压缩和复叠式制冷循环
[例]双级氨压缩制冷循环，to=－40℃，Po=0.7171 bar, tk=30℃, Pk=11.6693 bar，冷凝器出口为 饱和液，Pm=2.8928 bar, 饱和温度-10.1℃，若蒸发器出口为饱和蒸汽，t7= - 5℃, （一般t7 – t6=5～8℃）,求该循环的理论制冷系数。
若采用单级压缩，压机排气状态点4/，h4/=2142.87kJ/kg (t4; 2.456 h4 h1
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小结：
4 双级压缩和复叠式制冷循环
双级蒸汽压缩制冷循环与单级循环的计算步骤相似，但计算中各状态点参数的查找显得尤为 重要。
[练习]
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
4.2. 双级压缩制冷循环分类和特点
两级节流制冷双级压缩 Pk PO两次节流,很少采用
中间完全冷却 中间不完全冷却
中间完全冷却 一级节流双级压缩制冷循环 中间不完全冷却 Pk PO一次节流,可以利用压差 实现远距离供液,便于调节,应用广泛.
中间完全冷却:指低压级排出的气体被冷却成中间压力下 干饱和蒸汽。
4.2.1一级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
1、流程和特点 （多了压缩机，节流阀和中间冷却器）
1）由冷凝器流出的液体分为两路：
a.经膨胀阀1节流至Pm进入中冷器，利用它的 吸热来冷却低压级排气和盘管中高压液体。 蒸发了的蒸汽同低压压缩机排气一起进入高 压级；
b.液体在中冷器盘管中被冷却后，经 膨胀阀2节流到P0，在蒸发器中蒸发 制冷。 2）高低压级压缩机制冷剂流量不相等。高压级冷剂质量流量qm：
两级氨压缩一级节流中间完全冷却循环，to= - 40℃，tk=40℃，无过冷，管路有害过热△t=5℃， Q0＝151KW， MPa，求ε ，t4，且求一级压缩时的t4’及ε ’
pm
pk p0 0.3553
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两级压缩氨制冷机的实际系统图 A-低压压缩机B-高压压缩机C-油分离器D-单向阀E-冷凝器F-储液器G-过冷器H-中间冷却器I-浮 子调节阀J-调节站K-气液分离器L-蒸发器
解： 1）画压焓图； 2）查相应的状态参数氨压焓图 h1=1707.7kJ/kg h2=1889.41kJ/kg h3=1749.72kJ/kg h4=1948.12kJ/kg (t4=90.29oC) h5=h6=639.01kJ/kg h7=h8=477.22KJ/kg
3）代公式得 ε th＝2.835
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制冷原理与设备
第四章
主讲：李敏
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第4章 两级压缩及复叠式制冷循环 制冷原理与设备
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本章主要内容和要求
1.熟悉采用双级压缩制冷循环的原因；
2.熟悉双级压缩制冷循环的类型及其特点； 3.熟悉双级压缩制冷循环系统的组成及其热力计算（重点是中间压力的确定）；
低压级来qm1 膨胀阀1来qm2
3）低压级蒸汽进入中冷器中液体内，完全 冷却到中间压力下的饱和温度
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2、 压-焓图分析
1-2低压压缩机压缩 2-3低压压缩机排气 在中冷器冷却 3-4高压压缩机压缩 4-5高压排气在冷凝器 冷却冷凝 5-6节流阀①中液体节流 5-7工质在中冷器中盘管冷却 7-8节流阀②节流 8-1蒸发器中蒸发吸热
中冷器热平衡方程 h7=h8
h2 h7 qmd h3 h6
因为 h5=h6
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高压级吸入的质量流量：
qmg
Pth = Pthd + Pthg
h2 h7 Q0 (h3 h6 )(h1 h7 )
3）系统的总耗功率
h2 h1 Pthd qmd (h2 h1 ) Q0 h1 h7
中间不完全冷却:低压级排出的气体只降低温度而未达到干饱和状态，而处于中间压力下的过 热蒸汽。
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采取的中间冷却方式与制冷工质种类有关
①对R290, R502采用中间不完全冷却
②对R717采用中间完全冷却
