第4章-两级压缩和复叠式制冷循环-ppt课件.ppt

1、 两次节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环两次节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环l一、系统图、压焓图一、系统图、压焓图l二、概念：二、概念：双级压缩制冷循环双级压缩制冷循环、中间完全冷中间完全冷却却、两次节流两次节流l三、系统图、压焓图分析三、系统图、压焓图分析1PPT课件 2PPT课件 概念概念l双级压缩双级压缩：指首先通过低压压缩机将制冷剂 蒸气从 蒸发压力压缩到中间压力，然后再通过高压压缩机将 制冷剂蒸气从中间压力继续压缩到冷凝压力。 蒸发器的制冷剂蒸汽P0低压级压缩机Pm中间冷却器高压级压缩机Pk冷凝器Pk。l中间完全冷却中间完全冷却：指低压级压缩机排出的气体被冷却成中间压力下的干饱和蒸

2、气。l两次节流两次节流：制冷工质液体从冷凝压力节流到蒸发压力，要先后经过两个节流阀。3PPT课件系统循环过程系统循环过程 蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气（状态），被低压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热蒸气（状态），然后进入同一压力的中间冷却器，在中间冷却器内被冷却成干饱和蒸气（状态）。中压干饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的过热蒸气（状态），随后进入冷凝器被冷凝成低温高压液体（状态）。经过节流阀A变成气液两态进入中间冷却器。从中间冷却器出来的液态制冷剂进入节流阀B后变成气液两态再进入蒸发器蒸发吸收热量产生制冷效应。4PPT课件压焓图分析压焓图分析l 图中12：低压压缩机的压缩过程；

3、l 23：低压级排气在中间冷却器中的冷却过程；l 34：高压级压缩机的压缩过程；l 45：高压过热气体在冷凝器中的冷却、冷凝过程；l 56：高压液体经节流阀A进入中间冷却器的节流过程；l 63：中压制冷剂在中间冷却器中的蒸发过程；l 78：中压液体制冷剂经节流阀B进入蒸发器的节流过程；l 81：制冷剂低压液体在蒸发器中的蒸发过程； 5PPT课件单位制冷量：单位制冷量：q q0 0= h= h1 1h h8 8= h= h1 1h h7 7低压级压缩机的理论比功：低压级压缩机的理论比功： 0D0D = h = h2 2-h-h1 1低压级压缩机的质量流量：低压级压缩机的质量流量： q qmDmD

4、= =0 0/q/q0 0= =0 0/( h/( h1 1h h7 7) )低压级压缩机的实际输气量：低压级压缩机的实际输气量： q qv vsDsD =q =qmDmDv v1 1= =0 0v v1 1/( h/( h1 1h h7 7) )低压级压缩机的理论输气量：低压级压缩机的理论输气量： q qv vhDhD=qv=qvsDsD/D D= =0 0v v1 1/(h/(h1 1h h7 7)D D6PPT课件高压级压缩机的理论比功：高压级压缩机的理论比功：0G0G = h = h4 4 h h3 3中间冷却器的热平衡关系：中间冷却器的热平衡关系： q qmDmDh h2 2+q+q

5、mDmD(h(h5 5h h7 7)+(q)+(qmGmGq qmDmD)h)h5 5=q=qmGmGh h3 3高压级压缩机的制冷剂流量高压级压缩机的制冷剂流量: : q qmGmG=(h=(h2 2h h7 7) )0 0/( h/( h3 3h h5 5)( h)( h1 1h h7 7) )7PPT课件一采用两级压缩的原因一采用两级压缩的原因l1. 压缩机的最大压差是其受力零件强度计算的依据。如果在运行时，压力差超过规定的数值，将会引起压缩机零部件的损坏。l2 压缩机压力比也有一定的限制。如果压力比过高，会带来如下影响： (1) 压力比过大时，压缩机的排气温度升高，将使压缩机气缸壁上的

6、润滑油变稀，润滑条件变坏； （2）当活塞回行时，气缸余隙容积中的蒸气膨胀后体积过大，因而，使压缩机的输气系数减少 （3） 液体制冷剂节流引起的损失增加，使循环的经 济性下降。8PPT课件中间冷却器的作用中间冷却器的作用l1.降低低压级压缩机排气温度，以避免高压级过高的 排气温度。l2.起到油分离器的作用，它可将由低压级压缩机带来的润滑油，通过改变流动方向、降低流速、洗涤和降温作用分离出来，并由放油管排出.9PPT课件10PPT课件 一级节流，中间完全冷却一级节流，中间完全冷却 两级压缩制冷循环两级压缩制冷循环11PPT课件12PPT课件 蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气（状态），蒸发器中产生的

