压缩空气制冷循环

压缩空气制冷循环

压缩空气制冷循环以空气为工质，其循环的装置简图见图6-21，循环的

图和图如图6-22所示。从冷库出来的空气状态为1，其温度（为冷库温度）压力为，接着进入压缩机进行压缩，升温升压到、，再进入

冷却器进行定压放热，温度下降到（=），然后进入膨胀机实现膨胀，使压

力下降到，温度进一步下降到最后进（），入冷库进行定压吸热过

程完成循环。循环的最高压力与最低压力之比称作增压比，用表示。

进行循环分析时，为突出主要问题，假定所有的过程都是可逆过程、在压缩机内的压缩过程及膨胀机内的膨胀过程均为可逆绝热过程并且空气可作为比热容取定值的理想气体。

压缩空气理想制冷循环的构成与燃气轮机装置定压加热理想循环一样仅是方向相反？是的，在热力学分析上，压缩空气制冷循环可以视为布雷敦逆循环。

参看图6-22，循环中工质从低温热源（冷库）吸热量亦即循环中工质的制冷量：

排向高温热源的热量为

压气机消耗的功为

膨胀气缸中回收的功为

所以，循环消耗的净功是

因此，循环的制冷系数为

考虑到1-2,3-4都是可逆绝热过程，因而有

将之代入制冷系数表达式可得

(6-20)

上式表明，循环增压比越小，制冷系数越大。但增压比越小，单位质量工质的制冷量也越小。当由（/）下降到（/）时制冷量也由面积1-4-4’-1’-1下降为面积1-9-9’-1’-1。所以，不能太小。

在相同的低温热源（冷库）和高温热源之间工作的卡诺逆循环的制冷系数为

与式(6-20)比较，因为，所以，这里再次看到相同温度两热源（和）之间卡诺逆循环的制冷系数最大。

压缩空气制冷循环的制冷量为 (6-21)

式中，是循环工质的质流量。可见制冷量取决于温差和质流量。

双级压缩制冷装置中间压力和压力的确定

双级压缩制冷装置中间压力的确定 论文作者：吴春江 摘要：随着制冷技术的发展，对于用冷量大的系统采用单机双级压缩制冷装置已不是最佳方案，而采用单机配打双级压缩制冷装置得到越来越广泛的应用。本文主要介绍双级压缩制冷过程中间压力对制冷系数的影响，从而为设计单机配打双级压缩制冷装置时，合理的选择中间压力提供依据。 关键词：制冷工况蒸发压力冷凝压力 0、引言 随着我国国民经济和社会的发展，双级压缩制冷技术已在国防、科研、化工、医院、食品等建筑中广泛应用，从而使国民经济和社会发展用于制冷技术方面的能耗逐年增长。一些单位或工厂企业使用双级压缩制冷技术面越来越广，而对于单机配打双级压缩制冷装置设计使用过程中的通常是简单选择中间温度，也因为目前国内、外对于双级压缩制冷中间温度没有系统的标准，实际运行过程中具有一定的随意性，从而导致双级压缩冷冻机经常不处于最大制冷系数的工况下工作，影响整套设备的制冷效果，不利于节能要求。 我国的节约能源法中指出，节能是指加强用能的管理，采取技术可行、经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。节能还包括再生能源和新能源的开发利用。节能对于我国现代化建设来说，具有更重大的意义。目前，全国各地电力十分紧张，但所需能量也在迅速增长。由此要求我们制冷专业人员在设计、施工到运行管理的各个环节中都应通力合作，才能实现节能的目的。 1、双级压缩制冷系统的基本类型及制冷经济技术指标 两级压缩制冷机是将压缩过程分为两次来实现，系将来自蒸发器压为为Pe的低压制冷剂蒸气先用低压压缩机(或压缩机的低压级)压缩到中间压力Pm，然后再用高压压缩机(或压缩机的高压级)压缩到冷凝压力Pc。因此，它需要用两台压缩机(或使用双级压缩机)。现在，对于活塞式和螺杆式压缩机，大多是选用单级压缩机组合成两级压缩制冷机，而不专门针对两级压缩制冷的要求设计和生产高压及低压压缩机。 双级压缩制冷系统的基本类型 两级节流中间完全冷却： # T-S图： P-S图

