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雙級壓縮制冷
編輯:薩曼機械(上海)有限公司  時間:2017-06-06

雙級壓縮制冷

一、采用兩級壓縮的原因


制冷系統的冷凝溫度(或冷凝壓力)決定于冷卻劑(或環境)的溫度,而蒸發溫度(或蒸發壓力)取決于制冷要求。由于生產的發展,對制冷溫度的要求越來越低,因此,在很多制冷實際應用中,壓縮機要在高壓端壓力(冷凝壓力)對低壓端壓力(蒸發壓力)的比值(即壓縮比)很高的條件下進行工作。由理想氣體的狀態方程 Pv/T≡C可知,此時若采用單級壓縮制冷循環,則壓縮終了過熱蒸氣的溫度必然會很高(V一定,P↑→T↑),于是就會產生以下許多問題。

 

1、壓縮機的輸氣系數λ大大降低,且當壓縮比≥20時,λ=0 。

 

2、對于活塞壓縮機,由于余隙容積的存在,當壓比達到20時,壓縮機幾乎不吸氣。壓縮機的單位制冷量和單位容積制冷量都大為降低。

 

3、壓縮機的功耗增加,排氣溫度升高。節流損失增大,壓縮機制冷量減小。

 

4、排氣溫度高,潤滑油變稀,潤滑條件減弱,甚至油會出現結碳現象,且必須采用高著火點的潤滑油,因為潤滑油的粘度隨溫度升高而降低。

 

5、被高溫過熱蒸氣帶出的潤滑油增多,增加了分油器的負荷,使冷凍機油汽化、油蒸氣大量進入系統,影響換熱器的換熱效果。

 

綜上所述,當壓縮比過高時,采用單級壓縮循環,不僅是不經濟的,而且甚至是不可能的。為了解決上述問題,滿足生產要求,實際中常采用帶有中間冷卻器的雙級壓縮制冷循環。但是,雙級壓縮制冷循環所需的設備投資較單級壓縮大的多,且操作也較復雜。因此,采用雙級壓縮制冷循環并非在任何情況下都是有利的,一般來說,單級氨制冷壓縮機壓比超過8,氟機超過10,采用雙級壓縮較為經濟合理。

 

二、雙級壓縮制冷循環的原理與應用

 

雙級壓縮制冷循環是將壓縮過程分為兩個階段進行。來自蒸發器的低壓氣體(壓力為P0)先經過低壓級壓縮機壓縮至中間壓力(Pm),經過中間冷卻器冷卻后再進入高壓級壓縮機,壓縮到冷凝壓力(Pk)排入到冷凝器中。兩個階段的壓縮比各自都保持在10以內。

例如:-35/+35℃系統:蒸發溫度-35℃,蒸發壓力(絕對壓力)0.093Mpa;冷凝溫度+35℃,冷凝壓力(絕對壓力)1.353Mpa;采用單級循環:壓比  1.353/0.093 = 14.55;

 

采用雙級循環:中間壓力取為:0.355Mpa(絕對壓力);壓比:高壓級 1.353/0.355=3.81;低壓級 0.355/0.093 = 3.82

 

三、雙級壓縮制冷循環節流方式

 

兩級壓縮制冷循環由于節流方式和中間冷卻程度不同而有不同的循環方式,通常分為:兩次節流中間完全冷卻、兩次節流中間不完全冷卻、一次節流中間完全冷卻和一次節流中間不完全冷卻四種兩級壓縮制冷循環方式。其中,兩次節流是指制冷劑從冷凝器出來要先后經過兩個膨脹閥再進入蒸發器,即先由冷凝壓力節流到中間壓力,再由中間壓力節流到蒸發壓力,而一次節流只經過一個膨脹閥,大部分制冷劑從冷凝壓力直接節流到蒸發壓力,相比之下,一次節流系統比較簡單,且可以利用其較大的壓力差實現遠距離或高層冷庫的供液。因此實踐中采用的基本上都是一次節流兩級壓縮制冷循環系統。至于采用哪一種中間冷卻方式,由選用制冷劑的種類來決定。通常兩級壓縮氨制冷系統采用中間完全冷卻,而兩級壓縮氟利昂制冷系統,則常采用中間不完全冷卻。

 

四、一次節流中間完全冷卻的雙級循環


在蒸發器中產生的低壓低溫制冷劑蒸氣,被低壓壓縮機吸入并壓縮成中間壓力的過熱蒸氣,然后進入同一壓力的中間冷卻器,在中冷器內被冷卻成干飽和蒸氣。中壓干飽和蒸氣又被高壓壓縮機吸入并壓縮到冷凝壓力的過熱蒸氣,隨后進入冷凝器被冷凝成制冷劑液體。然后分成兩路,一路經膨脹閥節流降壓后進入中間冷卻器,大部分液體從另一路進入中間冷卻器的盤管內過冷,但由于存在傳熱溫差,故其在盤管內不可能被冷卻到中間溫度,而是比中間溫度一般高△t=3-5℃。過冷后的液體再經過主膨脹閥節流降壓成低溫低壓的過冷液,最后進入蒸發器吸熱蒸發,產生冷效應。 


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