两级蒸汽压缩式制冷循环
两级压缩与复叠式制冷方式的比较
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- 65 低温 高温
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第 3 期 程有凯等 :两级压缩与复叠式制冷方式的比较 · 6 9 ·
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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
（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。
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
双级压缩式制冷循环
02:08
weisean
13
实际复叠机
力一般均高于15Kpa。例如乙烷，当蒸发温度为 -100℃时，其相应的蒸发压力为52Kpa；但其冷 凝压力太高，当 tk=25 ℃时，其冷凝压力就高达 4.18Mpa，使机器显得十分笨重；而且当冷凝温 度 35 ℃时就已超过了它的临界温度（℃）,使乙 烷蒸气无法液化，循环的经济性大大恶化。
到目前为止，还难以找到一种制冷剂，它既满 足冷凝压力不太高、又满足蒸发压力不太低的要 求。
02:08Leabharlann weisean18
复叠式制冷循环中中间温度的确定应根
02:08
weisean
6
制冷剂蒸发温度过低： 1、易导致压缩机和系统低压部分在高真空下
运行，增加空气渗入的可能性。 2、将导致压缩机吸气比容增大，输气系数减
小，需要采用更大尺寸的压缩机。
如 R13 的凝固温度为 -181 ℃，且在低 温条件下，饱和蒸汽压力仍然较高。但临 界温度低，为 28.8 ℃，不能用环境介质 （水、空气）来完成冷凝过程
例：
当蒸发温度为－80℃时，若采用氨作为制冷剂，它在 -77.7℃时就已凝固，使循环遭到完全破坏。如果采用 R22作为制冷剂，此时它虽未凝固，但蒸发压力已低达 10Kpa，一方面增加了空气漏入系统的可能性，另一方 面导致压缩机吸气比容增大（此时蒸气比容为 1.76m3/kg）和输气系数的降低，从而使压缩机的气缸 尺寸增大，运行经济性下降。
第4章 两级压缩和复叠式制冷循环
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；
双级压缩制冷循环原理图文稿
双级压缩制冷循环原理集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）双级压缩制冷循环原理一、萨震两级压缩采用的原因制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂（或环境）的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）取决于制冷要求。
由于生产的发展，对制冷温度的要求越来越低，因此，在很多制冷实际应用中，要在高压端压力（冷凝压力）对低压端压力（蒸发压力)的比值（即压缩比）很高的条件下进行工作。
由理想气体的状态方程Pｖ/T≡Ｃ可知，此时若采用单级压缩制冷循环，则压缩终了过热蒸气的温度必然会很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑），于是就会产生以下许多问题。
１.压缩机的输气系数λ大大降低，且当压缩比≥20时，λ＝0 。
２.压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大为降低。
３.压缩机的功耗增加，制冷系数下降。
４.必须采用高着火点的润滑油，因为润滑油的粘度随温度升高而降低。
５.被高温过热蒸气带出的润滑油增多，增加了分油器的负荷，且降低了的传热性能。
总上所述，当压缩比过高时，采用单级压缩循环，不仅是不经济的，而且甚至是不可能的。
为了解决上述问题，满足生产要求，实际中常采用带有中间冷却器的制冷循环。
但是，双级压缩制冷循环所需的设备投资较单级压缩大的多，且操作也较复杂。
因此，采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的，一般当压缩比≥８时，采用双级压缩较为经济合理。
二、双级压缩制冷循环的组成及常见形式两级压缩制冷循环，是指来自的蒸气要经过低压与高压压缩机两次压缩后，才进入冷凝器。
并在两次压缩中间设置中间冷却器。