双级压缩制冷循环原理

双级压缩制冷循环原理 一、两级压缩采用得原因 制冷系统得冷凝温度(或冷凝压力)决定于冷却剂(或环境)得温度,而蒸发温度(或蒸发压力)取决于制冷要求、由于生产得发展,对制冷温度得要求越来越低,因此,在很多制冷实际应用中,压缩机要在高压端压力(冷凝压力)对低压端压力(蒸发压力)得比值(即压缩比)很高得条件下进行工作、由理想气体得状态方程Pv/Ｔ≡Ｃ可知,此时若采用单级压缩制冷循环,则压缩终了过热蒸气得温度必然会很高(V一定,Ｐ↑→Ｔ↑),于就是就会产生以下许多问题。 1、压缩机得输气系数λ大大降低,且当压缩比≥２0时,λ=0 。 2。压缩机得单位制冷量与单位容积制冷量都大为降低。 ３。压缩机得功耗增加,制冷系数下降。 4、必须采用高着火点得润滑油,因为润滑油得粘度随温度升高而降低。 5.被高温过热蒸气带出得润滑油增多,增加了分油器得负荷,且降低了冷凝器得传热性能。 总上所述,当压缩比过高时,采用单级压缩循环,不仅就是不经济得,而且甚至就是不可能得。为了解决上述问题,满足生产要求,实际中常采用带有中间冷却器得双级压缩制冷循环。但就是,双级压缩制冷循环所需得设备投资较单级压缩大得多,且操作也较复杂。因此,采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都就是有利得,一般当压缩比≥８时,采用双级压缩较为经济合理。 二、双级压缩制冷循环得组成及常见形式 两级压缩制冷循环,就是指来自蒸发器得制冷剂蒸气要经过低压与高压压缩机两次压缩后,才进入冷凝器。并在两次压缩中间设置中间冷却器、两级压缩制冷循环系统可以就是由两台压缩机组成得双机(其中一台为低压级压缩机,另一台为高压级压缩机)两级系统,也可以就是由一台压缩机组成得单机两级系统,其中一个或两个汽缸作为高压缸,其余几个汽缸作为低压缸,其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。 两级压缩制冷循环由于节流方式与中间冷却程度不同而有不同得循环方式,通常分为:两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷却与一次节流中间不完全冷却四种两级压缩制冷循环方式。其中,两次节流就是指制冷剂从冷凝器出来要先后经过两个膨胀阀再进入蒸发器,即先由冷凝压力节流到中间压力,再由中间压力节流到蒸发压力,而一次节流只经过一个膨胀阀,大部分制冷剂从冷凝压力直接节流到蒸发压力,相比之下,一次节流系统比较简单,且可以利用其较大得压力差实现远距离或高层冷库得供液。因此实践中

双级压缩制冷循环原理

双级压缩制冷循环原理 一、萨震两级压缩采用的原因 制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂（或环境）的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）取决于制冷要求。由于生产的发展，对制冷温度的要求越来越低，因此，在很多制冷实际应用中，压缩机要在高压端压力（冷凝压力）对低压端压力（蒸发压力)的比值（即压缩比）很高的条件下进行工作。由理想气体的状态方程Pｖ/T≡Ｃ可知，此时若采用单级压缩制冷循环，则压缩终了过热蒸气的温度必然会很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑），于是就会产生以下许多问题。 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。为了解决上述问题，满足生产要求，实际中常采用带有中间冷却器的双级压缩制冷循环。但是，双级压缩制冷循环所需的设备投资较单级压缩大的多，且操作也较复杂。因此，采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的，一般当压缩比≥８时，采用双级压缩较为经济合理。 二、双级压缩制冷循环的组成及常见形式 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两次压缩后，才进入冷凝器。并在两次压缩中间设置中间冷却器。两级压缩制冷循环系统可以是由两台压缩机组成的双机（其中一台为低压级压缩机，另一台为高压级压缩机）两级系统，也可以是由一台压缩机组成的单机两级系统，其中一个或两个汽缸作为高压缸，其余几个汽缸作为低压缸，其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。 两级压缩制冷循环由于节流方式和中间冷却程度不同而有不同的循环方式，通常分为：两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷却和一次节流中间不完全冷却四种两级压缩制冷循环方式。其中，两次节流是指制冷剂从冷凝器出来要先后经过两个膨胀阀再进入蒸发器，即先由冷凝压力节流到中间压力，再由中间压力节流到蒸发压力，而一次节流只经过一个膨胀阀，大部分制冷剂从冷凝压力直接节流到蒸发压力，相比之下，一次节流系统比较简单，且可以利用其较大的压力差实现远距离或高层冷库的供液。因此实践中采用的基本上都是一次节流两级压缩制冷循环系统。至于采用哪一种中间冷

制冷除湿

工业恒湿恒湿机系统的运作是通过三个相互联系的系统：制冷剂循环系统、空气循环系统、电器自控系统; 制冷剂循环系统： 蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量（空气被降温及除湿）并开始蒸发，最终制冷剂与空之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加）,气态制冷剂通过冷凝器（风冷/水冷）吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀（或毛细管）节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。 空气环系统： 风机负责将空气从回风口吸入，空气经过蒸发器（降温、除湿），加湿器，电加热器（升温）后经送风口送到用户需的空间内，送出的空气与空间内的空气混合后回到回风口。 电器自控系统： 包括电源部分和自动控制部分。

