制冷原理與設(shè)備(雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán))3

1、制冷原理與設(shè)備第第3章章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)主 編李曉東制冷原理與設(shè)備課件下載-樣章.ppt第第3章章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)l3.1 采用多級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的原因l3.1.1 單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的局限性l1實(shí)際吸氣容積減少，制冷量降低，節(jié)流損失增加，制冷系數(shù)下降。l2壓縮機(jī)的排氣溫度上升。l3壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的壓力比增大，容積效率下降。l3.1.2 采用多級(jí)蒸氣壓縮制冷循環(huán)的必要性l（1）降低壓縮機(jī)的排氣溫度l（2）降低壓力比 l（3）減少節(jié)流損失 第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán) 1.1.一級(jí)節(jié)流、中

2、間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)一級(jí)節(jié)流、中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán) 2.2.一級(jí)節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)一級(jí)節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán) 3. 3.兩級(jí)節(jié)流、中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)兩級(jí)節(jié)流、中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán) 4. 4.兩級(jí)節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán) 5.5.兩級(jí)節(jié)流、具有中溫蒸發(fā)器的中間完全冷卻兩級(jí)壓縮制冷循兩級(jí)節(jié)流、具有中溫蒸發(fā)器的中間完全冷卻兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)環(huán) 3.2.1 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)基本類型雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)基本類型第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)3.2.2 一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)圖3-1一級(jí)節(jié)流中間完全冷

3、卻制冷循環(huán)第第3章章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)3.2.3 一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)圖3-2一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻制冷循環(huán)第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)l3.2.4 一級(jí)節(jié)流中間不冷卻循環(huán) l圖3-3一級(jí)節(jié)流中間不冷卻制冷循環(huán) 第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)l3.2.5 二級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)l圖3-4二級(jí)節(jié)流中間完全冷卻制冷循環(huán)l 第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)l3.2.6 二級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)l圖3-5二級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻制冷循環(huán)第3章 雙級(jí)蒸氣

4、壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)l3.2.7 氨泵供液的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán) l圖3-6氨泵供液的一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻制冷循環(huán)第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)第3章 雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)l3.2.8 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的比較分析l（1）中間不完全冷卻循環(huán)的制冷系數(shù)要比中間完全冷卻循環(huán)的制冷系數(shù)小 l（2）在相同的冷卻條件下，一級(jí)節(jié)流循環(huán)要比二級(jí)節(jié)流循環(huán)的制冷系數(shù)小 l1）一級(jí)節(jié)流可依靠高壓制冷劑本身的壓力供液到較遠(yuǎn)的用冷場所，適用于大型制冷裝置。l2）盤管中的高壓制冷劑液體不與中間冷卻器中的制冷劑相接觸，減少了潤滑油進(jìn)入蒸發(fā)器的機(jī)會(huì)，可提高熱交換設(shè)備

5、的換熱效果。l3）蒸發(fā)器和中間冷卻器分別供液，便于操作控制，有利于制冷系統(tǒng)的安全運(yùn)行 3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l3.3.1 制冷劑與循環(huán)形式的選擇l雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)通常應(yīng)使用中溫制冷劑。目前廣泛使用的制冷劑是R717、R22和R502。R717常采用一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻形式，R22、R502常采用一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻形式。l對采用回?zé)嵫h(huán)有利的R12、R502等制冷劑，就采用中間不完全冷卻的循環(huán)形式；對采用回?zé)嵫h(huán)形式不利的制冷劑（如R717），則應(yīng)采用中間完全冷卻的循環(huán)形式。3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l3.3.2 循環(huán)工作參數(shù)的確定

6、l1.容積比的選擇dgdgmdmgvtdvtgvvqqqqqvtg高壓級(jí)理論輸氣量（高壓級(jí)理論輸氣量（m3/s）；）；qvtd低壓級(jí)理論輸氣量（低壓級(jí)理論輸氣量（m3/s）；）；qmg高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量（高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量（kg/s）；）；qmd低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量（低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量（kg/s）；）；vg高壓級(jí)吸氣比體積（高壓級(jí)吸氣比體積（m3/kg）；）；vd低壓級(jí)吸氣比體積（低壓級(jí)吸氣比體積（m3/kg）；）； g高壓級(jí)輸氣系數(shù)；高壓級(jí)輸氣系數(shù)； d低壓級(jí)輸氣系數(shù)低壓級(jí)輸氣系數(shù) 3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l根據(jù)我國冷藏庫的生產(chǎn)實(shí)踐，當(dāng)蒸發(fā)溫度t0

7、=-28-40范圍內(nèi)時(shí)，容積比的值通常取0.330.5之間，即qvtg:qvtd=1:31:2。在長江以南地區(qū)宜取大些。l合理的容積比的選擇還應(yīng)結(jié)合考慮其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。配組雙級(jí)壓縮機(jī)的容積比可以有較大的選擇余地。如果采用單機(jī)雙級(jí)壓縮機(jī)，則它的容積比是既定的，容積比的值通常只有0.33和0.5兩種。3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析2.中間壓力與中間溫度的確定 l（1）選配壓縮機(jī)時(shí)中間壓力的確定l選配壓縮機(jī)時(shí)，中間壓力pm的選擇，可以根據(jù)制冷系數(shù)最大這一原則去選取，這一中間壓力pm又稱最佳中間壓力。確定最佳中間壓力pm常用的方法有公式法和圖解法。l1）公式法l常用的公式法有比例

