制冷與低溫技術(shù)原理-第3章 蒸氣壓縮制冷循環(huán)-復(fù)疊式制冷循環(huán)

3.4復(fù)疊式制冷機循環(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；氨；標準蒸發(fā)溫度為-33.4℃，凝固溫度為-77.7℃。例如蒸發(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，實際吸入汽缸的氣體減少，增加了汽缸尺寸。對活塞式壓縮機，壓縮機的吸排氣靠閥門自動起閉來完成，當吸氣壓力低于0.01-0.015MPa時，

難于克服吸氣閥彈簧力，影響壓縮機

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)的原因例如用乙烷做低溫制冷劑，當蒸發(fā)溫度t0=-100℃時，蒸發(fā)壓力p0=542kPa，冷凝溫度tk=30℃時，冷凝壓力pk=4860kPa，接近其臨界狀態(tài)。節(jié)流損失大大增加。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實際確定具體使用何種形式主要考慮：所要達到的溫度，使用場所，制冷劑種類，特性及效率等因素。說明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最低蒸發(fā)溫度制冷劑制冷循環(huán)形式

-80℃R22-R23R22單級或兩級—R23單級R507-R23R507單級或兩級—R23單級R290-R23R290兩級—R23單級

-100℃R22-R23R22兩級—R23單級或兩級R507-R23R507兩級—R23單級或兩級R22-R1150R22兩級—R1150單級R507-R1150R507兩級—R1150單級-120℃R22-R1150R22兩級—R1150兩級R507-R1150R507兩級—R1150兩級R22-R23-R50R22單級—R23單級--R50單級R507-R23-R50R507單級—R23單級-R50單級復(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)壓縮機蒸發(fā)器節(jié)流閥1234冷凝蒸發(fā)器壓縮機節(jié)流閥冷凝器5678Ts24

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75

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；B高溫級壓縮機；C油分離器；D水冷冷卻器；E冷凝蒸發(fā)器；F過濾器；G回熱器；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ABKIHGHFVFDECWRS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）回熱器：增大循環(huán)制冷量，改善壓縮機的工作條件。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入熱交換器，減少傳熱熱阻。電磁閥：阻止系統(tǒng)停止運行時兩部分系統(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，大量液體進入壓縮機發(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，低溫部分單獨計算3.4.3

復(fù)疊式制冷循環(huán)的熱力計算Ts24

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75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；

b:

各個壓縮機壓力比大致相等，壓縮機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。不適用于一個單級壓縮和兩個兩級壓縮的制冷機。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，高、低溫部分同時啟動，但須在低溫部分壓縮機的排氣管上裝設(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，以便停機后一部分低溫制冷劑蒸氣進入膨脹容器，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