电源部分通过接触器，对压缩机、风扇、电加器器，加湿器等供应电源 自动控制分部分又分为温、湿度控制及故障保护部分: 温、湿度控制是通过温、湿度控制器，将回风的温湿度与用户设定的温湿作对比，自动运行压缩机（降温、除湿），加湿器，电加热（升温）等元件，实现恒温恒湿的自动控制 故障保护控制是通过压力保护、延时器、继电器、过载保护等相互组合达到，对压缩机，风机，加湿器等元件进行故障保护的控制

自动调温除湿机的工作原 理 自动调温除湿机运作是通过三个相互联系的系统：制冷剂循环系统、空气循环系统、电器自控系统;

制冷剂循环系统： 蒸发器中液态制冷剂吸收空气中的热量并开始蒸发，空气降温除湿，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加） 高温高压气态制冷剂通过电磁阀控制流向： 当流向③冷凝器(回热) 时，制冷剂向室内排放热量使空气升温，实现升温除湿；(升温除湿模式) 当流向⑦冷凝器(散热) 时，制冷剂通过冷却塔或风扇向室外排放热量，实现降温除湿；(降温除湿模式) 制冷剂压冷凝器内凝结成液体。通过膨胀阀（或毛细管）节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。

双级压缩式制冷循环

双级压缩式制冷循环 2．5两级压缩及复叠式制冷原理 2．5．1采用两级压缩的原因 单级压缩在选用合适的制冷剂时，其蒸发温度只能达到-25～-35℃，原因是压缩比0 p p k 不能 再提高了。因为： （1）↑↓ ↓→ ↓→00p p p T k o ，压缩机输气量↓→制冷量↓ （2）↑→0p p k 压缩机排气温度↑(↑=↑RT pv )→汽缸壁温↑→吸入蒸汽温度↑→↑v →吸气量↓ 例如：当蒸发温度-30℃，冷凝温度40℃时，单级氨压缩机排气温度可达160℃以上。必须作如下限制： ① 单级氨压缩机排气温度＜140℃ ② 单级氟压缩机（R12）排气温度＜100℃ ③ 单级氟压缩机（R22）排气温度＜115℃ （3） ↑→0 p p k 偏离理想等熵压缩机过程的程度↑→压缩机效率↓ 我国规定：R717： 0p p k ≤8 R12、R22：0 p p k ≤10 （P38表2-3） 要获得-30～-65℃的蒸发温度，又要符合合适的压缩比，则需要两级压缩制冷。 2．5．2两级压缩制冷循环 1．两级压缩制冷循环的类型 k m p p p p 压缩 压缩 （中间冷却器冷却后）→→→0201 总压缩比02 01p p p p k m ?= 每一级压缩比≤8～10以下 可分为???一级节流两级节流? ? ?中间不完全冷却中间完全冷却 * 两级节流：冷凝压力k p 节流到m p 中间压力，再节流到蒸发压力0p

* 一级节流：冷凝压力k p节流到蒸发压力0p，容易调节，实际生产中常用一级节流。 * 两级压缩采用中间冷却的目的是降低高压级的排气温度，降低压缩机功耗。 ①中间完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却成m p中间压力下的干饱和蒸汽温 度。（氨压缩机） ②中间不完全冷却——低压级排气温度（过热蒸汽）被冷却降低了温度，来达到m p中间压 力下的干饱和蒸汽温度。（氟压缩机） 2．一级节流中间完全冷却循环 这种循环形式被大多数的两级压缩氨制冷系统所采用。 如图所示：从压缩机高压级排出的高压高温过热蒸汽4，进入冷凝器后被冷却成饱和液体5；从冷凝器出来的液体分为两路，一路经膨胀阀A进行节流，节流后降温为6，然后进入中间冷却器吸热，使中间冷却器中来自低压级的排气2充分冷却，6与2混合后的气体3为中间压力m p下的饱和温度m t，3作为高压级的吸气经高压级压缩后变成过热蒸汽4，至此构成一个高压级的循环回路；另一路饱和液体5经中间冷却器过冷后变成过冷液7，经膨胀阀B进行节流后变成低压液体8，进入蒸发器汽化制冷，然后变成饱和蒸汽1，在低压级压缩后变成过热蒸汽2，在中间冷却器冷却并与在中间冷却器汽化的蒸汽混合，变成饱和蒸汽了，作为高压级的吸气经压缩后变成高压级排气4，形成另一个循环，这是实现低温制冷的主循环。如果高压液体不要过冷时，可经过旁通阀直接进入膨胀阀B。 从图（b）可看到，循环3—4—5—6—3在中间冷却器里产生冷量，供另一个循环中饱和液体的过冷（过程5—7）和低压级过热蒸汽的完全冷却（过程2—3）之用。另一个循环1—2—3

