复叠式制冷循环课件.pptx
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- 复叠式 制冷 循环 课件
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1、 根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力P Pk k和正和正常蒸发温度常蒸发温度T T0 0的高低,一般分为三大类:的高低,一般分为三大类:. .低压高温制冷剂低压高温制冷剂冷凝压力冷凝压力P Pk kKg/cmKg/cm2 2(绝对),(绝对),T0 T0 如如1111(CFCl3CFCl3),其),其T T0 023.723.7。这类制冷剂适用于。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。通常空调系统的离心式制冷压缩机中。通常时,时,Pk3.06Kg/cmPk3.06Kg/cm2 2 。引课引课:制冷剂的一般分类制冷剂的一般分类17:111we
2、isean. .中压中温制冷剂中压中温制冷剂冷凝压力冷凝压力P Pk k 20Kg/cm 20Kg/cm2 2(绝对),(绝对), T-60 -60。如如717717、1212、2222等,这类制冷剂一般用于普通单等,这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。. .高压低温制冷剂高压低温制冷剂冷凝压力冷凝压力P Pk k20Kg/cm20Kg/cm2 2(绝对),(绝对),T T0 07070。如如1313(CFCF3 3ClCl)、)、1414(CFCF4 4)、二氧化碳、乙烷、乙)、二氧化碳、乙烷、乙烯等,这类制冷剂适用于复迭式制冷
3、装置的低温部分或烯等,这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或- -以下的低温装置中。以下的低温装置中。引课引课:制冷剂的一般分类制冷剂的一般分类为获得更低的蒸发温度为获得更低的蒸发温度n单级压缩转向多级压缩单级压缩转向多级压缩n限制限制?采用一种制冷剂循环将出现的问题:采用一种制冷剂循环将出现的问题:(1)任何制冷剂,当蒸发温度降低时,任何制冷剂,当蒸发温度降低时,其蒸发器压力也必然其蒸发器压力也必然降低。降低。(2)任何制冷剂,当蒸发温度降低时,任何制冷剂,当蒸发温度降低时,其比容就很大其比容就很大。 (3). 任何制冷剂,当蒸发温度降低时,任何制冷剂,当蒸发温度降低时,其冷凝压力就很高
4、其冷凝压力就很高。17:113weisean 为了获取更低温度,采用单一制冷剂的多为了获取更低温度,采用单一制冷剂的多级压缩循环仍将受到蒸发压力过低、甚至级压缩循环仍将受到蒸发压力过低、甚至使制冷剂凝固的限制。使制冷剂凝固的限制。 例:例: 当蒸发温度为当蒸发温度为8080时,若采用氨作为制冷剂,它在时,若采用氨作为制冷剂,它在-77.7-77.7时就已凝固,使循环遭到完全破坏。如果采用时就已凝固,使循环遭到完全破坏。如果采用R22R22作为制冷剂,此时它虽未凝固,但蒸发压力已低达作为制冷剂,此时它虽未凝固,但蒸发压力已低达10Kpa10Kpa,一方面增加了空气漏入系统的可能性,另一方,一方面
5、增加了空气漏入系统的可能性,另一方面导致压缩机吸气比容增大(此时蒸气比容为面导致压缩机吸气比容增大(此时蒸气比容为1.76m1.76m3 3/kg/kg)和输气系数的降低,从而使压缩机的气缸)和输气系数的降低,从而使压缩机的气缸尺寸增大,运行经济性下降。尺寸增大,运行经济性下降。n对于往复式制冷压缩机而言,气阀是依靠阀对于往复式制冷压缩机而言,气阀是依靠阀片两侧气体的片两侧气体的压力差压力差自动启、闭来完成压缩自动启、闭来完成压缩机的吸气、压缩、排气和膨胀过程的,当吸机的吸气、压缩、排气和膨胀过程的,当吸气压力低于气压力低于15Kpa时,吸气阀片因时,吸气阀片因压差过低压差过低而往往无法开启,