7、低压低温制冷剂蒸气（状态），被低压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热蒸气被低压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热蒸气（状态），然后进入同一压力的中间冷却器，在（状态），然后进入同一压力的中间冷却器，在中冷器内被冷却成干饱和蒸气（状态）。中压干中冷器内被冷却成干饱和蒸气（状态）。中压干饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的过热蒸气（状态），随后进入冷凝器被冷凝成液过热蒸气（状态），随后进入冷凝器被冷凝成液体（状态）。然后分成两路，一路经膨胀阀节流体（状态）。然后分成两路，一路经膨胀阀节流降压后（状态）进入中间冷却器，大部分液体从降压后（状态）进入中间

8、冷却器，大部分液体从另一路进入中间冷却器的盘管内过冷（状态），另一路进入中间冷却器的盘管内过冷（状态），成为过冷液体，进入第二个节流阀，节流后进入蒸成为过冷液体，进入第二个节流阀，节流后进入蒸发器。发器。循环过程循环过程 13PPT课件单位制冷量：单位制冷量：q q0 0= h= h1 1h h8 8= h= h1 1h h7 7低压级压缩机的理论比功：低压级压缩机的理论比功： 0D0D = h = h2 2-h-h1 1低压级压缩机的质量流量：低压级压缩机的质量流量： q qmDmD= =0 0/q/q0 0= =0 0/( h/( h1 1h h7 7) )低压级压缩机的轴功率：低压级压缩

9、机的轴功率： P PeDeD=q=qmDmD0D0D/kDkD = =0 0(h(h2 2-h-h1 1)/(h)/(h1 1h h7 7)kDkD低压级压缩机的实际输气量：低压级压缩机的实际输气量： q qv vsDsD =q =qmDmDv v1 1= =0 0v v1 1/( h/( h1 1h h7 7) )低压级压缩机的理论输气量：低压级压缩机的理论输气量： q qv vhDhD=qv=qvsDsD/D D= =0 0v v1 1/(h/(h1 1h h7 7)D D14PPT课件高压级压缩机的理论比功：高压级压缩机的理论比功：0G0G = h = h4 4 h h3 3中间冷却器的

10、热平衡关系：中间冷却器的热平衡关系： q qmDmDh h2 2+q+qmDmD(h(h5 5h h7 7)+(q)+(qmGmGq qmDmD)h)h5 5=q=qmGmGh h3 3高压级压缩机的制冷剂流量高压级压缩机的制冷剂流量: : q qmGmG=(h=(h2 2h h7 7) )0 0/( h/( h3 3h h5 5)( h)( h1 1h h7 7) )高压级压缩机的轴功率：高压级压缩机的轴功率：P PeGeG=q=qmGmG0G0G/kGkG= =0 0(h(h2 2h h7 7)(h)(h4 4h h3 3)/(h)/(h1 1h h7 7) )(h(h3 3h h5 5)

11、 )kGkG热力计算热力计算15PPT课件热力计算高压级压缩机的实际输气量：高压级压缩机的实际输气量： q qv vsGsG =q =qmGmGv v3 3= =0 0(h(h2 2h h7 7)v)v3 3/(h/(h1 1h h7 7)(h)(h3 3h h5 5) )高压级压缩机的理论输气量：高压级压缩机的理论输气量： q qv vhGhG=q=qv vsGsG/G G= =0 0(h(h2 2h h7 7)v)v3 3/(h/(h1 1h h7 7)(h)(h3 3h h5 5)G G理论循环性能系数：理论循环性能系数： COPCOP0 0= =0 0/(q/(qmDmD0D0D+q+

12、qmGmG0G0G) )实际循环性能系数：实际循环性能系数： COPCOP0 0= =0 0/(q/(qmDmD0D0D/kDkD+q+qmGmG0G0G/kGkG) )16PPT课件热力计算冷凝器热负荷：冷凝器热负荷： k k=q=qmGmG(h(h4s4sh h5 5) h) h4s4s=h=h3 3(h(h4 4h h3 3)iGiG制冷量：制冷量： 0 0=qv=qvhDhDD D(h(h1 1h h7 7)/v)/v1 117PPT课件 一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环18PPT课件一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环19PPT课件工作过程：工作过程： 从蒸发器出来的蒸汽

13、经回热器后被低压压缩机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

14、出来的过冷液体再一次得到冷却，最后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。经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。循环过程循环过程 20PPT课件热力计算热力计算 中间冷却器的热平衡关系：中间冷却器的热平衡关系：液体过冷放热量液体过冷放热量= =节流后的低压液体吸热量节流后的低压液体吸热量 q qmGmG = q = qmDmD(h(h3 3h h8 8)/(h)/(h3 3h h6 6) )3 3与与4 4混合的热平衡关系：混合的热平衡关系： 两股气体的焓两股气体的焓= =混合后气体的焓混合后气体的焓 h h4 4=h=h3 3+(h+(h3 3h h6 6)(h)(h2