③对R22采用中间完全或不完全冷却均可
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3、 热力计算及分析
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1）蒸发器中制冷剂质量流量
qmd
QO Q0 h1 h8 h1 h7
2）高压级的质量流量
qmd(h2-h3) + qmd(h5-h7) = (qmg-qmd)(h3-h6)
qmg
(h2 h3 ) (h5 h7 ) (h3 h6 ) qmd h3 h6
4.了解复叠式和自复叠式制冷循环原理及计算。
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4.1 采用多级蒸气压缩式制冷循环的原因 一） 单级蒸气压缩式制冷循环的局限性 1．压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降，实际吸气容积减少，制冷量降低， 节流损失增加，制冷系数下降。 2．压缩机的排气温度上升。 3、吸气压力过低的限制； 4、离心机的单级焓增量的限制。 二）制冷剂物性的限制 1、最高排气温度的限制 2、最低蒸发温度的限制 3、凝固温度的限制 三） 采用多级蒸气压缩制冷循环的必要性 （1）降低压力比，提高容积效率，降低压缩机的排气温度； （2）减少节流损失
(h2 h7 )(h4 h3 ) Pthg qmg (h4 h3 ) QO (h3 h6 )(h1 h7 )
(h3 h6 )(h2 h1 ) (h2 h7 )(h4 h3 ) P Q0 th (h3 h6 )(h1 h7 )
Q0 (h3 h6 )(h1 h7 ) th Pth (h3 h6 )(h2 h1 ) (h2 h7 )(h4 h3 )
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[例]双级氨压缩制冷循环，to=－40℃，Po=0.7171 bar, tk=30℃, Pk=11.6693 bar，冷凝器出口为 饱和液，Pm=2.8928 bar, 饱和温度-10.1℃，若蒸发器出口为饱和蒸汽，t7= - 5℃, （一般t7 – t6=5～8℃）,求该循环的理论制冷系数。
若采用单级压缩，压机排气状态点4/，h4/=2142.87kJ/kg (t4; 2.456 h4 h1
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双级蒸汽压缩制冷循环与单级循环的计算步骤相似，但计算中各状态点参数的查找显得尤为 重要。
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4.2. 双级压缩制冷循环分类和特点
两级节流制冷双级压缩 Pk PO两次节流,很少采用
中间完全冷却 中间不完全冷却
中间完全冷却 一级节流双级压缩制冷循环 中间不完全冷却 Pk PO一次节流,可以利用压差 实现远距离供液,便于调节,应用广泛.
中间完全冷却:指低压级排出的气体被冷却成中间压力下 干饱和蒸汽。
4.2.1一级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
1、流程和特点 （多了压缩机，节流阀和中间冷却器）
1）由冷凝器流出的液体分为两路：
a.经膨胀阀1节流至Pm进入中冷器，利用它的 吸热来冷却低压级排气和盘管中高压液体。 蒸发了的蒸汽同低压压缩机排气一起进入高 压级；
b.液体在中冷器盘管中被冷却后，经 膨胀阀2节流到P0，在蒸发器中蒸发 制冷。 2）高低压级压缩机制冷剂流量不相等。高压级冷剂质量流量qm：
两级氨压缩一级节流中间完全冷却循环，to= - 40℃，tk=40℃，无过冷，管路有害过热△t=5℃， Q0＝151KW， MPa，求ε ，t4，且求一级压缩时的t4’及ε ’
pm
pk p0 0.3553
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两级压缩氨制冷机的实际系统图 A-低压压缩机B-高压压缩机C-油分离器D-单向阀E-冷凝器F-储液器G-过冷器H-中间冷却器I-浮 子调节阀J-调节站K-气液分离器L-蒸发器
解： 1）画压焓图； 2）查相应的状态参数氨压焓图 h1=1707.7kJ/kg h2=1889.41kJ/kg h3=1749.72kJ/kg h4=1948.12kJ/kg (t4=90.29oC) h5=h6=639.01kJ/kg h7=h8=477.22KJ/kg
3）代公式得 ε th＝2.835
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