制冷與低溫技術(shù)原理第3章蒸氣壓縮制冷循環(huán)-復(fù)迭式制冷循環(huán).ppt

3.4 復(fù)疊式制冷機(jī)循環(huán),3.4.1 采用復(fù)疊式制冷循環(huán)的原因,為了獲得更低溫度，采用單一制冷劑的多級壓縮 循環(huán)將受蒸發(fā)溫度過低，制冷劑凝固的限制；,蒸發(fā)壓力過低會帶來下列問題： 蒸發(fā)器與外界的壓差增大，空氣滲入系統(tǒng)的 可能性增加，影響系統(tǒng)的正常工作。 吸氣比體積大，實(shí)際吸入汽缸的氣體減少， 增加了汽缸尺寸。 對活塞式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的吸排氣靠閥門自動 起閉來完成，當(dāng)吸氣壓力低于0.01-0.015MPa時， 難于克服吸氣閥彈簧力，影響壓縮機(jī) 的正常工作。,3.4.1 采用復(fù)疊式制冷循環(huán)的原因,采用低溫制冷劑時，蒸發(fā)壓力均高于10KPa， 但冷凝壓力太高，接近于臨界狀態(tài)，使循環(huán) 的節(jié)流損失大大增加。,3.4.1 采用復(fù)疊式制冷循環(huán)的原因,3.4.2 復(fù)疊式制冷循環(huán),1. 系統(tǒng)的組成： 由兩個（或數(shù)個）采用不同制冷劑的單級（或多級） 制冷系統(tǒng)組成，分別稱為高溫部分和低溫部分。 高溫系統(tǒng)使用中溫制冷劑，低溫系統(tǒng)采用低溫制冷劑。 兩部分由一只蒸發(fā)冷凝器聯(lián)系起來。 高溫部分制冷劑的蒸發(fā)用來使低溫部分制冷劑冷凝。 兩部分之間靠蒸發(fā)冷凝器來實(shí)現(xiàn)傳熱。高溫部分的制冷劑 再通過自己系統(tǒng)的冷凝器釋放給環(huán)境介質(zhì)水或空氣。 而低溫部分通過自己系統(tǒng)的蒸發(fā)器來吸收被冷卻對象低溫 環(huán)境下的熱量。,復(fù)疊式制冷循環(huán)的組合形式與制冷溫度和制冷劑種類,2. 復(fù)疊式制冷循環(huán)的組合形式與制冷溫度和 制冷劑種類,復(fù)疊式制冷循環(huán)的組合形式與制冷溫度和制冷劑種類,3.4.2 復(fù)疊式制冷循環(huán),3. 制冷系統(tǒng)及P-h圖和T-S圖表示,由兩個單級壓縮系統(tǒng)組成的復(fù)疊式制冷系統(tǒng),循環(huán)工況： 高溫級 tkg=35, t0g=-45 低溫級 tkd=-50, t0d=-85 蒸發(fā)器工作的低溫室溫度: -80 冷凝蒸發(fā)器傳熱溫差范圍: 5-10 （低溫部分的冷凝溫度必須高于高溫部分的 蒸發(fā)溫度。）,兩級復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)（R22-R23）,工作原理圖：,輔助設(shè)備的作用：,舉例,A 低溫壓縮機(jī)； B高溫級壓縮機(jī)； C油分離器； D水冷冷卻器； E冷凝蒸發(fā)器； F過濾器； G回?zé)崞鳎?H電磁閥； I熱力膨脹閥； K蒸發(fā)器； W膨脹容器； V截止閥； R減壓閥； S低溫級排氣冷卻器,兩級復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)（R22-R23）,兩級復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)（R22-R13）,回?zé)崞鳎涸龃笱h(huán)制冷量，改善壓縮機(jī)的工作條件。 水冷卻器：降低排氣溫度，減少冷凝蒸發(fā)器中 的冷凝熱負(fù)荷（減少高溫級循環(huán)的制冷量）。 膨脹容器： 保證低溫級系統(tǒng)避免超壓和安全順利地啟動。 油分離器： 防止?jié)櫥瓦M(jìn)入熱交換器，減少傳熱熱阻。 電磁閥：阻止系統(tǒng)停止運(yùn)行時兩部分系統(tǒng)中的高 壓制冷劑液體竄入蒸發(fā)器，造成系統(tǒng)在啟動過 程中，大量液體進(jìn)入壓縮機(jī)發(fā)生液擊事故。,三級復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng) 三級復(fù)疊式天然氣液化裝置工作原理； 采用工質(zhì)：丙烷，乙烯和甲烷。,兩級和單級組成的復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng),課后閱讀,熱力計算中需注意問題 1. 高溫，低溫部分單獨(dú)計算,3.4.3 復(fù)疊式制冷循環(huán)的熱力計算,制冷量：,低溫部分：,高溫部分：,2. 低溫蒸發(fā)器：傳熱溫差盡量小， 最好不大于5，減小不可逆損失。,3. 冷凝蒸發(fā)器；傳熱溫差為5-10 。,4. 中間溫度，壓力的選用 原則：a：制冷系數(shù)為最大，使能量利用最經(jīng)濟(jì)； b: 各個壓縮機(jī)壓力比大致相等， 壓縮機(jī)的汽缸工作容積利用率較高。,3.4.3 復(fù)疊式制冷循環(huán)的熱力計算,邁勒普拉薩特：,適用范圍；兩個單級壓縮或兩個兩級壓縮組成的復(fù)疊制冷機(jī)。不適用于一個單級壓縮和兩個兩級壓縮的制冷機(jī)。,舉例,啟動 a: 先啟動高溫部分，待高溫部分的蒸發(fā)溫度降到 足以保證低溫部分的冷凝壓力不會超過壓縮機(jī) 的最高允許壓力時，再啟動低壓部分。 b: 小型復(fù)疊式制冷機(jī)，高、低溫部分同時啟動， 但須在低溫部分壓縮機(jī)的排氣管上裝設(shè)壓力 控制閥，以保證不會超壓。,3.4.3 復(fù)疊式制冷循環(huán)的啟動與膨脹容器,2.停機(jī)后低溫制冷劑的處理問題 大型制冷裝置； a: 通常采用的方法是令高溫部分定時運(yùn)轉(zhuǎn)， 以便低溫部分始終處于低溫狀態(tài)， b: 將低溫制冷劑充入制冷劑瓶中。 小型制冷裝置： 在低溫部分系統(tǒng)中接入一個膨脹容器，以便 停機(jī)后一部分低溫制冷劑蒸氣進(jìn)入膨脹容器， 不使系統(tǒng)中的壓力過分升高。,3.4.3 復(fù)疊式制冷循環(huán)的啟動與膨脹容器,1. 為什么要采用兩級壓縮制冷？兩級壓縮制冷循環(huán) 有哪幾種循環(huán)？ 2. 為什么要采用復(fù)疊式制冷循環(huán)，它有什么優(yōu)