两级压缩制冷循环系统可以是由两台压缩机组成的双机（其中一台为低压级压缩机，另一台为高压级压缩机）两级系统，也可以是由一台压缩机组成的单机两级系统，其中一个或两个汽缸作为高压缸，其余几个汽缸作为低压缸，其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。
两级压缩制冷循环由于节流方式和中间冷却程度不同而有不同的循环方式，通常分为：两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷却和一次节流中间不完全冷却四种两级压缩制冷循环方式。
两级压缩制冷循环工作过程
两级压缩制冷循环工作过程两级压缩制冷循环工作过程是一种将制冷剂在压缩机内压缩和放松来制造低温的方法。
此制冷循环的基本原理类似于标准制冷循环，但两者的主要区别在于同时使用两个压缩机将制冷剂压缩到不同的压力级别中。
以下是两级压缩制冷循环的工作过程：1.制冷剂进入蒸发器：制冷剂从蒸发器向压缩机的第一级压缩机移动。
在这个步骤中，制冷剂处于低温低压状态，并从蒸发器中吸收热量。
吸收的热量通过环境空气来自空调室内单位或从其他来源。
2.第一级压缩机：制冷剂通过一次压缩来提高压力和温度。
第一级压缩器将低温低压制冷剂压缩成高温低压制冷剂。
这个高温低压的制冷剂接着会在第一级冷凝器中冷却，这将使制冷剂从气态转变为液态。
3.第二级压缩机：高温低压的制冷剂离开第一级压缩机并进入第二级压缩机。
这里，制冷剂接受了第二个压缩工程，在压缩器中被提升到更高的压力和温度。
第二级压缩机输出的高温高压制冷剂通过第二级冷凝器进行冷却。
这一步骤会使制冷剂进一步从气态转变为液态。
4.节流阀：高压液态制冷剂进入节流阀。
节流阀允许压缩机产生的压力被释放，以使制冷剂的压力降低到较低水平。
这个压力差产生了冷却效应，在这里制冷剂发生膨胀，从而在温度上有所降低。
节流阀后面是蒸发器，制冷剂从节流阀蒸发，并在过程中从空气中吸收热量，这样就形成了一个闭合回路。
5.回到蒸发器：制冷剂从节流阀返回蒸发器。
再次进入冷却循环后，制冷剂从低温低压状态开始。
在蒸发器中，制冷剂从空气中吸收热量并再次从气态转换为液态，从而形成制冷循环的下一个完整循环。
总的来说，两级压缩制冷循环机的基本工作过程可以分为五个步骤：制冷剂进入蒸发器；第一级压缩机；第二级压缩机；节流阀；回到蒸发器。
这些步骤重复进行，使空调过程持续进行，从而实现制冷效果。
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两级蒸汽压缩式制冷循环
两级蒸汽压缩式制冷循环是一种常用的制冷循环方式，广泛应用于家用空调、商用制冷设备等领域。
它通过两级压缩来提高制冷效果，实现更高的制冷效率和更低的能耗。
两级蒸汽压缩式制冷循环的工作原理是：首先，制冷剂在低温低压状态下经过蒸发器，吸收外界的热量并蒸发为低温低压蒸汽；然后，低温低压蒸汽被压缩机1压缩，提高其温度和压力；接着，高温高压蒸汽通过冷凝器，释放热量并冷凝为高温高压液体；最后，高温高压液体经过膨胀阀节流，降低其温度和压力，进入蒸发器进行下一轮的制冷循环。
两级蒸汽压缩式制冷循环相比单级蒸汽压缩式制冷循环具有以下优点：
1. 提高制冷效果：通过两级压缩，制冷剂在第一级压缩机的压缩过程中，温度和压力得到了显著提高，使得制冷剂能够更好地吸收热量。
然后，经过第二级压缩机进一步提高温度和压力，使制冷剂在冷凝器中释放更多的热量。
这样，两级蒸汽压缩式制冷循环的制冷效果比单级蒸汽压缩式制冷循环更好。
2. 提高制冷效率：由于两级蒸汽压缩式制冷循环在两个压缩机之间增加了一个冷凝器，使得制冷剂在压缩过程中能够充分释放热量，提高制冷效率。
同时，两级蒸汽压缩式制冷循环还能够减少制冷剂
的凝结温度，使得制冷剂在蒸发器中的蒸发速度更快，提高制冷效率。
3. 减少能耗：两级蒸汽压缩式制冷循环通过提高制冷剂的温度和压力，减少了制冷剂在蒸发器和冷凝器中的温度差，从而降低了能耗。
此外，两级蒸汽压缩式制冷循环还能够通过优化制冷剂的回热过程，减少回热损失，进一步降低能耗。
4. 提高制冷控制性能：两级蒸汽压缩式制冷循环通过两个压缩机的控制，能够更灵活地调节制冷剂的压力和流量，提高制冷控制性能。
这使得两级蒸汽压缩式制冷循环能够根据实际需要进行制冷功率的调节，提高制冷系统的稳定性和可靠性。
两级蒸汽压缩式制冷循环是一种高效、节能的制冷循环方式。
通过两级压缩，它能够提高制冷效果和制冷效率，降低能耗，并且具有较好的制冷控制性能。
在未来的发展中，随着科技的进步和制冷技术的不断创新，两级蒸汽压缩式制冷循环有望进一步提高制冷效率，减少能耗，为人们提供更加舒适和环保的制冷服务。