8、中項(xiàng)公式法和拉塞經(jīng)驗(yàn)公式法兩種 l比例中項(xiàng)公式法 l按壓力的比例中項(xiàng)確定中間壓力komppp式中式中Pm ,Po和和Pk分別為中間壓力、蒸發(fā)壓力和冷凝壓力分別為中間壓力、蒸發(fā)壓力和冷凝壓力,單單位位MPa3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l拉塞經(jīng)驗(yàn)公式法 l對于兩級(jí)氨制冷循環(huán)，拉賽(A.Rasi)提出了較為簡單的最佳中間溫度計(jì)算式：ltm=0.4tk+ 0.6to+3l式中，tm , tk和to分別表示中間溫度，冷凝溫度和蒸發(fā)溫度，單位均為。l上式不只適用于氨，在4040溫度范圍內(nèi)，對于R12也能得到滿意的結(jié)果。3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l2）圖

9、解法 l根據(jù)確定的蒸發(fā)壓力p0和冷凝壓力pk，l在pm（tm）值的上下，按一定間隔選取若干個(gè)中間溫度tm值。l根據(jù)給定的工況和選取的各個(gè)中間溫度tm分別畫出雙級(jí)縮循環(huán)的lgp-h圖，確定循環(huán)的各狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的制冷系數(shù)。l繪制=f（tm）曲線，找到制冷系數(shù)最大值max，由該點(diǎn)對應(yīng)的中間溫度tm 3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l（2）既定壓縮機(jī)時(shí)中間壓力的確定 l已經(jīng)選定壓縮機(jī)好，此時(shí)高、低壓級(jí)的容積比已確定，即值一定，這時(shí)可采用容積比插入法求出中間壓力 3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論功率為低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論功率為 81

10、1200dmd0dhhhhQwqP-低壓級(jí)的理論比功為：低壓級(jí)的理論比功為： w0d=h2-h1 3.3.3 制冷循環(huán)的熱力計(jì)算制冷循環(huán)的熱力計(jì)算單位質(zhì)量制冷量為：單位質(zhì)量制冷量為： q0=h1-h8低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量qmd為：為：81000mdhhQqQq-3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l3.3.3 制冷循環(huán)的熱力計(jì)算l高壓級(jí)的理論比功為：w0g=h4-h3 lqmg表示高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量: lqmdh2+qmd (h5h7) +(qmgqmd) h5= qmgh3 l高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量為 5372mdmghhhhqq-高壓級(jí)壓縮機(jī)的

11、理論功率為高壓級(jí)壓縮機(jī)的理論功率為 8153347200gmg0ghhhhhhhhQwqP-3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l3.3.3 制冷循環(huán)的熱力計(jì)算l理論循環(huán)制冷系數(shù)為 3472125381530g0d00hhhhhhhhhhhhPPQ-3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l3.3.4 運(yùn)行特性分析l1. 變工況特性l（1）蒸發(fā)溫度的變化對中間壓力的影響： 3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l兩級(jí)壓縮制冷機(jī)的工況變動(dòng)時(shí)的一些特性：l 隨著t0的升高，壓力pc和pm都有不斷升高，但pm升高得快；l 隨著t0的升高，壓力比H和L都

12、不斷下降，但H下降快；l 隨著t0的升高，壓力差（pc-pm）減小，（pm-pe）先逐漸增大而后逐漸減小。3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l3.4 復(fù)疊式制冷循環(huán)l定義l由兩個(gè)（或數(shù)個(gè)）不同制冷劑工作的單級(jí)（也可以是多級(jí)）制冷系統(tǒng)組合而成。l3.4.1 采用復(fù)疊式制冷循環(huán)的原因l1受制冷劑凝固點(diǎn)的限制 l2對制冷循環(huán)壓力比的限制 l3受活塞式壓縮機(jī)閥門結(jié)構(gòu)特性的限制 3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析3.4.2 復(fù)疊式制冷循環(huán)復(fù)疊式制冷循環(huán)3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析3.4

13、.2 復(fù)疊式制冷循環(huán)復(fù)疊式制冷循環(huán)3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析表3-1 復(fù)疊式制冷循環(huán)的組合型式與制冷溫度和制冷劑種類的關(guān)系 最低蒸發(fā)溫度最低蒸發(fā)溫度/制冷劑制冷劑制冷循環(huán)形式制冷循環(huán)形式-80R22-R23R22單級(jí)或雙級(jí)壓縮單級(jí)或雙級(jí)壓縮- R23單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R23R507單級(jí)或雙級(jí)壓縮單級(jí)或雙級(jí)壓縮- R23單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R290-R23R290雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮- R23單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)-100R22-R23R22雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮- R23單級(jí)或雙級(jí)壓

14、縮組合的復(fù)疊式循環(huán)單級(jí)或雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R23R507雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮- R23單級(jí)或雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)單級(jí)或雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R22-R1150R22雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮- R1150單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R1150R507雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮- R1150單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)-120R22-R1150R22雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮- R1150雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R1150R507雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮- R1150雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R22-R23-R50R22單單級(jí)壓縮級(jí)壓縮- R23單單級(jí)壓縮級(jí)壓縮- R50單單級(jí)壓縮級(jí)壓縮組合的組合的復(fù)疊式循環(huán)復(fù)疊式循環(huán)R507-R23-R50R507單單級(jí)壓縮級(jí)壓縮- R23單單級(jí)壓縮級(jí)壓縮- R50單單級(jí)壓縮級(jí)壓縮組合的組合的復(fù)疊式循復(fù)疊式循環(huán)環(huán)3.3 雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析l3.4.3 復(fù)疊式制冷循環(huán)應(yīng)用中的一些問題l1停機(jī)后低溫制冷劑的處理 l2. 系統(tǒng)的起動(dòng) l3溫度范圍的調(diào)節(jié) l思考題