复叠式制冷
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复叠式冷冻机工作原理
复叠式冷冻机工作原理
复叠式冷冻机是一种新型的制冷设备，其工作原理基于制冷剂在不同压力和温度下的相变和吸放热过程。
复叠式冷冻机主要由两个相互连通的循环系统组成，一个是低温循环系统，另一个是高温循环系统。
低温循环系统通过蒸发器吸收热量，使制冷剂从液态转变为气态，从而达到降温的效果。
高温循环系统则通过压缩机对制冷剂进行压缩加热，使其从气态转换为液态，同时将所吸收的热量释放出来。
在复叠式冷冻机中，低温循环系统与高温循环系统交错排列，使得各部分冷却剂之间的热量可以相互交换，从而实现冷却和加热的循环交替进行。
通过精密的主控制系统，复叠式冷冻机可以自动地控制温度和湿度等参数，实现高效的制冷作用。
总的来说，复叠式冷冻机工作原理简单却又复杂，它不仅能够节约能源，而且还能实现高效的制冷效果，被广泛应用于各种工业、商业和家庭领域。
复叠式冷冻机组参数
复叠式冷冻机组参数
复叠式冷冻机组参数包括以下几个方面：
1.制冷量：复叠式冷冻机组的制冷量通常以千瓦或万千瓦为单位，不同的型号和规格制冷量有所不同。
2.制冷剂种类：复叠式冷冻机组使用的制冷剂种类有多种，包括氨、氟利昂、丙烷等，用户可以根据需要选择合适的制冷剂。
3.额定功率：复叠式冷冻机组的额定功率是指机组正常运行时所消耗的电能，通常以千瓦或万千瓦为单位。
4.机组类型：复叠式冷冻机组分为多种类型，包括风冷型、水冷型、半风冷型等，用户可以根据使用环境选择适合的类型。
5.压缩机类型：复叠式冷冻机组所采用的压缩机类型有很多种，包括螺杆式、往复式、涡旋式等，用户可以选择适合自己的压缩机类型。
6.控制方式：复叠式冷冻机组的控制方式有多种，包括微电脑控制、PLC控制等，用户可以根据需要选择适合自己的控制方式。
7.音量：复叠式冷冻机组的音量通常以分贝为单位，不同的型号和规格的机组声音大小也有所不同。
8.外形尺寸：复叠式冷冻机组的外形尺寸包括长、宽、高等尺寸，用户可以根据使用环境选择适合自己的外形尺寸。
双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环
工作原理
高温蒸发器在较高压力下工作，低温蒸发器在较低压力下工 作，通过中间冷却器将高温蒸发器的制冷剂蒸气冷凝成液体 ，再通过节流阀降低压力后进入低温蒸发器，从而实现更低 的制冷温度。
系统的组成
中间冷却器
用于将高温蒸气冷 凝成液体。
低温蒸发器
用于在较低压力下 吸收热量，产生低 温蒸气。
高温蒸发器
用于吸收热量，产 生高温蒸气。
系统组成的比较
要点一
总结词
双级蒸汽压缩式制冷循环系统通常包括两个或更多个独立 的制冷剂循环系统，每个系统都有自己的蒸发器、压缩机 、冷凝器和膨胀阀等。而复叠式制冷循环则由多个独立的 制冷剂循环系统组成，每个系统有自己的蒸发器和冷凝器 ，以及独立的压缩机和膨胀阀等。
要点二
详细描述
双级蒸汽压缩式制冷循环系统中，每个级别的制冷剂循环 都是独立的，但它们之间通过中间冷却器进行热量传递。 而复叠式制冷循环则是由多个独立的制冷剂循环系统组成 ，每个系统都有自己的制冷剂和相应的设备。这种设计使 得复叠式制冷循环可以同时实现多个温度等级的制冷需求 ，并且每个温度等级的制冷剂都可以独立控制，灵活性更 高。
市场发展前景
市场需求持续增长
随着全球气候变暖和能源消耗的增加，双级 蒸汽压缩式和复叠式制冷循环的市场需求将 持续增长。
技术创新推动市场发展
未来，技术的不断创新和进步将进一步推动双级蒸 汽压缩式和复叠式制冷循环的市场发展。
市场竞争加剧
随着市场需求的增长，竞争将进一步加剧， 企业需要加强技术创新和服务质量提升以获 得竞争优势。
双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环
目 录
• 双级蒸汽压缩式制冷循环 • 复叠式制冷循环 • 双级与复叠式制冷循环的比较 • 双级与复叠式制冷循环的应用场景 • 双级与复叠式制冷循环的发展趋势与挑战
高温蒸发器在较高压力下工作，低温蒸发器在较低压力下工 作，通过中间冷却器将高温蒸发器的制冷剂蒸气冷凝成液体 ，再通过节流阀降低压力后进入低温蒸发器，从而实现更低 的制冷温度。