6、压缩机无法正常工作,而往往无法开启,压缩机无法正常工作,增增加压缩机级数加压缩机级数也是无济于事的。也是无济于事的。17:115weisean 如果采用低温制冷剂,虽然低温下它们的蒸发压如果采用低温制冷剂,虽然低温下它们的蒸发压力一般均高于力一般均高于15Kpa。例如乙烷,当蒸发温度为。例如乙烷,当蒸发温度为-100时,其相应的蒸发压力为时,其相应的蒸发压力为52Kpa;但其冷;但其冷凝压力太高,当凝压力太高,当 tk=25 时,其冷凝压力就高达时,其冷凝压力就高达4.18Mpa,使机器显得十分笨重;而且当冷凝温,使机器显得十分笨重;而且当冷凝温度度 35 时就已超过了它的临界温度(时就已超过
7、了它的临界温度(),使乙使乙烷蒸气无法液化,循环的经济性大大恶化。烷蒸气无法液化,循环的经济性大大恶化。 到目前为止,还难以找到一种制冷剂,它既满到目前为止,还难以找到一种制冷剂,它既满足冷凝压力不太高、又满足蒸发压力不太低的要足冷凝压力不太高、又满足蒸发压力不太低的要求。求。17:116weisean 制冷剂蒸发温度过低:制冷剂蒸发温度过低:1、易导致压缩机和系统低压部分在高真空下、易导致压缩机和系统低压部分在高真空下运行,增加空气渗入的可能性。运行,增加空气渗入的可能性。2、将导致压缩机吸气比容增大,输气系数减、将导致压缩机吸气比容增大,输气系数减小,需要采用更大尺寸的压缩机。小,需要采用
8、更大尺寸的压缩机。 如如 R13 R13 的凝固温度为的凝固温度为 -181 -181 ,且在低,且在低温条件下,饱和蒸汽压力仍然较高。但临温条件下,饱和蒸汽压力仍然较高。但临界温度低,为界温度低,为 28.8 28.8 ,不能用环境介质,不能用环境介质(水、空气)来完成冷凝过程(水、空气)来完成冷凝过程 17:117weisean 1.双级压缩制冷的局限性:双级压缩制冷的局限性: 1.1.双级压缩制冷的制冷温度受双级压缩制冷的制冷温度受制冷剂凝制冷剂凝固点固点的限制不能太低。的限制不能太低。 2.2.双级压缩制冷受双级压缩制冷受蒸发压力蒸发压力过低的限制。过低的限制。 3.3.双级压缩受双级
9、压缩受循环压力比循环压力比的限制。的限制。 17:118weisean 2. 解决方法解决方法 :采用低温制冷剂。采用低温制冷剂。 注意注意:低温制冷剂常常在常温下无法低温制冷剂常常在常温下无法冷凝成液体冷凝成液体! 采用低温制冷剂的制冷装置,虽采用低温制冷剂的制冷装置,虽然能够制取很低的温度,但不能单独然能够制取很低的温度,但不能单独工作,需要有另一台制冷装置与之联工作,需要有另一台制冷装置与之联合运行,为低温制冷剂循环的冷凝过合运行,为低温制冷剂循环的冷凝过程提供冷源,降低冷凝温度和压力。程提供冷源,降低冷凝温度和压力。即为即为复叠式制冷。复叠式制冷。 17:119weisean1)1)凝
10、固点凝固点2)2)压力比压力比3)3)蒸发压力过低蒸发压力过低n到目前为止,还难以找到一种制冷剂,到目前为止,还难以找到一种制冷剂,它既满足冷凝压力不太高、又满足蒸它既满足冷凝压力不太高、又满足蒸发压力不太低的要求。发压力不太低的要求。1、原因、原因:17:1110weisean 复叠式蒸气压缩制冷复叠式蒸气压缩制冷循环是由两个或两循环是由两个或两个以上的单级(也可以是多级)制冷循环个以上的单级(也可以是多级)制冷循环组成,而且在组成,而且在两个制冷系统中充加不同性两个制冷系统中充加不同性质的制冷剂质的制冷剂。它既能满足在较低蒸发温度。它既能满足在较低蒸发温度时有合适的蒸发压力,又能满足在环境
