第4章 两级压缩和复叠式制冷循环课件.ppt

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1、两次节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环,一、系统图、压焓图二、概念：双级压缩制冷循环、中间完全冷却、两次节流三、系统图、压焓图分析,1,PPT课件,2,PPT课件,概念双级压缩：指首先通过低压压缩机将制冷剂 蒸气从 蒸发压力压缩到中间压力，然后再通过高压压缩机将 制冷剂蒸气从中间压力继续压缩到冷凝压力。 蒸发器的制冷剂蒸汽P0低压级压缩机Pm中间冷却器高压级压缩机Pk冷凝器Pk。中间完全冷却：指低压级压缩机排出的气体被冷却成中间压力下的干饱和蒸气。两次节流：制冷工质液体从冷凝压力节流到蒸发压力，要先后经过两个节流阀。,3,PPT课件,系统循环过程,蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气（状态），被低

2、压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热蒸气（状态），然后进入同一压力的中间冷却器，在中间冷却器内被冷却成干饱和蒸气（状态）。中压干饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的过热蒸气（状态），随后进入冷凝器被冷凝成低温高压液体（状态）。经过节流阀A变成气液两态进入中间冷却器。从中间冷却器出来的液态制冷剂进入节流阀B后变成气液两态再进入蒸发器蒸发吸收热量产生制冷效应。,4,PPT课件,压焓图分析,图中12：低压压缩机的压缩过程； 23：低压级排气在中间冷却器中的冷却过程； 34：高压级压缩机的压缩过程； 45：高压过热气体在冷凝器中的冷却、冷凝过程； 56：高压液体经节流阀A进入中间冷却器的节流过程

3、； 63：中压制冷剂在中间冷却器中的蒸发过程； 78：中压液体制冷剂经节流阀B进入蒸发器的节流过程； 81：制冷剂低压液体在蒸发器中的蒸发过程；,5,PPT课件,单位制冷量：q0= h1h8= h1h7低压级压缩机的理论比功： 0D = h2-h1低压级压缩机的质量流量： qmD=0/q0=0/( h1h7)低压级压缩机的实际输气量： qvsD =qmDv1=0v1/( h1h7)低压级压缩机的理论输气量： qvhD=qvsD/D=0v1/(h1h7)D,6,PPT课件,高压级压缩机的理论比功：0G = h4 h3中间冷却器的热平衡关系： qmDh2+qmD(h5h7)+(qmGqmD)h5=

4、qmGh3高压级压缩机的制冷剂流量: qmG=(h2h7)0/( h3h5)( h1h7),7,PPT课件,一采用两级压缩的原因,1. 压缩机的最大压差是其受力零件强度计算的依据。如果在运行时，压力差超过规定的数值，将会引起压缩机零部件的损坏。2 压缩机压力比也有一定的限制。如果压力比过高，会带来如下影响： (1) 压力比过大时，压缩机的排气温度升高，将使压缩机气缸壁上的润滑油变稀，润滑条件变坏； （2）当活塞回行时，气缸余隙容积中的蒸气膨胀后体积过大，因而，使压缩机的输气系数减少 （3） 液体制冷剂节流引起的损失增加，使循环的经 济性下降。,8,PPT课件,中间冷却器的作用1.降低低压级压缩

5、机排气温度，以避免高压级过高的 排气温度。2.起到油分离器的作用，它可将由低压级压缩机带来的润滑油，通过改变流动方向、降低流速、洗涤和降温作用分离出来，并由放油管排出.,9,PPT课件,10,PPT课件,一级节流，中间完全冷却 两级压缩制冷循环,11,PPT课件,12,PPT课件,蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气（状态），被低压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热蒸气（状态），然后进入同一压力的中间冷却器，在中冷器内被冷却成干饱和蒸气（状态）。中压干饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的过热蒸气（状态），随后进入冷凝器被冷凝成液体（状态）。然后分成两路，一路经膨胀阀节流降压后（状态）进入中间

6、冷却器，大部分液体从另一路进入中间冷却器的盘管内过冷（状态），成为过冷液体，进入第二个节流阀，节流后进入蒸发器。,循环过程,13,PPT课件,单位制冷量：q0= h1h8= h1h7低压级压缩机的理论比功： 0D = h2-h1低压级压缩机的质量流量： qmD=0/q0=0/( h1h7)低压级压缩机的轴功率： PeD=qmD0D/kD =0(h2-h1)/(h1h7)kD低压级压缩机的实际输气量： qvsD =qmDv1=0v1/( h1h7)低压级压缩机的理论输气量： qvhD=qvsD/D=0v1/(h1h7)D,14,PPT课件,高压级压缩机的理论比功：0G = h4 h3中间冷却器的