15、 2h h3 3)/(h)/(h3 3h h8 8) ) 21PPT课件二级节流中间不完全冷却制冷循环二级节流中间不完全冷却制冷循环22PPT课件中间补气23PPT课件4.3 4.3 两级压缩制冷机的热力计算和温度变动两级压缩制冷机的热力计算和温度变动时的特性时的特性4.3.1 4.3.1 两级压缩制冷机的热力计算两级压缩制冷机的热力计算步骤：确定制冷剂和循环型式，确定循环的步骤：确定制冷剂和循环型式，确定循环的工作工作参数，参数，性能参数计算。性能参数计算。制冷剂：中温制冷剂。如制冷剂：中温制冷剂。如R717R717，R22R22，R290R290循环型式循环型式: :回热有利的用回热有利的

16、用中间不完全冷却方式中间不完全冷却方式，如，如 R290;R290;回热不利的用回热不利的用中间完全冷却方式中间完全冷却方式，如，如R717R717，R22.R22.若若t t0 0低可用回热器提高低可用回热器提高t t1 1循环参数：循环参数：t t0 0 和和t tk k由制冷装置的用途和环境介质的温由制冷装置的用途和环境介质的温度确定。度确定。 24PPT课件4.3.2 4.3.2 中间压力的确定中间压力的确定 1 1）压缩机已确定时）压缩机已确定时 理论输气比理论输气比= q= qv vhG hG /q/qv vsDsD= =定值定值作图法：作图法： 选若干选若干t t为中间温度，分别

17、进行热力计算，为中间温度，分别进行热力计算，得相应的得相应的。 作作=f(t=f(tm m) )曲线，得到已知的曲线，得到已知的对应的对应的t tm m 。25PPT课件26PPT课件4.3.24.3.2中间压力的确定中间压力的确定2 2）未确定压缩机时）未确定压缩机时, , 按制冷系数最大原则确定按制冷系数最大原则确定; ; 选若干选若干t t为中间温度，分别进行热力计算，得相应的为中间温度，分别进行热力计算，得相应的COPCOP0 0 作作COPCOP0 0=f(t=f(tm m) )曲线，得曲线，得COPCOP0 max0 max对应的对应的t tm m0mkPP P27PPT课件作图法

18、28PPT课件3 3）对于氨制冷剂的双级系统）对于氨制冷剂的双级系统 用拉塞公式确定最佳中间温度：用拉塞公式确定最佳中间温度： t tm m=0.4t=0.4tk k+0.6t+0.6t0 0+3 +3 式中，tm m , tk k和to o分别表示中间温度，冷凝温度和蒸发温度。例例4-2 4-2 按制冷系数最大原则确定中间温度；按制冷系数最大原则确定中间温度；例例4-3 4-3 作图法确定中间温度。作图法确定中间温度。29PPT课件 根据我国冷藏库的生产实践，当蒸发温度根据我国冷藏库的生产实践，当蒸发温度t t0 0=-=-2828-40-40范围内时，容积比范围内时，容积比 通常取通常取0

19、.330.330.50.5之之间，即间，即q qvhGvhG: :q qvsDvsD=1:3=1:31:21:2。在长江以南地区宜取大。在长江以南地区宜取大些。些。 合理容积比的选择还应结合考虑其他经济指标。合理容积比的选择还应结合考虑其他经济指标。配组双级压缩机的容积比可以有较大的选择余地。配组双级压缩机的容积比可以有较大的选择余地。如果采用单机双级压缩机，则它的容积比是既定的，如果采用单机双级压缩机，则它的容积比是既定的，容积比容积比 的值通常只有的值通常只有0.330.33和和0.50.5两种。两种。30PPT课件4.3.3 4.3.3 温度变动时制冷机的特性温度变动时制冷机的特性1.

20、1. 变工况特性变工况特性（1 1）蒸发温度的变化对中间压力的影响：）蒸发温度的变化对中间压力的影响： 随着随着t t0 0的升高，压力的升高，压力p pk k和和p pm m都不断升高，但都不断升高，但p pk k升升高得快；高得快； 随着随着t t0 0的升高，压力比的升高，压力比D D和和G G都不断下降，但都不断下降，但G G下降快；下降快； 随着随着t t0 0的升高，压力差（的升高，压力差（p pk k-p-pm m）减小，（）减小，（p pm m-p-p0 0）先逐渐增大而后逐渐减小。先逐渐增大而后逐渐减小。 31PPT课件4.3.3 4.3.3 温度变动时制冷机的特性温度变动时制冷机的特性 t tk k、不变，不变，t t0 0变化变化 t t0 0 v v1 1，q q0 0 ，0 0，copcop0 0 P Pk k/P/Pm m33，P PeGeG最大，按其值选高压级压缩机电机，最大，按其值选高压级压缩机电机，低压级压缩机电机按运行工况选配。低压级压缩机电机按运行工况选配。32PPT课件