11、温时有合适的蒸发压力,又能满足在环境温度条件下冷凝时具有适中的冷凝压力。度条件下冷凝时具有适中的冷凝压力。 定义定义:2、工作原理、工作原理17:1111weisean图图1示出由两个单级压缩系统组成的最简单的复叠式制冷循环系统原示出由两个单级压缩系统组成的最简单的复叠式制冷循环系统原理图。循环工作过程可从图中清楚地看出。图理图。循环工作过程可从图中清楚地看出。图2示出了这一循环的压示出了这一循环的压焓图。图中焓图。图中123451为低温部分循环。为低温部分循环。6789106为高温部分循环。冷凝蒸发器中的传热温差一般取为高温部分循环。冷凝蒸发器中的传热温差一般取510。 D冷凝蒸发器冷凝蒸发
12、器17:1113weisean实际复叠机实际复叠机n压力控制阀压力控制阀n电磁阀电磁阀: 1. 作用:自动接通或切断制冷系统的供作用:自动接通或切断制冷系统的供液管路,广泛用于如冷藏箱、空调器等所液管路,广泛用于如冷藏箱、空调器等所匹配的氟利昂制冷机中。匹配的氟利昂制冷机中。 2. 位置:冷凝器与蒸发器间的管路上装位置:冷凝器与蒸发器间的管路上装有,可控制液体管路的启闭。有,可控制液体管路的启闭。 17:1115weisean17:1116weisean压缩机压缩机冷凝蒸发器冷凝蒸发器回热器回热器节流阀节流阀蒸发器蒸发器膨胀容器膨胀容器低温系统低温系统制冷剂制冷剂R13/R23常温下低温制冷剂
13、常温下低温制冷剂 的饱和压力非常的饱和压力非常高,所以机组一停,需要提供一个高,所以机组一停,需要提供一个额外膨胀空间,让低温制冷剂额外膨胀空间,让低温制冷剂 有地有地方排泄,但当机组一运行,这部分方排泄,但当机组一运行,这部分制冷剂必须参与循环,这就设计了制冷剂必须参与循环,这就设计了一个膨胀容器和电磁阀来进行控制一个膨胀容器和电磁阀来进行控制复叠式制冷机的启动问题复叠式制冷机的启动问题 一般先启动高温部分,后启动低温部分一般先启动高温部分,后启动低温部分复叠式与多级循环的比较复叠式与多级循环的比较 体积小紧凑,工作压力范围适中,运行稳定,复杂体积小紧凑,工作压力范围适中,运行稳定,复杂3、
14、特点、特点组成组成17:1117weiseann复叠式制冷机复叠式制冷机通常由两个单独的制冷系统组成,分别称为通常由两个单独的制冷系统组成,分别称为高温级及低温级部分。高温部分使用高温级及低温级部分。高温部分使用中温制冷剂中温制冷剂,低温部,低温部分使用分使用低温制冷剂低温制冷剂。高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来。高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来使低温部分系统中制冷剂冷凝,用一个冷凝蒸发器将两部使低温部分系统中制冷剂冷凝,用一个冷凝蒸发器将两部分联系起来,它既是高温部分的蒸发器,又是低温部分的分联系起来,它既是高温部分的蒸发器,又是低温部分的冷凝器。低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却对象吸取冷
15、凝器。低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却对象吸取热量(即制取冷量),并将此热量传给高温部分制冷剂,热量(即制取冷量),并将此热量传给高温部分制冷剂,然后再由高温部分制冷剂将热量传给冷却介质(水或空然后再由高温部分制冷剂将热量传给冷却介质(水或空气)。气)。高温部分的制冷量基本等于低温部分的冷凝热负荷。高温部分的制冷量基本等于低温部分的冷凝热负荷。4、热力计算、热力计算17:1118weiseann复叠式制冷循环中中间温度的确定应根复叠式制冷循环中中间温度的确定应根据据制冷系数最大或各个压缩机压力比制冷系数最大或各个压缩机压力比大致相等的原则大致相等的原则。前者对能量利用最经。前者对能量利用最经
