制冷原理与装置-两级压缩、复叠式.ppt

三级复叠式制冷循环天然气液化装置原理图 使用三台离心式制冷机，它们各自拥有一个封闭式循环系统，分别以丙烷、乙烯和甲烷作为制冷剂。其中丙烷循环系统提供两个温度级（约 左右）的冷量冷却天然气；乙烯循环系统提供三个温度级（ －110℃左右）的冷量，用以液化天然气；甲烷循环系统提供三个温度级（约 －160℃左右），以过冷液化天然气。过冷后的天然气液体闪蒸到大气压力后输入到贮槽中。 (四) 由两级和单级构成的复叠循环 图4-12所示的是 -100℃ 两级和单级复叠制冷循环的工作原理。作为高温级的两级压缩循环以R22为制冷剂，低温级以R13为制冷剂。高温级为两级压缩一级节流中间不完全冷却循环系统，由冷凝蒸发器将单级循环连接起来，构成一个完全可以取代三级复叠制冷装置。其工况条件为: 最后得到低温环境室-100℃的低温。 二、复叠式制冷循环性能指标计算 复叠式制冷循环性能指标的计算与单级压缩或两级压缩制冷循环计算方法基本相同。仅仅是在高温级和低温级制冷剂循环量的计算中应考虑换热器及其连接管道的冷损失造成的影响，例如低温级制冷剂循环量 （单位为kg/s) 式中， 为低温级设计冷负荷， 单位为kw; 为蒸发器、回热器及连接管道等的冷损失，单位为kw。 同理，高温级制冷剂循环量 （单位为kg/s): 三、 复叠 式制冷循环系统运行特性 （一）两级复叠制冷循环中间温度的确定 两级复叠制冷循环中间温度的确定，实际意义在于选定冷凝蒸发器的工作参数，原则上有两个方面的考虑： 1、使循环的制冷系数最大； 2、各级压缩机的压比大至相等。 前者体现了设计参数的经济性原则；后者涉及到压缩机气缸容积利用率的提高。 （二）复叠式制冷循环的应用温度范围 确定某种型式的循环系统的使用温度范围，通常有两条原则： 1、它所能达到的最低温度； 2、循环的经济性。 例如要想得到 以下的低温，仅使用单一制冷剂的循环显然难以实现。必须要采用复叠式循环系统。 在 从理论循环分析，复叠式制冷装置的冷凝蒸发器存在着由传热温差引起的不可逆损失，使循环的经济性有所降低。其次温度调节范围偏小，系统也比较复杂。但是，系统中各压缩机工作压力范围比较适中，压比相近，使低温级压缩机输气量减少，输气系数及指示效率均得以提高，尤其摩擦功率大为减小，实际制冷系数比相同工况下两级压缩循环要高。系统内也能保持正压运行，利于防止空气渗入系统，保证装置能稳定运行。因此，对于大型的低温环境试验装置和工业用低温装置，从经济性和工作可靠性考虑，宜采用复叠式制冷循环。而温度调节范围较宽的小型低温装置，拟采用两级压缩制冷循环为好。 （三）制冷剂的选择与使用 （四）循环型式、工作参数与变工况特性 循环型式: (1) 两个单级压缩或三个单级压缩复叠组成的循环；(2) 高温级为两级压缩，低温级为单级压缩组成的循环；(3) 高温级为单级压缩，低温级为两级压缩组成的循环 蒸发温度在 范围时，一般采用两个单级压缩组成的 复叠制冷循环，其蒸发温度上限可以调节到 。若需要 的蒸发温度，以氟利昂作为制冷剂时，可以两级压缩作为高温级，以便使高压级、低压级的压比与低温级压比相近，压缩机的效率提高，循环的制冷系数达到最大。 而且在变工况条件下，蒸发温度上限可达到 。与两个单级压缩组成的复叠循环系统相比较，因其蒸发温度低达 ，使蒸发温度的调节范围增加一倍。若采用低温级为两级压缩的复叠式循环，虽然蒸发温度也可以低达 ，但其蒸发温度上限只能达到 ，相比之下的变工况特性不及前者。只有在压缩机具有输气量调节机构的情况下，蒸发温度的可调范围才会有所增大。 （五）提高复叠制冷循环性能指标的措施 1. 合理的温差取值: 蒸发器的传热温差一般不大于 冷凝蒸发器传热温差一般为 ，通常取 2. 设置低温级排气冷却器: 其目的在于减少冷凝蒸发器热负荷，提高循环效率。 3. 采用气一气热交换器: 提高低温级压缩机的吸气温度，达到降低压缩机排气压力，减少吸气比容，改善压缩机工作条件，减小冷凝蒸发器热负荷。 4. 设置气一液热交换器（回热器）:它是用