两级压缩

1.1.3.3 多级蒸汽压缩制冷循环 在单级蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力，蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。冷凝温度受环境介质(水或空气)温度的限制，蒸发温度由制冷装臵的用途确定的，当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力增大，排气温度上升，在常温冷却条件下能够获得低温程度是有限的，即制冷温差是有限的。 当要求的制冷温差使循环的压力比超过单级压力比的上述限制时，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，并且在低压即完成压缩后，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，所以一下重点讨论两级压缩制冷循环。 1.1.3.3.1 两级压缩制冷循环概述 在蒸气压缩式制冷循环中，当制冷剂选定后，其冷凝压力、蒸发压力由冷凝温度和蒸发温度决定。冷凝温度受环境介质（水或空气）温度的限制，蒸发温度由制冷装臵的用途确定。当冷凝温度升高或蒸发温度降低时，压缩机的压力比将增大。由于压缩机余隙容积的存在，压力比提高到一定数值后，压缩机的容积系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不断运行，制冷量却变为零。

例1 有一台制冷压缩机，工质为R22，相对余隙容积，膨胀过程指数，冷凝温度℃，求允许最低蒸发温度。 解容积系数的计算公式为 当达到最低蒸发温度时，，上式可变为 代入具体数值，即 冷凝温度℃时，R22的冷凝压力，因此最低蒸发压力为 与相对应的蒸发温度℃，这就是蒸发温度的极限值。 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，甚至会引起润滑油的碳化和出现拉缸等现象。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。

压缩空气制冷循环

压缩空气制冷循环 压缩空气制冷循环以空气为工质，其循环的装置简图见图6-21，循环的 图和图如图6-22所示。从冷库出来的空气状态为1，其温度（为冷库温度）压力为，接着进入压缩机进行压缩，升温升压到、，再进入 冷却器进行定压放热，温度下降到（=），然后进入膨胀机实现膨胀，使压 力下降到，温度进一步下降到最后进（），入冷库进行定压吸热过 程完成循环。循环的最高压力与最低压力之比称作增压比，用表示。 进行循环分析时，为突出主要问题，假定所有的过程都是可逆过程、在压缩机内的压缩过程及膨胀机内的膨胀过程均为可逆绝热过程并且空气可作为比热容取定值的理想气体。 压缩空气理想制冷循环的构成与燃气轮机装置定压加热理想循环一样仅是方向相反？是的，在热力学分析上，压缩空气制冷循环可以视为布雷敦逆循环。 参看图6-22，循环中工质从低温热源（冷库）吸热量亦即循环中工质的制冷量： 排向高温热源的热量为 压气机消耗的功为 膨胀气缸中回收的功为

所以，循环消耗的净功是 因此，循环的制冷系数为 考虑到1-2,3-4都是可逆绝热过程，因而有 将之代入制冷系数表达式可得 (6-20) 上式表明，循环增压比越小，制冷系数越大。但增压比越小，单位质量工质的制冷量也越小。当由（/）下降到（/）时制冷量也由面积1-4-4’-1’-1下降为面积1-9-9’-1’-1。所以，不能太小。 在相同的低温热源（冷库）和高温热源之间工作的卡诺逆循环的制冷系数为 与式(6-20)比较，因为，所以，这里再次看到相同温度两热源（和）之间卡诺逆循环的制冷系数最大。 压缩空气制冷循环的制冷量为 (6-21) 式中，是循环工质的质流量。可见制冷量取决于温差和质流量。

工程中,为什么不采用压缩空气制冷循环

空气作为制冷剂,在压缩机中压力过大 空气的的常温沸点在-190度，要使空气在常温下冷凝需要很高的压力，高压力对压缩机，及压力容器的要求会提高很多，高低压压差很大，膨胀阀也比较难选型，而且我个人认为压缩空气的电损耗很大 空气制冷的特点及应用 1.制冷工质是空气，容易取得，且安全无害。 2.因为空气本身既是制冷剂又是载冷剂，所以可以采用直接吸热循环，省去负载热交换器和载冷体循环动力，可直接为被冷却物体工地温环境。 3.空气压缩制冷实际流程灵活多变，对于不同使用要求的适应行强。 4.很容易实现高温、低温实验共用一室的方案。 5.利用空气压缩制冷易于获得较低温度剂直接吸热的特点，可以采用蓄冷循环，实现利用小容量制冷设备短时供应大冷量的目的. 6.空气压缩式制冷的最大缺点是制冷系数小，在较高的使用温度下空气压缩式制冷的单位轴功率产冷量小于蒸气压缩式制冷量，且使用温度越高，相差也越大。另外，噪音大是空气制冷的又一缺点，但通过噪音控制措施，可以的到改善。 空气压缩式制冷主要在以下几个方面得到应用：空气调节系统，如飞机空调系统大都采用这种制冷方式；低温环境实验；生产工艺过程的快速冷却；气体液化与低温分离装置等。 混合空气做制冷剂在技术上不是问题，问题在于它的绝热指数很高，要使它在常温常压下相变极不经济。飞机空调却能够应用是因为高空环境条件不同，使上述的不经济变为经济，不可能变为可能，仅此而已 逆布雷顿（Brayton）循环 逆布雷顿循环最初亦用于热力发动机。逆向布雷顿循环可用来制冷（简称逆布雷顿循环）。它的制冷原理是利用等熵膨胀制冷效应。单级循环适用于77-150K的温度范围。两级循环适用于20K，最低温度可达１２Ｋ。布雷顿循环由压缩机、膨胀机及换热器组成。从理论上分析，循环有最佳压比，相应的功率及机器重量为最小。最佳压比通常在2.5-3左右。美国Creare公司在军方资助下已制成5W/77K的长寿命逆布雷顿循环制冷机，该制冷机采用了气体轴承微型透平，已用于空间技术制冷。 个人观点，仅供参考 1.压缩空气单位制冷量小 2.制冷系数小 3.变温过程不可逆损失大 长期以来,空气制冷在空调领域的应用只局限于飞机空调,因为飞机座舱空气制冷空调装置能充分利用飞机原有设备和条件: 利用飞机涡轮喷气发动机作为制冷系统的动力源和压缩机,以机外冲压空气作为冷却介质,只增加透平膨胀机及其附属设备,提高设备利用率,实现系统小型化。 然而,要使空气制冷技术在空调领域得到推广,必须把其性能放在第一位考虑,这是当今世界能源紧缺的现实要求,也是产品具有竞争力的标志。近年来,欧美国家对空气制冷应用于住宅和列车空调的研究取得了很大的进展,美国早在1993年就设计出用于住宅和商业建筑空调(采暖、空调)的闭式空气循环制冷装置样机, 由Normalair -Garrett Limited 设计及制造的列车用闭式空气制冷空调系统于1998 年在往返于德国和荷兰的ICE- 3 高速列车上投入使