16、济,后者对压缩机气缸工作容积的利用率济,后者对压缩机气缸工作容积的利用率较高(即输气系数较大)。由于中间温度较高(即输气系数较大)。由于中间温度在一定范围内变动时对制泠系数影响并不在一定范围内变动时对制泠系数影响并不大,故大,故按各级压力比大致相等的原则来确按各级压力比大致相等的原则来确定中间温度更为合理。定中间温度更为合理。 17:1119weiseann冷凝蒸发器传热温差的大小不仅影响到传冷凝蒸发器传热温差的大小不仅影响到传热面积和冷量损耗,一般热面积和冷量损耗,一般 510而且也影而且也影响到响到整个制冷机整个制冷机的容量和经济性,温差选的容量和经济性,温差选得大,冷凝蒸发器的面积可小些
17、,但却使得大,冷凝蒸发器的面积可小些,但却使压力比增加,循环经济性降低。压力比增加,循环经济性降低。n制冷剂的温度越低,传热温差引起的不可制冷剂的温度越低,传热温差引起的不可逆损失越大,故蒸发器的传热温差因蒸发逆损失越大,故蒸发器的传热温差因蒸发温度很低而应取较小值,最好不大于温度很低而应取较小值,最好不大于5。17:1120weiseann当需要获取当需要获取-60以下的低温时,采用中温以下的低温时,采用中温制冷剂与低温制冷剂复叠的制冷循环。两制冷剂与低温制冷剂复叠的制冷循环。两级复叠制取级复叠制取-60-80的低温,三级复的低温,三级复叠制取叠制取-80-120的低温。的低温。 用作高温级
18、的中温制冷剂有:用作高温级的中温制冷剂有:R717、R22、R502、R134a、R407c、R410A等;等;用于低温级的低温制冷剂有:用于低温级的低温制冷剂有:R13、R14、R23、C2H6、C2H4等。等。17:1121weisean三个单级压缩循环组成的复叠式制冷机三个单级压缩循环组成的复叠式制冷机 循环循环中温中温高温高温低温低温中温中温 R23高温高温 R22或或R507低温低温 R50、R1150或或R170制冷剂制冷剂最低蒸发温度可达最低蒸发温度可达12014017:1122weisean最低蒸最低蒸发温度发温度制冷剂制冷剂制冷循环型式制冷循环型式-80R22-R23R22单
19、级或两级压缩单级或两级压缩R23单级压缩组合的复叠式单级压缩组合的复叠式循环循环R507-R23R507单级或两级压缩单级或两级压缩R23单级压缩组合的复叠式单级压缩组合的复叠式循环循环R290-R23R290两级压缩两级压缩R23单级压缩组合的复叠式循环单级压缩组合的复叠式循环-100R22-R23R22两级压缩两级压缩R23单级或两级压缩组合的复叠式单级或两级压缩组合的复叠式循环循环R507-R23R507两级压缩两级压缩R23单级或两级压缩组合的复叠式单级或两级压缩组合的复叠式循环循环R22-R1150R22两级压缩两级压缩R1150单级压缩组合的复叠式循环单级压缩组合的复叠式循环R50
20、7-R1150R507两级压缩两级压缩R1150单级压缩组合的复叠式循环单级压缩组合的复叠式循环-120R22-R1150R22两级压缩两级压缩R1150两级压缩组合的复叠式循环两级压缩组合的复叠式循环R507-R1150R507两级压缩两级压缩R1150两级压缩组合的复叠式循环两级压缩组合的复叠式循环R22-R23-R50R22单级压缩单级压缩R23单级压缩单级压缩R50单级压缩组合的单级压缩组合的复叠式循环复叠式循环R507-R23-R50R507单级压缩单级压缩R23单级压缩单级压缩R50单级压缩组合单级压缩组合的复叠式循环的复叠式循环17:115、复叠式制冷循环应用中的一些问题、复叠式
