雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)原理

1、雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)原理創(chuàng)作：歐陽(yáng)美時(shí)間：2021.01.01創(chuàng)作：歐陽(yáng)美一、兩級(jí)壓縮采用的原因制冷系統(tǒng)的冷凝溫度（或冷凝壓力）決定于冷卻劑（或 環(huán)境）的溫度，而蒸發(fā)溫度（或蒸發(fā)壓力）取決于制冷要求。 由于生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)制冷溫度的要求越來(lái)越低，因此，在很多 制冷實(shí)際應(yīng)用中，壓縮機(jī)要在髙壓端壓力（冷凝壓力）對(duì)低壓 端壓力（蒸發(fā)壓力）的比值（即壓縮比）很高的條件下進(jìn)行工 作。由理想氣體的狀態(tài)方程Pv/T三C可知，此時(shí)若采用單級(jí) 壓縮制冷循環(huán)，則壓縮終了過(guò)熱蒸氣的溫度必然會(huì)很髙（V 定，Pf-Tf），于是就會(huì)產(chǎn)生以下許多問(wèn)題。壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)入大大降低，且當(dāng)壓縮比220時(shí)，入=0。2 .壓縮機(jī)的單位制冷

2、量和單位容積制冷量都大為降低。3.壓縮機(jī)的功耗增加，制冷系數(shù)下降。4 .必須采用髙著火點(diǎn)的潤(rùn)滑油，因?yàn)闈?rùn)滑油的粘度隨 溫度升高而降低。5被髙溫過(guò)熱蒸氣帶出的潤(rùn)滑油增多，增加了分油器 的負(fù)荷，且降低了冷凝器的傳熱性能?？偵纤?，當(dāng)壓縮比過(guò)髙時(shí)，采用單級(jí)壓縮循環(huán)，不僅 是不經(jīng)濟(jì)的，而且甚至是不可能的。為了解決上述問(wèn)題，滿足 生產(chǎn)要求，實(shí)際中常采用帶有中間冷卻器的雙級(jí)壓縮制冷循 環(huán)。但是，雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)所需的設(shè)備投資較單級(jí)壓縮大的 多，且操作也較復(fù)雜。因此，采用雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)并非在任 何情況下都是有利的，一般當(dāng)壓縮比2 8時(shí)，采用雙級(jí)壓縮較 為經(jīng)濟(jì)合理。二、雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)的組成及常見(jiàn)形式兩級(jí)壓

3、縮制冷循環(huán)，是指來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑蒸氣要經(jīng) 過(guò)低壓與髙壓壓縮機(jī)兩次壓縮后，才進(jìn)入冷凝器。并在兩次壓 縮中間設(shè)置中間冷卻器。兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)可以是由兩臺(tái) 壓縮機(jī)組成的雙機(jī)（其中一臺(tái)為低壓級(jí)壓縮機(jī)，另一臺(tái)為髙壓 級(jí)壓縮機(jī)）兩級(jí)系統(tǒng)，也可以是由一臺(tái)壓縮機(jī)組成的單機(jī)兩級(jí) 系統(tǒng)，其中一個(gè)或兩個(gè)汽缸作為髙壓缸，其余幾個(gè)汽缸作為低 壓缸，其髙、低壓汽缸數(shù)量比一般為 1:3或1:2 。兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)由于節(jié)流方式和中間冷卻程度不同而 有不同的循環(huán)方式，通常分為：兩次節(jié)流中間完全冷卻、兩次 節(jié)流中間不完全冷卻、一次節(jié)流中間完全冷卻和一次節(jié)流中間 不完全冷卻四種兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)方式。其中，兩次節(jié)流是指 制冷劑

4、從冷凝器出來(lái)要先后經(jīng)過(guò)兩個(gè)膨脹閥再進(jìn)入蒸發(fā)器，即 先由冷凝壓力節(jié)流到中間壓力，再由中間壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓 力，而一次節(jié)流只經(jīng)過(guò)一個(gè)膨脹閥，大部分制冷劑從冷凝壓力 直接節(jié)流到蒸發(fā)壓力，相比之下，一次節(jié)流系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，且 可以利用其較大的壓力差實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離或髙層冷庫(kù)的供液。因此 實(shí)踐中采用的基本上都是一次節(jié)流兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)。至 于采用哪一種中間冷卻方式，由選用制冷劑的種類(lèi)來(lái)決定。通 常兩級(jí)壓縮氨制冷系統(tǒng)采用中間完全冷卻，而兩級(jí)壓縮氟利昂 制冷系統(tǒng)，則常采用中間不完全冷卻。1. 一次節(jié)流中間完全冷卻的雙級(jí)循環(huán)這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用盤(pán)管式中間冷卻器。它既有兩級(jí) 節(jié)流的減少節(jié)流損失效果，又起到對(duì)低壓級(jí)排

