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Presentation Transcript

  1. Principles and Equipments of Refrigeration Available online at http://eol.bjut.edu.cn Hang GUO 1 Department of Refrigeration and Cryogenics 2 The Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation, Ministry of Education, China College of Environmental and Energy Engineering Beijing University of Technology Tel.: 67391613 E-mail: refribut@yahoo.com.cn Website: http://rce.bjut.edu.cn CEEE

  2. 4.2 两级蒸气压缩式制冷循环 单级压缩制冷循环的局限性 两级压缩制冷循环 两级压缩制冷机的热力计算和温度变动时的特性 复叠式制冷循环

  3. p 4 2 冷凝器 Pk 4 3 2 节流装置 压缩机 P0 5 1 5 蒸发器 1 h 4.2.1 单级压缩制冷循环的局限性 一、单级压缩制冷循环的工况 为了制取更低的温度必然要求降低蒸发温度 蒸发温度的降低导致蒸发压力P0下降 冷凝压力Pk由冷凝温度决定 冷凝温度受冷却介质（环境）温度的限制，变化范围有限

  4. 蒸发温度过低将导致压力比Pk/ P0过高 二、压力比过高引发的问题 • 压力比增加导致单位制冷量下降，消耗的单位比功增加，制冷系数变小，经济性能下降。 • 压缩机容积系数降低，甚至为零。此时压缩机虽然连续运转但不吸气，必然导致制冷机停止制冷。 • 压缩机排气温度过高，将影响制冷剂的化学稳定性及润滑油的粘度下降。润滑条件恶化，甚至会引起润滑油的炭化和出现沉积的碳粒使吸排气阀关不严。

  5. 三、解决方案： 1. 采用两级压缩或者多级压缩制冷循环 2. 采用复叠式制冷循环

  6. 4.2.2两级压缩制冷循环 (Two-stage compression refrigeration cycle) • 两级压缩制冷循环中制冷剂蒸气的压缩过程： • P0 压缩到Pm • 经过中间冷却器冷却 • Pm 压缩到Pk • 两级压缩制冷循环中的几个概念 • 中间完全冷却、中间不完全冷却 • 一级节流、两级节流 • 有“液体再过冷”、无“液体再过冷”

  7. 一、一级节流的两级压缩制冷循环 1. 一级节流、无“液体再过冷”、 中间完全冷却的两级压缩制冷循环 2. 一级节流、“液体再过冷”、中间完全冷却的两级压缩制冷循环 3. 一级节流、“液体再过冷”中间不完全冷却的两级压缩制冷循环

  8. 冷凝器 T4’ T4 高压级 压缩机 pressure T2 F 低压级压缩机 中间冷却器 蒸发器 1. 一级节流、无“液体再过冷”、 中间完全冷却的两级压缩制冷循环 5 4 4’ 3 B 6 A 2 7 1 一级节流、无“液体再过冷”、中间完全冷却的两级压缩制冷循环

  9. 5 4 流量：1+y 3 B 流量：1 6 2 冷凝器 流量：y 高压级 压缩机 4’ A pressure 7 1 F 低压级压缩机 中间冷却器 蒸发器 单级压缩理论循环的耗功为：wI=h4’-h1=(h2-h1)+(h4’-h2) (1+y) • 此两级压缩制冷循环的耗功为：wII=(h2-h1)+(h4-h3) 从压力-比焓图的特性可知：(h4-h3)<(h4’-h2) , 所以：wII<wI 能否省功的判别式：(h2-h5)/(h3-h5)<(h4’-h2)/(h4-h3) 一级节流、无“液体再过冷”、中间完全冷却的两级压缩制冷循环

  10. 5 4 5 4 冷凝器 冷凝器 高压级 压缩机 3 高压级 压缩机 3 B pressure B 6 6 中间冷却器 低压级压缩机 低压级压缩机 F 中间冷却器 7 A A 2 2 蒸发器 蒸发器 0 1 7 1 一级节流、无“液体再过冷”、 中间完全冷却的两级压缩制冷循环 2. 一级节流、“液体再过冷”、中间完 全冷却的两级压缩制冷循环 一级节流、“液体再过冷”、 中间完全冷却的两级压缩制冷循环

  11. 6 5 5 4 冷凝器 冷凝器 高压级 压缩机 4 3 高压级 压缩机 3 B B 7 6 中间冷却器 中间冷却器 低压级压缩机 低压级压缩机 8 7 A 2 A 2 0 蒸发器 蒸发器 1 0 1 一级节流、“液体再过冷”、 中间不完全冷却的两级压缩制冷循环 一级节流、“液体再过冷”、 中间完全冷却的两级压缩制冷循环 3. 一级节流、液体再过冷、中间不完 全冷却的两级压缩制冷系统

  12. 二、两级节流的两级压缩循环 1. 两级节流、中间不完全冷却的 两级压缩制冷循环 2. 两级节流、中间完全冷却的 两级压缩制冷循环

  13. 4 5 冷凝器 B 3 高压级 压缩机 6 中间冷却器 低压级 压缩机 7 A F 2 0 蒸发器 1 1. 两级节流、中间不完全冷却 的两级压缩制冷循环 两级节流、中间不完全冷却的 两级压缩制冷循环

  14. 冷凝器 5 4 B 3 高压级 压缩机 中间冷却器 低压级 压缩机 6 蒸发器 2 A F 0 1 2. 两级节流、中间完全冷却 的两级压缩制冷循环 两级节流、中间完全冷却的 两级压缩制冷循环

  15. 三、两级节流与一级节流的比较 • 两级节流的优点： • 节流损失小，单位制冷量增加。 • 中间冷却器结构简单 • 系统灵活，提供两种蒸发温度 • 两级节流的缺点： • 不适合远距离、高层供液：一次节流后压力降低，管路中容易出现制冷剂液体汽化现象。 • 润滑油进入蒸发器的量较一级节流增加：由于中冷器与一级节流不同，它与蒸发器直接相通，低压级的排气可与进入蒸发器的液态制冷剂相接触，增加了润滑油进入蒸发器的机会，使蒸发器的传热性能变差。

  16. 4.2.3 两级压缩制冷循环的热力计算和变温特性 • 两级压缩制冷循环的热力计算 1. 制冷剂的选择： 2. 确定循环型式 3. 确定循环工作参数 4. 进行热力计算 • 温度变动时制冷机的特性

  17. 9 C 7 B F 6 10 4 D 2 G A 5 1 E 4.3 复叠式制冷循环 复叠式制冷循环系统简图

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