单蒸气压缩式制冷的理论循环

3．1 单级蒸气压缩式制冷的理论循环 3．1．1 制冷系统与循环过程 单级蒸气压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四大部件组成，如图3－1所示。对制冷剂蒸气只进行一次压缩，称为蒸气单级压缩。整个循环过程主要由压缩过程、冷凝过程、节流过程以及蒸发过程四个过程组成，每个过程在不同的部件中完成，制冷剂在每个过程中的状态又各不相同，具体情况如下。 图3－1 单级蒸气压缩式制冷系统 1 压缩机 2 冷凝器 3 膨胀阀 4 蒸发器 压缩过程：整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压和冷凝器中高压的作用，是整个系统的心脏。制冷循环的压缩过程是在压缩机中完成的：压缩机不断抽吸从蒸发器中产生的压力为p o、温度为t o的制冷剂蒸气，将它压缩成压力为p k、温度为t k的过热蒸气，并输送到冷凝器中。在这个过程中，压缩机需要做功。 冷凝过程：冷凝器是制冷系统中输出热量的设备，冷凝过程是在该部件中完成的。在压力p k下，来自于压缩机的制冷剂过热蒸气在冷凝器中首先被冷却成饱和蒸气，然后再逐渐被冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）。在冷凝过程中，与冷凝压力p k相对应的冷凝温度t k一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。 节流过程：节流过程是在膨胀阀中完成的。当制冷剂液体经过膨胀阀时，压力由p k降至p o，温度由t k降至t o，部分液体气化。所以离开膨胀阀的制冷剂为温度为t o的两相混合物，该两相混合物进入蒸发器。 蒸发过程：蒸发器是制冷系统中冷量输出设备，蒸发过程是在蒸发器中完成的。在蒸发器中，来自膨胀阀的两相混合物在压力p0和温度t0下蒸发，从被冷却介质中吸取它所需要的气化潜热，从而达到制取冷量的目的。在蒸发过程中，与蒸发压力p0相对应的蒸发温度

双级压缩制冷循环原理图文稿

双级压缩制冷循环原理集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

双级压缩制冷循环原理 一、萨震两级压缩采用的原因 制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂（或环境）的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）取决于制冷要求。由于生产的发展，对制冷温度的要求越来越低，因此，在很多制冷实际应用中，要在高压端压力（冷凝压力）对低压端压力（蒸发压力)的比值（即压缩比）很高的条件下进行工作。由理想气体的状态方程Pｖ/T≡Ｃ可知，此时若采用单级压缩制冷循环，则压缩终了过热蒸气的温度必然会很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑），于是就会产生以下许多问题。 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。为了解决上述问题，满足生产要求，实际中常采用带有中间冷却器的制冷循环。但是，双级压缩制冷循环所需的设备投资较单级压缩大的多，且操作也较复杂。因此，采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的，一般当压缩比≥８时，采用双级压缩较为经济合理。 二、双级压缩制冷循环的组成及常见形式 两级压缩制冷循环，是指来自的蒸气要经过低压与高压压缩机两次压缩后，才进入冷凝器。并在两次压缩中间设置中间冷却器。两级压缩制冷循环系统可以是由两台压缩机组成的双机（其中一台为低压级压缩机，另一台为高压级压缩机）两级系统，也可以是由一台压缩机组成的单机两级系统，其中一个或两个汽缸作为高压缸，其余几个汽缸作为低压缸，其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。 两级压缩制冷循环由于节流方式和中间冷却程度不同而有不同的循环方式，通常分为：两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷

