制冷原理與設(shè)備

制冷原理與設(shè)備

第3章雙級(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第一頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)3.1采用多級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的原因3.1.1單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的局限性1．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。2．壓縮機(jī)的排氣溫度上升。3．壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的壓力比增大，容積效率下降。3.1.2采用多級(jí)蒸氣壓縮制冷循環(huán)的必要性（1）降低壓縮機(jī)的排氣溫度（2）降低壓力比（3）減少節(jié)流損失第二頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)

1.一級(jí)節(jié)流、中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)

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)

3.兩級(jí)節(jié)流、中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)

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)

5.兩級(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)

3.2.1雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)基本類型第三頁，共三十三頁。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)流中間完全冷卻制冷循環(huán)第四頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)第五頁，共三十三頁。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)第六頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)第七頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)3.2.4一級(jí)節(jié)流中間不冷卻循環(huán)圖3-3一級(jí)節(jié)流中間不冷卻制冷循環(huán)第八頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)3.2.5二級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)圖3-4二級(jí)節(jié)流中間完全冷卻制冷循環(huán)

第九頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)3.2.6二級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)圖3-5二級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻制冷循環(huán)第十頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)3.2.7氨泵供液的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)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)第十一頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)第十二頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)第十三頁，共三十三頁。第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)3.2.8雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的比較分析（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)?。?）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1）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。2）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)備的換熱效果。3）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)行第十四頁，共三十三頁。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3.3.1制冷劑與循環(huán)形式的選擇雙級(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。對(duì)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(duì)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。第十五頁，共三十三頁。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3.3.2循環(huán)工作參數(shù)的確定1.容積比的選擇qvtg高壓級(jí)理論輸氣量（m3/s）；qvtd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（kg/s）；qmd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（m3/kg）；vd低壓級(jí)吸氣比體積（m3/kg）；g高壓級(jí)輸氣系數(shù)；d低壓級(jí)輸氣系數(shù)第十六頁，共三十三頁。3.3雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析根據(jù)我國冷藏庫的生產(chǎn)實(shí)踐，當(dāng)蒸發(fā)溫度t0=-28～-40℃范圍內(nèi)時(shí)，容積比的值通常取0.33～0.5之間，即qvtg:qvtd=1:3～1:2。在長江以南地區(qū)宜取大些。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。第十七頁，共三十三頁。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（1）選配壓縮機(jī)時(shí)中間壓力的確定選配壓縮機(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。1）公式法常用的公式法有比例中項(xiàng)公式法和拉塞經(jīng)驗(yàn)公式法兩種①比例中項(xiàng)公式法按壓力的比例中項(xiàng)確定中間壓力式中Pm,Po和Pk分別為中間壓力、蒸發(fā)壓力和冷凝壓力,單位MPa第十八頁，共三十三頁。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拉塞經(jīng)驗(yàn)公式法對(duì)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：tm=0.4tk+0.6to+3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℃。上式不只適用于氨，在－40～40℃溫度范圍內(nèi)，對(duì)于R12也能得到滿意的結(jié)果。第十九頁，共三十三頁。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）圖解法①根據(jù)確定的蒸發(fā)壓力p0和冷凝壓力pk，②在pm（tm）值的上下，按一定間隔選取若干個(gè)中間溫度tm值。③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)。④繪制=f（tm）曲線，找到制冷系數(shù)最大值max，由該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的中間溫度tm第二十頁，共三十三頁。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）既定壓縮機(jī)時(shí)中間壓力的確定已經(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第二十一頁，共三十三頁。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)的理論比功為：w0d=h2-h13.3.3制冷循環(huán)的熱力計(jì)算單位質(zhì)量制冷量為：q0=h1-h8低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量qmd為：第二十二頁，共三十三頁。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3.3.3制冷循環(huán)的熱力計(jì)算高壓級(jí)的理論比功為：w0g=h4-h3

qmg表示高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量:qmdh2+qmd(h5h7)+(qmgqmd)h5=qmgh3

高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量為高壓級(jí)壓縮機(jī)的理論功率為

第二十三頁，共三十三頁。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3.3.3制冷循環(huán)的熱力計(jì)算理論循環(huán)制冷系數(shù)為第二十四頁，共三十三頁。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3.3.4運(yùn)行特性分析1.變工況特性（1）蒸發(fā)溫度的變化對(duì)中間壓力的影響：第二十五頁，共三十三頁。3.3雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析兩級(jí)壓縮制冷機(jī)的工況變動(dòng)時(shí)的一些特性：①隨著t0的升高，壓力pc和pm都有不斷升高，但pm升高得快；②隨著t0的升高，壓力比σH和σL都不斷下降，但σH下降快；③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。第二十六頁，共三十三頁。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復(fù)疊式制冷循環(huán)定義由兩個(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。3.4.1采用復(fù)疊式制冷循環(huán)的原因1．受制冷劑凝固點(diǎn)的限制2．對(duì)制冷循環(huán)壓力比的限制3．受活塞式壓縮機(jī)閥門結(jié)構(gòu)特性的限制第二十七頁，共三十三頁。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)第二十八頁，共三十三頁。3.3雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算及運(yùn)行特性分析第二十九頁，共三十三頁。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)第三十頁，共三十三頁。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/℃制冷劑制冷循環(huán)形式-80R22-R23R22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)R507-R23R507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)R290-R23R290雙級(jí)壓縮-R23單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)-100R22-R23R22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)R507-R23R507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)R22-R1150R22雙級(jí)壓縮-R1150單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R1150R507雙級(jí)壓縮-R1150單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)-120R22-R1150R22雙級(jí)壓縮-R1150雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R1150R507雙級(jí)壓縮-R1150雙級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R22-R23-R50R22單級(jí)壓縮-R23單級(jí)壓縮-R50單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)R507-R23-R50R507單級(jí)壓縮-R23單級(jí)壓縮-R50單級(jí)壓縮組合的復(fù)疊式循環(huán)第三十一頁，共三十三頁。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3.4.3復(fù)疊式制冷循環(huán)應(yīng)用中的一些問題1．停機(jī)后低溫制冷劑的處理2.系統(tǒng)的起動(dòng)3．溫度范圍的調(diào)節(jié)思考題1.為什么單級(jí)壓縮制冷壓縮機(jī)的壓力比一般不應(yīng)超過810？2.雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的形式有哪些？3.一級(jí)節(jié)流與二級(jí)節(jié)流相比有什么特點(diǎn)？中間不完全冷卻與中間完全冷卻相比又有什么特點(diǎn)？4.雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)制冷劑與循環(huán)形式如何選擇？5.雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)需要確定的主要工作參數(shù)有哪些？6.如何確定最佳中間壓力？7.蒸發(fā)溫度、冷凝溫度以及容積比的變化對(duì)中間壓力各有何影響？8.什么是復(fù)疊式制冷循環(huán)？為什么要采用復(fù)疊式制冷循環(huán)？第三十二頁，共三十三頁。內(nèi)容總結(jié)制冷原理與設(shè)備

第3章雙級(jí)蒸氣壓縮式和復(fù)疊式制冷循環(huán)。3.兩級(jí)節(jié)流、中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)。4.兩