双级压缩和复叠式制冷解析.pptx

1一、采用双级压缩的必要性
⑴压缩机压缩比过大，会使得螺杆式压缩机的输气系数下降，使得压缩机输气量减少，制冷量下降。压缩比越大，这种影响就越大，当压缩比达到20的时候，压缩机几乎不能吸气，从而失去制冷能力。⑵压缩机压缩比过大，会使得压缩机的压缩过程偏离等熵过程，使得压缩机功耗增加，效率下降，降低了系统的制冷系数。
⑶压力比的增大将导致压缩机排气温度升高，汽缸壁的温度随之升高。这一方面会使吸入的制冷剂蒸气温度升高，比体积增大，减少了压缩机吸气量；另一方面排气温度和汽缸温度过高，会使得润滑油变稀甚至部分碳化，导致压缩机润滑状况恶化，严重影响压缩机正常运行。由于以上原因，单级压缩机压缩比不宜过大。一般使用氨作为制冷剂的活塞式压缩机压缩比最大为8，使用氟利昂作为制冷剂的螺杆式压缩机压缩比最大不能超过10，而使用离心式压缩机时，压缩比最大不能超过4。这样的话，在冷凝温度跟环境温度差不多的情况下，单级压缩机可以达到的蒸发温度通常为-20℃~-30℃，最多不超过-40℃.主要的原因是考虑多方面因素，其中最关键的因素是系统压缩过程不是绝热过程，当压缩比过大的情况下，势必出现压力值变大现象，而这个时候温度也会突生，在温度高的状态下，对压缩机的冷冻油以及冷媒有分解，炭化的问题，所以为了保证系统安全与可靠，系统运行过程中的压缩比不能超过10.二、多级压缩的特点2)每一级的压力比降低，可以提高制冷压缩机的指示效率，减少实际压缩过程中的不可逆损失。在有中间冷却的多级压缩中，可节省循环耗功；降低每一级的排气温度，保证制冷系统的高效安全运行，如图3)降低了每一级的压力比，同样也降低了每级制冷压缩机的压力差，使得制冷机运行的平衡性增高，机械摩擦损失减少。在设计时，可简化制冷机结构，降低生产成本。
4)采用多级压缩制冷循环，可提高制冷循环中的节流效应，减少节流损失，提高制冷效率。
5)采用多级压缩循环，对于离心式制冷机来说，可以节省能源，降低离心机工作转速。简化离心机的结构及减少离心机产生喘振的机会。从热力学上分析，定温压缩过程是最佳压缩的热力过程，耗功最少。并且从理论上讲，当带有中间冷却的多级压缩级数越多，越接近等温压缩过程，省功越多，制冷系数也就越大。如有中间冷却的无穷多级压缩，则整个压缩过程就越接近等温过程，这在实际工程中是做不到的。在实际工程中不采用过多的压缩级数，因级数过多，使系统复杂，设备费用增加，技术复杂性提高。在应用中温中压制冷剂时，活塞式制冷压缩机的三级压缩制冷循环所达到的蒸发器温度范围与两级压缩循环相差不大，所以现代活塞式制冷机常采用两级压缩制冷循环。另外，特别需要指出的是，多级压缩系统中每一级都采用同种制冷剂。除了离心式压缩机以外，双级压缩制冷循环只能采用中温中压制冷剂，受制冷剂凝固点温度限制，双级压缩制冷循环所能够达到的最低制冷温度，氨机约为-60℃，氟机约为-80℃.三、各种形式的双级压缩制冷循环①一级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环②一级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环③一级节流中间不冷却的双级压缩制冷循环，在实际循环中是其有利的一面，因为在这种特定条件下，采用一次节流中间完全不冷却两级压缩制冷循环，可以降低每一级的压力比，改善每一级制冷压缩机的工作性能，提高了制冷压缩机的输气系数、指示效率，相应提高循环的实际输气量，降低轴功率，并且一定程度上提高了制冷量和制冷系数。一次节流中间完全不冷却两级压缩制冷理论循环压焓图和温熵图见下图
④二级节流中间完全冷却的双级压缩制冷循环⑤二级节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环⑥氨泵供液的双级压缩制冷循环四、不同形式的双级压缩循环比较尽管一次节流循环比二次节流循环实际的经济性要差些，但活塞式制冷机一般仍采用一次节流循环较多，其原因是在于：
1)一次节流可依靠高压制冷剂液体本身的压力供液到较远的用冷场所，适用于大型制冷装置。
2)高压制冷剂液体不与中间冷却器中的制冷剂相接触，可减少润滑油进人蒸发器的机会，从而提高换热设备的换热效果。
3)由于蒸发器与中间冷却分别供液，便于操作，有利于制冷系统的安全运行。五、采用复叠式制冷循环的原因六、复叠式制冷循环原理复叠式制冷循环原理图七、复叠式制冷循环特点复叠式制冷循环应用中的一些问题：
①停机后低温制冷剂的处理当复叠式制冷机在停止运转后，系统内部温度会逐渐升高到接近环境温度，低温部分的制冷剂就会全部汽化成过热蒸气，这时低温部分的压力将超出制冷系统允许的最高工作压力这一非常危险的情况。为解决这一问题，大型系统采用高温系统定时开机，以维持低温系统较低压力，但这种方法耗功大；或者将低温制冷剂抽出差人高压钢瓶中。对于小型复叠式制冷装置，通常在低温部分的系统中连接一个膨胀容器，停机后低温部分的制冷剂蒸气可进入膨胀容器，如系统中不设膨胀容器，则应考虑加大蒸发冷凝器的容