系统的组成
中间冷却器
用于将高温蒸气冷 凝成液体。
低温蒸发器
用于在较低压力下 吸收热量，产生低 温蒸气。
高温蒸发器
用于吸收热量，产 生高温蒸气。
系统组成的比较
要点一
总结词
双级蒸汽压缩式制冷循环系统通常包括两个或更多个独立 的制冷剂循环系统，每个系统都有自己的蒸发器、压缩机 、冷凝器和膨胀阀等。而复叠式制冷循环则由多个独立的 制冷剂循环系统组成，每个系统有自己的蒸发器和冷凝器 ，以及独立的压缩机和膨胀阀等。
要点二
详细描述
双级蒸汽压缩式制冷循环系统中，每个级别的制冷剂循环 都是独立的，但它们之间通过中间冷却器进行热量传递。 而复叠式制冷循环则是由多个独立的制冷剂循环系统组成 ，每个系统都有自己的制冷剂和相应的设备。这种设计使 得复叠式制冷循环可以同时实现多个温度等级的制冷需求 ，并且每个温度等级的制冷剂都可以独立控制，灵活性更 高。
市场发展前景
市场需求持续增长
随着全球气候变暖和能源消耗的增加，双级 蒸汽压缩式和复叠式制冷循环的市场需求将 持续增长。
技术创新推动市场发展
未来，技术的不断创新和进步将进一步推动双级蒸 汽压缩式和复叠式制冷循环的市场发展。
市场竞争加剧
随着市场需求的增长，竞争将进一步加剧， 企业需要加强技术创新和服务质量提升以获 得竞争优势。
双级蒸汽压缩式与复叠式制冷循环
目 录
• 双级蒸汽压缩式制冷循环 • 复叠式制冷循环 • 双级与复叠式制冷循环的比较 • 双级与复叠式制冷循环的应用场景 • 双级与复叠式制冷循环的发展趋势与挑战
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。
两级压缩以及复叠式制冷原理
一级节流中间不完全冷却循环
4
冷凝器
中间 冷却器
膨胀阀 5'
4' 膨胀阀
5
1
蒸发器
T 3
高压 Tk
压缩机
2'
T0
2
低压 压缩机
k
4
4' 5'
6
5
3' wc
q0
pk 3
pk' 2 2' p0
1
S
Pm = Pk P0
图7示出的SD2-4F10A型两级压缩氟里昂制冷机系统
就是按图4-4a所示的一级节流中间不完全冷却循环所
《制冷原理与技术》讲义
第七讲 两级压缩及复 叠式制冷原理
陈江平 上海交通大学制冷研究所
1、采用两级压缩的原因
单级压缩压缩比为10时最低蒸发温度
制冷剂
冷凝 温度 （°C）
30
35
40
45
50
R717 -30.5 -27.3 -24.4
R12
-37.2 -34.2 -31.5
R22
-36.8 -33.8 -31.1 -28.3 -25.4
图7 SD2-4F10A两级压缩氟里昂制冷系统图 A－低压压缩机；B－高压压缩机；C１、C２－油分离器；D－冷凝器；E－过滤干燥器；F－中间冷却器；
G－蒸发器；H－气液分离器；I１、I２－热力膨胀机；J１、J２－电磁阀
3、两级压缩的热力计算
两级压缩制冷机进行循环的热力计算时，首先要对制冷工质及循环型式加 以选择，然后 确定循环的工作参数，按上节所述方法进行具体的计算。 两级压缩制冷机应使用中温制冷剂，这是因为受到在低温时系统中蒸发压力不能太低 ，在常温下冷凝压力又不允许过高及应能够液化的限制。通常应用较为广泛的是R717、 R22、R290等。 中间冷却的方式是与选用的制冷剂的种类密切相关的。对采用回热有利的制冷剂如 R290等采用中间不完全冷却循环型式，同样可使循环的制冷系数有所提高。但为了降低高 压级的排气温度，也可选用中间完全冷却的循环型式。对采用回热循环不利的制冷剂如氨 等，则应采用中间完全冷却的循环型式。 对于蒸发温度较低的两级压缩循环，通常都增加回热器，其目的并不在于提高制冷系 数，而是为了提高低压级压缩机的吸气温度，改善压缩机的工作条件。 两级压缩循环工作参数的确定与单级压缩循环是相似的，即根据环境介质的温度和被 冷却物体要求的温度，考虑选取一定的传热温差，即可确定循环的冷凝温度和蒸发温度。 至于中间温度（或中间压力）如何确定是两级压缩循环的特有问题，中间压力选择是否恰 当，不仅影响到经济性，而且对压缩机的安全运行也有直接关系。
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；
复叠式制冷循环原理