21、制冷循环应用中的一些问题 1)停机后低温制冷剂的处理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会超出制冷系统允许的最热蒸气,这时低温部分的压力将会超出制冷系统允许的最高工作压力这一非常危险的情况。当环境温度为高工作压力这一非常危险的情况。当环境温度为40时,时,低温部分允许的最高绝对压力为低温部分允许的最高绝对压力为1.079MPa。为解决这一。为解决这一问题,大型系统采用高温系统定时开机,
22、以维持低温系统问题,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装较低压力,但这种方法耗功大;或者将低温制冷剂抽出装入高压钢瓶中。对于小型复叠式制冷装置,通常在低温部入高压钢瓶中。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分的系统中连接一个膨胀容器膨胀容器,当停机后低温部分的制冷,当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,则应考剂蒸气可进入膨胀容器,如系统中不设膨胀容器,则应考虑虑加大蒸发冷凝器的容积加大蒸发冷凝器的容积,使其起到膨胀容器的作用,以,使其起到膨胀容器的作用,以免系统压力过高。免系统压力过高。17
23、:1124weisean 2). 系统的起动系统的起动 由于低温制冷剂的临界温度一般较低,所以复叠由于低温制冷剂的临界温度一般较低,所以复叠式制冷机在起动时,必须式制冷机在起动时,必须先起动高温部分先起动高温部分,当高温,当高温部分的蒸发温度降到足以保证低温部分的冷凝压力部分的蒸发温度降到足以保证低温部分的冷凝压力不超过允许的最高压力时,才可以起动低温部分。不超过允许的最高压力时,才可以起动低温部分。例如:例如: 对于使用对于使用R22R22与与R13R13的二元复叠式制冷循环,要先的二元复叠式制冷循环,要先将将R22R22的蒸发温度降至的蒸发温度降至-15-15以下,这时低温系统中以下,这时
24、低温系统中R13R13的最高冷凝温度大约为的最高冷凝温度大约为-l0-l0,相应的饱和压力,相应的饱和压力为为1.5616 MPa1.5616 MPa(在允许值内)。对于(在允许值内)。对于小型复叠式小型复叠式制制冷循环,高低温部分可冷循环,高低温部分可同时起动同时起动,但在低温系统上,但在低温系统上必须装设必须装设压力控制阀压力控制阀,以保证系统的安全。,以保证系统的安全。17:1125weisean 3)温度范围的调节温度范围的调节 复叠式制冷循环的制冷温度是可以调节的,复叠式制冷循环的制冷温度是可以调节的,但有一定的温度范围。因压力比不能太大,所以但有一定的温度范围。因压力比不能太大,所
25、以吸气压力不能调节得太低,这就决定了它的下限吸气压力不能调节得太低,这就决定了它的下限温度不能太低。同时,吸气压力也不能调得太高,温度不能太低。同时,吸气压力也不能调得太高,因为随着吸气压力的升高,蒸发温度也升高,当因为随着吸气压力的升高,蒸发温度也升高,当蒸发温度高到一定程度时,就失去了复叠式循环蒸发温度高到一定程度时,就失去了复叠式循环的意义。而且随着吸气压力的升高,冷凝压力也的意义。而且随着吸气压力的升高,冷凝压力也升高,一般压缩机的升高,一般压缩机的耐压耐压为为2MPa。为使压缩机。为使压缩机和制冷系统能正常工作,复叠式制冷循环的和制冷系统能正常工作,复叠式制冷循环的蒸发蒸发温度温度在
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