7、热平衡关系： qmDh2+qmD(h5h7)+(qmGqmD)h5=qmGh3高压级压缩机的制冷剂流量: qmG=(h2h7)0/( h3h5)( h1h7)高压级压缩机的轴功率：PeG=qmG0G/kG=0(h2h7)(h4h3)/(h1h7)(h3h5)kG,热力计算,15,PPT课件,热力计算,高压级压缩机的实际输气量： qvsG =qmGv3=0(h2h7)v3/(h1h7)(h3h5)高压级压缩机的理论输气量： qvhG=qvsG/G=0(h2h7)v3/(h1h7)(h3h5)G理论循环性能系数： COP0=0/(qmD0D+qmG0G)实际循环性能系数： COP0=0/(qmD0

8、D/kD+qmG0G/kG),16,PPT课件,热力计算,冷凝器热负荷： k=qmG(h4sh5) h4s=h3(h4h3)iG制冷量： 0=qvhDD(h1h7)/v1,17,PPT课件,一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环,18,PPT课件,一级节流，中间不完全冷却两级压缩制冷循环,19,PPT课件,工作过程： 从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机吸入，压缩到中间压力并与中冷器出来的干饱和蒸汽在管路中进行混合，使从低压机排出的过热蒸汽被冷却后再进入高压压缩机，经压缩到冷凝压力并进入冷凝器，冷凝后的高压制冷剂液体进入了中冷器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸发器出来的低温低压

9、蒸汽进行热交换，使从中冷器蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。,循环过程,20,PPT课件,热力计算,中间冷却器的热平衡关系：液体过冷放热量=节流后的低压液体吸热量 qmG = qmD(h3h8)/(h3h6)3与4混合的热平衡关系： 两股气体的焓=混合后气体的焓 h4=h3+(h3h6)(h2h3)/(h3h8),21,PPT课件,二级节流中间不完全冷却制冷循环,22,PPT课件,中间补气,23,PPT课件,4.3 两级压缩制冷机的热力计算和温度变动时的特性,4.3.1 两级压缩制冷机的热力计算步骤：确定制冷剂和循环型式，确定循环的工作参数，性能参数计算。

10、制冷剂：中温制冷剂。如R717，R22，R290循环型式:回热有利的用中间不完全冷却方式，如 R290;回热不利的用中间完全冷却方式，如R717，R22.若t0低可用回热器提高t1循环参数：t0 和tk由制冷装置的用途和环境介质的温度确定。,24,PPT课件,4.3.2 中间压力的确定,1）压缩机已确定时 理论输气比= qvhG /qvsD=定值作图法： 选若干t为中间温度，分别进行热力计算，得相应的。 作=f(tm)曲线，得到已知的对应的tm 。,25,PPT课件,26,PPT课件,4.3.2中间压力的确定,2）未确定压缩机时, 按制冷系数最大原则确定;选若干t为中间温度，分别进行热力计算，

11、得相应的COP0作COP0=f(tm)曲线，得COP0 max对应的tm,27,PPT课件,作图法,28,PPT课件,3）对于氨制冷剂的双级系统,用拉塞公式确定最佳中间温度： tm=0.4tk+0.6t0+3 式中，tm , tk和to分别表示中间温度，冷凝温度和蒸发温度。例4-2 按制冷系数最大原则确定中间温度；例4-3 作图法确定中间温度。,29,PPT课件,根据我国冷藏库的生产实践，当蒸发温度t0=-28-40范围内时，容积比通常取0.330.5之间，即qvhG:qvsD=1:31:2。在长江以南地区宜取大些。 合理容积比的选择还应结合考虑其他经济指标。配组双级压缩机的容积比可以有较大的

12、选择余地。如果采用单机双级压缩机，则它的容积比是既定的，容积比的值通常只有0.33和0.5两种。,30,PPT课件,4.3.3 温度变动时制冷机的特性,1. 变工况特性（1）蒸发温度的变化对中间压力的影响： 随着t0的升高，压力pk和pm都不断升高，但pk升高得快； 随着t0的升高，压力比D和G都不断下降，但G下降快； 随着t0的升高，压力差（pk-pm）减小，（pm-p0）先逐渐增大而后逐渐减小。,31,PPT课件,4.3.3 温度变动时制冷机的特性,tk、不变，t0变化 t0 v1，q0 ，0，cop0 Pk/Pm3，PeG最大，按其值选高压级压缩机电机，低压级压缩机电机按运行工况选配。,32,PPT课件,