此外，复叠式制冷循环还可以应用于各种不同的制冷领域 ，如家用空调、商用空调、工业制冷等。它的广泛应用将 有助于推动制冷技术的发展，促进节能减排和可持续发展 。
02 复叠式制冷循环原理概述
复叠式制冷循环的基本概念
01
复叠式制冷循环是指利用两种或 多种制冷剂，通过蒸发器和冷凝 器进行循环，实现制冷效果的系 统。
膨胀过程
膨胀过程是将高压下的制冷剂 液体膨胀成低压气体，降低其
压力和温度。
在膨胀过程中，制冷剂液体 通过膨胀阀或膨胀管膨胀，
使其压力和温度降低。
膨胀过程是降低制冷剂压力和 温度的关键环节，也是制冷循 环中实现制冷效果的重要步骤
之一。
05 复叠式制冷循环的应用
低温制冷领域
低温制冷
复叠式制冷循环通过多级制冷剂的冷 凝和蒸发，实现低温制冷效果，广泛 应用于科研、工业和医疗领域的低温 环境。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
对未来研究的展望
研究新型环保制冷剂在复叠式制冷循环中的应 用，以替代传统CFCs制冷剂，减少对环境的影
响。
加强复叠式制冷循环在实际应用中的研究，特别是在 低温或超低温领域的应用研究，推动相关产业的发展
。
进一步优化复叠式制冷循环的匹配参数，提高 系统的能效比和可靠性，பைடு நூலகம்低运行成本。
探索复叠式制冷循环与其他节能技术的结合，如 热回收、余热利用等，以提高系统的整体能效。
为了满足这些需求，制冷技术也在不断发展和创新。复叠式 制冷循环作为一种先进的制冷技术，具有许多优点，如高能 效、低能耗、小体积等，因此在制冷领域得到了广泛的应用 。
复叠式制冷循环的意义
复叠式制冷循环通过将多个制冷循环叠加在一起，实现了 更高效的制冷效果。这种技术可以大大提高制冷设备的能 效，降低能耗，同时减小制冷设备的体积和重量，为人们 的生活和工作带来了极大的便利。
02 复叠式制冷循环原理概述
复叠式制冷循环的基本概念
01
复叠式制冷循环是指利用两种或 多种制冷剂，通过蒸发器和冷凝 器进行循环，实现制冷效果的系 统。
膨胀过程
膨胀过程是将高压下的制冷剂 液体膨胀成低压气体，降低其
压力和温度。
在膨胀过程中，制冷剂液体 通过膨胀阀或膨胀管膨胀，
使其压力和温度降低。
膨胀过程是降低制冷剂压力和 温度的关键环节，也是制冷循 环中实现制冷效果的重要步骤
之一。
05 复叠式制冷循环的应用
低温制冷领域
低温制冷
复叠式制冷循环通过多级制冷剂的冷 凝和蒸发，实现低温制冷效果，广泛 应用于科研、工业和医疗领域的低温 环境。
THANKS FOR WATCHING
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对未来研究的展望
研究新型环保制冷剂在复叠式制冷循环中的应 用，以替代传统CFCs制冷剂，减少对环境的影
响。
加强复叠式制冷循环在实际应用中的研究，特别是在 低温或超低温领域的应用研究，推动相关产业的发展
。
进一步优化复叠式制冷循环的匹配参数，提高 系统的能效比和可靠性，பைடு நூலகம்低运行成本。
探索复叠式制冷循环与其他节能技术的结合，如 热回收、余热利用等，以提高系统的整体能效。
为了满足这些需求，制冷技术也在不断发展和创新。复叠式 制冷循环作为一种先进的制冷技术，具有许多优点，如高能 效、低能耗、小体积等，因此在制冷领域得到了广泛的应用 。
复叠式制冷循环的意义
复叠式制冷循环通过将多个制冷循环叠加在一起，实现了 更高效的制冷效果。这种技术可以大大提高制冷设备的能 效，降低能耗，同时减小制冷设备的体积和重量，为人们 的生活和工作带来了极大的便利。
两级压缩和复叠式制冷循环
由tm1得出对应的pm1。
2. 第二种情况——压气机未定
遵循制冷系数最大化原则来确 定中间压力pm。
(1)根据已确定的pk和P0，按照
求得一个近似值；
6
C
5
3 qmG - qmD 4 q m G
7
qmD
8
2
9
E
1
4.3 两级压缩制冷机的热力计算和温度变动时的特性
2. 第二种情况——压气机未定 遵循制冷系数最大化原则来确 定中间压力pm。 (1)根据已确定的pk和P0，按照
℃，
℃，
为蒸发温度极限值。
当蒸发温度达到此温度时， 制冷机压缩机照常运行；
但无法得到任何的制冷效果， 且空耗部分电能。