实际逆布雷顿空气制冷循环的性能研究_张振迎

低温与超导第35卷　第6期制冷技术 Refrigerati on Cryo .&Supercond .Vol .35　No .6 收稿日期:2007-08-02 作者简介:张振迎(1979-),男,硕士,主要研究方向:新型制冷空调装置及相关传热流动现象。 实际逆布雷顿空气制冷循环的性能研究 张振迎1 ,廖胜明 2 (1.河北理工大学,唐山063009;2.中南大学,长沙410083) 摘要:对实际逆布雷顿循环空气制冷循环进行了热力学分析,对其循环性能进行了数值模拟研究。结果表明,影响实际循环性能的主要因素有膨胀比、转动部件等熵效率、工作温度等;实际循环中存在一最优膨胀比;制冷机用作空调冷源时,膨胀比在最优膨胀比附近;最优膨胀比的大小受压缩机效率、膨胀机效率、换热器端部温度等因素影响。 关键词:逆布雷顿循环;制冷;性能 I nvesti ga ti on on perfor mance of actua l reverse -brayton a i r cycle Zhang Zhenying 1 ,L iao Sheng m ing 2 (1.Hebei Polytechnic University,Tangshan 063009,China;2.Central South University,Changsha 410083,China ) Abstract:The ther modynam ic analysis of the actual reverse -B rayt on air cycle was perfor med and the perf or mance was studied by nu 2merical si m ulati on .The results show that,the fact ors on the perfor mance of the actual cycle include the s welling rati o,the isentr op ic efficien 2cies of the r ot ors,working te mperature and etc .;there is an op ti m al s welling rati o f or the actual cycle;the refrigerat or can be used for air conditi oning near the op ti m al s welling rati o;the op ti m al s welling rati o is affected by the isentr op ic efficiencies of the r ot ors and the tempera 2ture of heat exchangers . Keywords:Reverse -B rayt on cycle,Refrigerati on,Perf or mance 1　引言 空气无毒无害,可以自由获得,对生态环境无破坏 作用,是最理想的制冷剂。但在很长一段时间内,由于技术和制造水平的限制,空气制冷机在普通制冷区域性能低下,应用推广受到了一定限制。随着高速透平机械和高效紧凑换热器的发展,效率显著提高,特别是随着CFC 工质的禁用,逆布雷顿循环空气制冷机再一次被人们所关注,20世纪90年代以来,先后有美国、澳大利亚、德国、日本、英国进行了空气制冷装置和技术的研究及试验,应用范围涉及住宅、列车空调、食品 冷冻和冷藏等几乎所有的制冷技术应用领域[1-2] 。 在我国,对于空气制冷机的研究才刚刚起步。西安交通大学低温技术研究所的陈纯正等人对空气制冷机进行了理论上的探讨,研究了空气制冷机数学模型 的建立、制冷系数的影响因素等[3-5] 。文献[6]对逆布雷顿循环空气制冷机进行了性能分析,并进一步提出了提高制冷机效率的改进方案,对系统参数和设计参数进行了优化设计。文献[7]对双级压缩空气循环的性能与优化进行了研究。 本文主要阐述了逆布雷顿循环空气制冷机的工作原理,对循环做了热力学分析,并进行了优化研究,研 究了膨胀比、部件等熵效率及工作温度对循环性能的影响,进而指出了提高制冷性能和效率的途径。 2　循环热力学分析 图1所示为逆布雷顿空气循环的原理图。图2为循环的T -s 图,图中T 0表示制冷温度,T c 表示环境温度,P c 表示高压压力,P o 表示低压压力。理论循环在T -s 中由1’-2’-3’-4’表示。实际循环中,压缩机与膨胀机中并非等熵过程,换热器中存在传热温差和流动损失,使得实际循环与理论循环差别很大。本文分析时作如下假设:(1)空气当作理想气体处理;(2)吸热、放热过程为等压过程;(3)压缩膨胀过程中的压力损失折算到进口压力上;(4)传热温差折算到换热器端部温度中。 采取上述假设后,即得到实际循环的T -s 图,如图2中的1-2s -3-4s -1过程。1-2s 、2s -3、3-4s 、4s -1分别表示实际循环的压缩、冷却、膨胀和吸热过程。 由于换热器端部温差的存在,气体出冷却器的实际温度比环境温度要高,即T 3>T c ,Δt c 表示其端部温差;同理, T 1T 2a ,T 4s >T 4a 。

