双级压缩与复叠式制冷循环.ppt

第三章 双级压缩与复叠式制冷循环;3.1 概述一、单级蒸气压缩局限性：;用户要求蒸发温度↘ →蒸发压力↘ →压力比（pk/p0）↗ 压缩机输气系数下降； pk/p0增大导致→ 压缩机排气温度升高，润滑条件变坏； 耗功增加，制冷量下降，制冷系数降低。;;补充：余隙容积的影响; 实际的活塞式压气机中，当活塞处于左止点时，活塞顶面与缸盖之间必须留有一定的空隙，称为余隙容积。图具有余隙容积的压气机理论示功图，图中容积V3就是余隙容积。????由于余隙容积的存在，活塞就不可能将高压气体全部排出，排气终了时仍有一部分高压气体残留在余隙容积内。因此，活塞在下一个吸气行程中，必须等待余隙容积中残留的高压气体膨胀到进气压力p1（即点4）时，才能从外界吸入气体。 ;二、余隙容积的影响;3．压缩机的排气温度上升。 单级压缩的最低蒸发温度不仅受到容积系数为零的限制，随着压力比的增大，除了引起制冷量下降，功耗增加、制冷系数下降、经济性降低外，排气温度的限制也是选择压缩机级数的另一个重要原因。排气温度过高，它将使润滑油变稀，润滑条件恶化，当排气温度与润滑油的闪点接近时，会使润滑油碳化，以致在阀片上产生结碳现象,甚至出现拉缸等现象。 当冷凝温度为40℃，蒸发温度为-30℃时，单级氨压缩机即使在等熵压缩的情况下，排气温度已高达160℃，显然它已超过了规的最高排气温度为150℃的限制。;采用两级压缩的原因１.压缩机的输气系数λ大大降低，且当压缩比≥20时，λ＝0 。２.压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大为降低。３.压缩机的功耗增加，制冷系数下降。４.必须采用高着火点、高粘度的润滑油，因为润滑油的粘度随温度升高而降低。５.被高温过热蒸气带出的润滑油增多，增加了分油器的负荷，且降低了冷凝器的传热性能。 总上所述，当压缩比过高时，采用单级压缩循环，不仅是不经济的，而且甚至是不可能的。;二、单级蒸气压缩条件： 采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的。为获取低温而采用两级压缩： ①单级压缩蒸气制冷循环压比； 活塞式制冷压缩机，对于氨制冷剂，因绝热指数较大，排气温度较高，因此氨单级压缩的压力比一般不希望超过8；氟里昂制冷剂的绝热指数相对较小，但从经济性角度出发，它们的单级压缩的压力比一般也不希望超过10。 离心式制冷压缩机压力比不希望超过4。;???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ;为获取低温而采用两级压缩： ②制冷剂热物理特性的限制。 一般获取－40℃以下的低温，采用中温制冷剂的两级压缩制冷循环， R717不低于－60℃ Freon不低于－80℃; 所以，为了获得比较低的温度（－40～－80℃），同时又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围内，就要采用多级压缩循环。;三、双级压缩的特点 循环过程两级压缩制冷循环，是指来自蒸发器的制冷剂蒸气要经过低压与高压压缩机(或气缸)两次压缩后，才进入冷凝器。 它与单级压缩制冷循环流程的主要区别是大部分制冷剂必须在高、低压级两只气缸中进行压缩，一般还增设了中间冷却器和膨胀阀。 当蒸发温度较低时，采用双级压缩制冷循环可达到以下目的： 降低压力比，避免和减少高压力比带来的损失 如降低压缩机的排气温度，提高实际输气量，制冷机运行的平衡性提高等。;两级压缩中间冷却分析;　多级压缩和级间冷却;工程上常需要高压气体，当气体的压力比p2/p1较高时，若仍采用单级压缩，将使气体的终温过高而造成润滑油失效及其它安全问题，并使耗功过大。同时，实际机器的容积效率也要随之降低。而采用多级压缩、级间冷却的工艺是获得较高压力的压缩气体一种较好的手段。 ;　　当要求的制冷温差使循环的压力比超过单级压力比的限制时，一种解决办法是采用分级压缩，中间冷却，就是分两极或多级达到循环所要求的总压力比，并且在低压级完成压缩后，现将其排气冷却降温后再到高压级继续压缩，从而每一级的压力比和排气温度均不超限。 由于考虑到超过两级后系统设计的复杂性及其他许多因素，故两级以上的循环在实际中很少使用，通常采用两级压缩循环，所以只讨论两级压缩制冷循环。;第二节 双级压缩式制冷循环;一、基本形式和选择方法 采用哪一种型式有利则与制冷剂