解决问题的方法： 变单级压缩为多级压缩。
4.1 概述
二.复叠式制冷
压缩机气缸尺寸过大，运
为获得更低的制冷温度，则要 行经济性下降。
求制冷剂必须工作在更低的蒸发温 ④吸气阀开启困难。
4.2 两级压缩制冷循环
qmG qmD h3 h8 h3 h6
(2)h4的计算 4点为过热蒸汽：
3 qmG - qmD
4 qmG
6
C
5
3 qmG - qmD 4 q m G
7
qmD
8
2
9
E
1
qmD
2
h4
q m Gh 3
qmD qmG
h2
h3
h4
h3
h3 h3
h6 - h8
h 2
h4 - h3 h2 h7 h3 h5
h 2 - h1'
4.4 复叠式制冷机循环
一.复叠式制冷机循环系统
复叠式制冷机通常由高温级和 低温级两部分制冷系统组成。
2. 第二种情况——压气机未定
遵循制冷系数最大化原则来确 定中间压力pm。
(1)根据已确定的pk和P0，按照
求得一个近似值；
6
C
5
3 qmG - qmD 4 q m G
7
qmD
8
2
9
E
1
4.3 两级压缩制冷机的热力计算和温度变动时的特性
2. 第二种情况——压气机未定 遵循制冷系数最大化原则来确 定中间压力pm。 (1)根据已确定的pk和P0，按照
℃，
℃，
为蒸发温度极限值。
当蒸发温度达到此温度时， 制冷机压缩机照常运行；
但无法得到任何的制冷效果， 且空耗部分电能。
解决问题的方法： 变单级压缩为多级压缩。
4.1 概述
二.复叠式制冷
压缩机气缸尺寸过大，运
为获得更低的制冷温度，则要 行经济性下降。
求制冷剂必须工作在更低的蒸发温 ④吸气阀开启困难。
4.2 两级压缩制冷循环
qmG qmD h3 h8 h3 h6
(2)h4的计算 4点为过热蒸汽：
3 qmG - qmD
4 qmG
6
C
5
3 qmG - qmD 4 q m G
7
qmD
8
2
9
E
1
qmD
2
h4
q m Gh 3
qmD qmG
h2
h3
h4
h3
h3 h3
h6 - h8
h 2
h4 - h3 h2 h7 h3 h5
h 2 - h1'
4.4 复叠式制冷机循环
一.复叠式制冷机循环系统
复叠式制冷机通常由高温级和 低温级两部分制冷系统组成。
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Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
14
3.8 CO2制冷
CO2制冷的方法：将CO2制2曾作为重要制冷剂使用了半个世纪，因为安全性好普 遍用于船上，直到1930年后CFC的广泛应用淘汰了CO2。 当前HCFC被淘汰，人们重新关注CO2的应用研究
12
3.7.2 复叠式制冷系统设计与使用中的若干问题
温度范围
单级压缩制冷：-35~-40℃ 两级压缩制冷： -40~-80℃ 复叠式制冷：－60℃以下
两元复叠 R22＋R23 －80℃
制冷剂
两元复叠 R22＋R23 -100℃ 三元复叠 R22＋R23+R14 -130℃
四元复叠 R22＋R23+R14+R50 -170℃ 制冷要求在－80℃～－60℃，选择两级压缩还是复叠式， 需进行系统的综合比较
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
4
Tk
△T1 △T2
T0 低温系统
制冷剂
压缩机 冷凝蒸发器（事实上 存在复叠温差） 回热器 节流阀 蒸发器 膨胀容器组成
R22
Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
2
最低蒸 发温度
-80℃
制冷剂
R22-R23 -40.8/ -82.2 R507-R23
制冷循环型式 R22单级或两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环 R507单级或两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环
9
3.三个单级压缩循环组成的复叠式制冷机
循环
高温 中温 低温
制冷剂
高温 R22或R507 中温 R23 低温 R50、R1150或R170