双级压缩制冷循环原理

双级压缩制冷循环原理 一、两级压缩采用的原因 制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂（或环境）的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）取决于制冷要求。由于生产的发展，对制冷温度的要求越来越低，因此，在很多制冷实际应用中，压缩机要在高压端压力（冷凝压力）对低压端压力（蒸发压力)的比值（即压缩比）很高的条件下进行工作。由理想气体的状态方程Pｖ/T≡Ｃ可知，此时若采用单级压缩制冷循环，则压缩终了过热蒸气的温度必然会很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑），于是就会产生以下许多问题。 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。为了解决上述问题，满足生产要求，实际中常采用带有中间冷却器的双级压缩制冷循环。但是，双级压缩制冷循环所需的设备投资较单级压缩大的多，且操作也较复杂。因此，采用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的，一般当压缩比≥８时，采用双级压缩较为经济合理。 二、双级压缩制冷循环的组成及常见形式 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两次压缩后，才进入冷凝器。并在两次压缩中间设置中间冷却器。两级压缩制冷循环系统可以是由两台压缩机组成的双机（其中一台为低压级压缩机，另一台为高压级压缩机）两级系统，也可以是由一台压缩机组成的单机两级系统，其中一个或两个汽缸作为高压缸，其余几个汽缸作为低压缸，其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。 两级压缩制冷循环由于节流方式和中间冷却程度不同而有不同的循环方式，通常分为：两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷却和一次节流中间不完全冷却四种两级压缩制冷循环方式。其中，两次节流是指制冷剂从冷凝器出来要先后经过两个膨胀阀再进入蒸发器，即先由冷凝压力节流到中间压力，再由中间压力节流到蒸发压力，而一次节流只经过一个膨胀阀，大部分制冷剂从冷凝压力直接节流到蒸发压力，相比之下，一次节流系统比较简单，且可以利用其较大的压力差实现远距离或高层冷库的供液。因此实践中采用

双级压缩制冷循环系统

双级压缩制冷循环系统 压缩机的冷凝温度取决环境温度及冷凝器的传热温差，蒸发温度取决被冷却物体的需要温度及蒸发器的传热温差。当冷凝温度过高，蒸发温度过低时压力差就会增大，压力比也增大，压缩机的输气系数减小，排气温度升高，制冷系数减小。 根据压缩机的使用情况确定压力差和压力比来选择是用单级还是双级。双级压缩制冷循环系统的特点是压缩过程分两个阶段进行，并在高压级与低压级之间设有中间冷却器。 根据节流级数和中间冷却程度的不同，双级压缩制冷循环有多种形式。 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. 两级节流，中间完全冷却的双级压缩制冷循环 4. 两级节流，中间不完全冷却的双级压缩制冷循环 5. 两级节流，具有中间蒸发器的中间完全冷却的双级压缩制冷循环 现只介绍以氨为制冷剂的双级压缩制冷循环系统 以氨为制冷剂的双级压缩制冷循环系统一般采用一级节流，中间完全冷却，节流前液体过冷的双级压缩制冷循环经高压级压缩机压缩的制冷剂蒸汽进入冷凝器中冷凝，冷凝后的制冷剂液体分两部分，一路经第一个节流伐节流进入中间冷却器，与低压级压缩机的排气混合，完全冷却为中间压力下的饱和蒸汽，与中间冷却器产生的饱和蒸汽混合后进入高压级压缩机：另一路制冷剂液体在中间冷却器的蛇行盘管内冷却成为过冷液体，在进入第二个节流伐节流后进入蒸发器，蒸发后进入低压级压缩机。另一路制冷剂液体在中间冷却器的蛇行盘管内冷却成为过冷液体，在进入第二个节流伐节流后进入 1.直接供液系统，进入蒸发器，蒸发后进入低压级压缩机 2.重力供液系统，进入氨分后在进入蒸发器，蒸发后进入低压级压缩机 3.氨泵供液系统，进入低循后在进入蒸发器，蒸发后进入低压级压缩机 中间压力的确定 1. 按压力比例确定（有误差） 中间压力=冷凝压力乘以蒸发压力后，在开根号。压力值为绝对压力 2. 按温度确定（中间温度对应的压力是中间压力） 中间温度=冷凝温度乘以蒸发温度，在开根号，再加5。单位是 K

制冷循环与热泵

ωnet +q L 要点： 1、 制冷循环 2、 热泵 3、 热泵实例讲解 4、 发展趋势 前言 制冷循环与热泵 制冷循环与热泵的热力学本质是相同的，都是使热量从低温物体传向高温物 体。 制冷与热泵循环的经济性指标： ε '= q H ωnet = = ε + 1 > 1 ωnet 式中，ε′-热泵供暖系数（热泵工作性能系数 COP ′）； ε-制冷循环的制冷系数（制冷装置的工作性能系数 COP ）； q H -供给室内空气的热量； q L -取自环境介质的热量； ωnet -供给系统的净功。