5、氣完全冷卻的作 用。其工作過(guò)程是：在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的低壓低溫制冷劑蒸氣（狀態(tài)1）,被 低壓壓繾機(jī)吸入并壓縮成中間壓力的過(guò)熱蒸氣（狀態(tài)2）,然 后進(jìn)入同一壓力的中間冷卻器，在中冷器內(nèi)被冷卻成干飽和蒸 氣（狀態(tài)3）。中壓干飽和蒸氣又被髙壓壓縮機(jī)吸入并壓縮到 冷凝壓力的過(guò)熱蒸氣（狀態(tài)4）,隨后進(jìn)入冷凝器被冷凝成制 冷劑液體（狀態(tài)5）。然后分成兩路，一路經(jīng)膨脹閥F節(jié)流降 壓后（狀態(tài)8）進(jìn)入中間冷卻器，大部分液體從另一路進(jìn)入中 間冷卻器的盤(pán)管內(nèi)過(guò)冷（狀態(tài)6）,但由于存在傳熱溫差，故 其在盤(pán)管內(nèi)不可能被冷卻到中間溫度，而是比中間溫度一般高 t = 3 5o過(guò)冷后的液體再經(jīng)過(guò)主膨脹閥節(jié)流降壓成低 溫低壓的過(guò)冷

6、液（狀態(tài)7）,最后進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)，產(chǎn)生 冷效應(yīng)。這種循環(huán)系統(tǒng)只適用于R717與R22的雙級(jí)制冷循環(huán)系 統(tǒng)中。一次節(jié)流中間不完全冷卻的雙級(jí)循環(huán)一次節(jié)流中間不完全冷卻的雙級(jí)循環(huán)，主要適用于氟利昂制冷 裝置，采用回?zé)嵫h(huán)。如圖3-4所示的SD24F10A型 兩級(jí)壓縮氟利昂制冷裝置系統(tǒng)圖，就是按圖 3-3 的循環(huán)設(shè)計(jì) 的。這種循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：制冷劑主流先經(jīng)盤(pán)管式中間冷卻 器過(guò)冷，再經(jīng)回?zé)崞鬟M(jìn)一步冷卻；且低壓壓縮機(jī)的吸氣有較大 的過(guò)熱度；此外，低壓級(jí)的排氣沒(méi)有完全冷卻到飽和狀態(tài)。其工作過(guò)程為：從蒸發(fā)器出來(lái)的蒸汽經(jīng)回?zé)崞骱蟊坏蛪簤嚎s機(jī) 吸入，壓縮到中間壓力并與中冷器出來(lái)的干飽和蒸汽在管路中 進(jìn)行混合

7、，使從低壓機(jī)排出的過(guò)熱蒸汽被冷卻后再進(jìn)入高壓壓 縮機(jī)，經(jīng)壓縮到冷凝壓力并進(jìn)入冷凝器，冷凝后的髙壓制冷劑 液體進(jìn)入了中冷器的蛇形盤(pán)管進(jìn)行再冷卻，然后進(jìn)入回?zé)崞髋c 從蒸發(fā)器出來(lái)的低溫低壓蒸汽進(jìn)行熱交換，使從中冷器蛇形盤(pán) 管中出來(lái)的過(guò)冷液體再一次得到冷卻，最后經(jīng)膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā) 器吸熱蒸發(fā)。這種循環(huán)系統(tǒng)，只適用于R12或R22的雙級(jí)制冷循環(huán)系統(tǒng)中， 而決不能用于氨的制冷系統(tǒng)中。這是因?yàn)椋弘m然髙、低壓級(jí)吸 入蒸汽的過(guò)熱度都比較大，但是因?yàn)榉旱慕^熱指數(shù)K值比 氨要小，故壓縮機(jī)的排氣溫度不髙。兩次節(jié)流中間完全冷卻的雙級(jí)循環(huán)這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)是選用了閃發(fā)式中間冷卻器。它起兩個(gè)作用， 其一是相當(dāng)于兩次節(jié)流的中間液體分離器，其二是利用一小部 分液體的吸熱蒸發(fā)作用，對(duì)低壓機(jī)的排氣進(jìn)行完全中間冷卻。這種型式的制冷循環(huán)系統(tǒng)，只適用于R717或R22的雙級(jí)壓縮 制冷循環(huán)系統(tǒng)中。為了防止從中間冷卻器出來(lái)的飽和液體在管 路中閃發(fā)成蒸汽，通常要求中間冷卻器與蒸發(fā)器之間的距離要 近。綜上分析可知