最低蒸发温度可达－120℃～－140℃
Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
10
Tsingtao
Chapter Third
Vapor-compression Refrigeration Cycle
复叠式制冷
1
Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
3.7 复叠式制冷
• 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。
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
11
图3-60 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
Tsingtao
Power Engineering and Engineering of Thermophysics
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图3-48 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
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-120℃
R22-R1150 R507-R1150
R22两级压缩—R1150两级压缩组合的复叠式循环 R507两级压缩—R1150两级压缩组合的复叠式循环
R22-R23-R50 R507-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单级压缩—R23单级压缩—R50单级压缩组合的复叠 式循环
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3.7.1 两个单级压缩循环组成的复叠式制冷机 Tk
△T1 △T2
T0 高温系统
制冷剂
高温压缩机
冷凝器
节流阀
冷凝蒸发器（上一级蒸 发器和下一级冷凝器做 在一起）
R23
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3.7.2 复叠式制冷复叠式制冷系统设计与使用 中的若干问题
• 辅助热交换器的使用
复叠制冷机中更多的辅助热交换器，除其它循环中 的中间冷却器和气液分离器外，添加了回热器、水 冷却器。
回热器：使吸气过热变为有用过热
水冷却器：减轻高温子系统的蒸发器热负荷，从而 减少耗功，提高COP
• 启动与防止停机时低温子系统超压措施： • 小型装置的膨胀体积 V E (m xvp V )/1 ( vp/v x)
自行复叠式循环：采用混合制冷剂的多级分凝循环， 只需一台压缩机。不同制冷剂相同压力下tk异
-100℃
R290-R23 R22-R23
R290两级压缩—R23单级压缩组合的复叠式循环 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 R507-R1150
R22两级压缩—R1150单级压缩组合的复叠式循环 R507两级压缩—R1150单级压缩组合的复叠式循环
扩大循环的工作温差，可以获得比单级压缩循环更低的制冷 温度。
分级压缩不能大范围增大循环工作温差，因为制冷剂临界点 以下和标准沸点附近之间的温度范围有限：Tc/Tb=0.6；
高、高；低、低；则一种制冷剂最大的工作温度范围是 Tk-T0；
当制冷循环温差大到一定程度时，无法用一种制冷剂有效制 冷；将总的制冷循环温差分割成2个或多个区段，每个区段 用性质相宜的制冷剂循环：高/中沸点的制冷剂循环承担高温 区段的制冷；低沸点的制冷剂承担低温区段的制冷。
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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
高温部分
一级节流 中间不完全冷却 节流前液体过冷 带回热的两级压缩循环
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