制冷原理及设备
广东海洋大学工程学院
制冷原理与设备
第四章
主讲：李敏
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第4章 两级压缩及复叠式制冷循环 制冷原理与设备
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
本章主要内容和要求
1.熟悉采用双级压缩制冷循环的原因；
2.熟悉双级压缩制冷循环的类型及其特点； 3.熟悉双级压缩制冷循环系统的组成及其热力计算（重点是中间压力的确定）；

低压级来qm1 膨胀阀1来qm2

3）低压级蒸汽进入中冷器中液体内，完全 冷却到中间压力下的饱和温度
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
2、 压-焓图分析
1-2低压压缩机压缩 2-3低压压缩机排气 在中冷器冷却 3-4高压压缩机压缩 4-5高压排气在冷凝器 冷却冷凝 5-6节流阀①中液体节流 5-7工质在中冷器中盘管冷却 7-8节流阀②节流 8-1蒸发器中蒸发吸热
中冷器热平衡方程 h7=h8
h2 h7 qmd h3 h6
因为 h5=h6
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
高压级吸入的质量流量：
qmg
Pth = Pthd + Pthg
h2 h7 Q0 (h3 h6 )(h1 h7 )
3）系统的总耗功率
h2 h1 Pthd qmd (h2 h1 ) Q0 h1 h7
中间不完全冷却:低压级排出的气体只降低温度而未达到干饱和状态，而处于中间压力下的过 热蒸汽。
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采取的中间冷却方式与制冷工质种类有关
①对R290, R502采用中间不完全冷却
②对R717采用中间完全冷却
③对R22采用中间完全或不完全冷却均可
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3、 热力计算及分析
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1）蒸发器中制冷剂质量流量
qmd
QO Q0 h1 h8 h1 h7
2）高压级的质量流量
qmd(h2-h3) + qmd(h5-h7) = (qmg-qmd)(h3-h6)
qmg
(h2 h3 ) (h5 h7 ) (h3 h6 ) qmd h3 h6
4.了解复叠式和自复叠式制冷循环原理及计算。
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4 双级压缩和复叠式制冷循环

4.1 采用多级蒸气压缩式制冷循环的原因 一） 单级蒸气压缩式制冷循环的局限性 1．压缩机运行时的压力比增大，容积效率下降，实际吸气容积减少，制冷量降低， 节流损失增加，制冷系数下降。 2．压缩机的排气温度上升。 3、吸气压力过低的限制； 4、离心机的单级焓增量的限制。 二）制冷剂物性的限制 1、最高排气温度的限制 2、最低蒸发温度的限制 3、凝固温度的限制 三） 采用多级蒸气压缩制冷循环的必要性 （1）降低压力比，提高容积效率，降低压缩机的排气温度； （2）减少节流损失
(h2 h7 )(h4 h3 ) Pthg qmg (h4 h3 ) QO (h3 h6 )(h1 h7 )
(h3 h6 )(h2 h1 ) (h2 h7 )(h4 h3 ) P Q0 th (h3 h6 )(h1 h7 )
Q0 (h3 h6 )(h1 h7 ) th Pth (h3 h6 )(h2 h1 ) (h2 h7 )(h4 h3 )
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
[例]双级氨压缩制冷循环，to=－40℃，Po=0.7171 bar, tk=30℃, Pk=11.6693 bar，冷凝器出口为 饱和液，Pm=2.8928 bar, 饱和温度-10.1℃，若蒸发器出口为饱和蒸汽，t7= - 5℃, （一般t7 – t6=5～8℃）,求该循环的理论制冷系数。
若采用单级压缩，压机排气状态点4/，h4/=2142.87kJ/kg (t4; 2.456 h4 h1
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小结：
4 双级压缩和复叠式制冷循环
双级蒸汽压缩制冷循环与单级循环的计算步骤相似，但计算中各状态点参数的查找显得尤为 重要。
[练习]
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4 双级压缩和复叠式制冷循环
4.2. 双级压缩制冷循环分类和特点
两级节流制冷双级压缩 Pk PO两次节流,很少采用
中间完全冷却 中间不完全冷却
中间完全冷却 一级节流双级压缩制冷循环 中间不完全冷却 Pk PO一次节流,可以利用压差 实现远距离供液,便于调节,应用广泛.
中间完全冷却:指低压级排出的气体被冷却成中间压力下 干饱和蒸汽。
4.2.1一级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环
1、流程和特点 （多了压缩机，节流阀和中间冷却器）
1）由冷凝器流出的液体分为两路：
a.经膨胀阀1节流至Pm进入中冷器，利用它的 吸热来冷却低压级排气和盘管中高压液体。 蒸发了的蒸汽同低压压缩机排气一起进入高 压级；
b.液体在中冷器盘管中被冷却后，经 膨胀阀2节流到P0，在蒸发器中蒸发 制冷。 2）高低压级压缩机制冷剂流量不相等。高压级冷剂质量流量qm：
两级氨压缩一级节流中间完全冷却循环，to= - 40℃，tk=40℃，无过冷，管路有害过热△t=5℃， Q0＝151KW， MPa，求ε ，t4，且求一级压缩时的t4’及ε ’
pm
pk p0 0.3553
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两级压缩氨制冷机的实际系统图 A-低压压缩机B-高压压缩机C-油分离器D-单向阀E-冷凝器F-储液器G-过冷器H-中间冷却器I-浮 子调节阀J-调节站K-气液分离器L-蒸发器
解： 1）画压焓图； 2）查相应的状态参数氨压焓图 h1=1707.7kJ/kg h2=1889.41kJ/kg h3=1749.72kJ/kg h4=1948.12kJ/kg (t4=90.29oC) h5=h6=639.01kJ/kg h7=h8=477.22KJ/kg
3）代公式得 ε th＝2.835
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