一、制冷循环 制冷系统的工作原理，制冷系统（压缩式制冷）一般由四部分组成：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。其工作过程为：低温低压的液态制冷剂（例如氟利昂），首先在蒸发器（例如空调室内机）里从高温热源（例如常温空气）吸热并气化成低压蒸气。然后制冷剂气体在压缩机内压缩成高温高压的蒸气，该高温高压气体在冷凝器内被低温热源（例如冷却水）冷却凝结成高压液体。再经节流元件（毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等）节流成低温低压液态制冷剂。如此就完成一个制冷循环。 1.1、压缩空气制冷循环 图中Tc为冷库中需要保持的温度，To为环境温度。从冷库出来的空气（状态1），T1=Tc；进入压气机后被绝热压缩到状态2，此时温度已高于To；然后进入冷却器，在定压下将热量传给冷却水，达到状态3，T3=To；再导入膨胀机绝热膨胀到状态4，此时温度已低于Tc；最后进入冷库，在定压下自冷库吸收热量，回到状态1，完成循环。 1.2、吸收式制冷循环 吸收式制冷循环利用制冷剂在溶液中不同温度下具有不同溶解度的特性，使制冷剂在较低的温度和压力下被吸收剂（即溶剂）吸收，同时又使它在较高

蒸气压缩式制冷循环系统工作原理教案

蒸气压缩式制冷循环系统工作原理 教案 西华一职专：汪伯超

蒸气压缩式制冷循环系统工作原理 教学内容： 蒸气压缩式制冷循环系统工作原理。 教学目标： 1.知识目标： ①掌握循环过程中制冷剂的物态及温度压力的变化 ②理解掌握制冷循环系统工作原理 2.技能目标： 熟知制冷循环工作原理各部件的作用与结构 3.情感目标： ①通过实践操作培养认真观察、勤于思考、规范操作的职业习惯 ②培养学生主动参与团队合作的意识，养成做中学的习惯 教学重点、难点： ①制冷循环系统工作原理 ②掌握循环过程中制冷剂的物态及温度压力的变化 教学方法： 讲授法、讨论法、探究法 教具准备： 冰箱一台 教学过程： 一、导课 首先通过生活中的常识，洗过脸后会感到凉快，皮肤擦过酒精后会感到凉意，这是由于液体挥发时带走了热量，然后再让学生思考冰箱，空调是怎么制冷的，从而引出这节课的内容蒸气压缩式制冷循环系统工作原理。 二、讲授新课

2.制冷循环过程包括蒸发、压缩、冷凝、节流四个过程。蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀是蒸气压缩式制冷系统的基本部件，如图所示 3.具体工作原理如下 （1）蒸发过程。 蒸发过程是在蒸发器中进行的。液态制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收热量，使其周围的介质温度降低或保持一定的低温状态，从而达到制冷的目的。 （2）压缩过程。 压缩机将从蒸发器流出的低压制冷蒸气压缩，使蒸气的压力提高到与冷凝温度对应的冷凝压力，从而保证制冷剂蒸气能在常温下被冷凝液化。 （3）冷凝过程。 冷凝过程在冷凝器中进行，他是一个恒压放热过程。将从压缩机送来的高温高压的气态制冷剂冷凝液化，使制冷剂循环使用。 （4）节流过程。 使从冷凝器中流出的制冷剂的冷凝温度、冷凝压力降到蒸发温度蒸发压力下，从而使制冷剂能在低温下汽化。 再开始下一次气态、液态、气态的循环，从而使周围环境温度降低，达到人工制冷的目的。 三、本节小结 四、作业布置 课后习题2

双级压缩

双级压缩制冷装置中间压力的确定 作者：吴春江 阅读：2137次 上传时间：2005-05-02 推荐人：wcj6296539 (已传论文3套) 简介：随着制冷技术的发展，对于蒸发温度低、用冷量大的系统采用单机双级压缩制冷装置已不是最佳方案，而采用单机配打双级压缩制冷装置得到越来越广泛的应用。本文主要介绍双级压缩制冷过程中间压力对制冷系数的影响，从而为设计单机配打双级压缩制冷装置时，合理的选择中间压力提供依据。 关键字：制冷工况蒸发压力冷凝压力 0、引言 随着我国国民经济和社会的发展，双级压缩制冷技术已在国防、科研、化工、医院、食品等行业中广泛应用，从而使国民经济和社会发展用于制冷技术方面的能耗逐年增长。一些单位或工厂企业使用双级压缩制冷技术面越来越广，而对于单机配打双级压缩制冷装置设计使用过程中的通常是简单选择中间温度，也因为目前国内、外对于双级压缩制冷中间温度没有系统的标准，实际运行过程中具有一定的随意性，从而导致双级压缩冷冻机经常不处于最大制冷系数的工况下工作，影响整套设备的制冷效果，不能满足节能要求。 我国的节约能源法中指出，节能是指加强用能的管理，采取技术可行、经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。节能还包括再生能源和新能源的开发利用。节能对于我国现代化建设来说，具有更重大的意义。目前，全国各地电力十分紧张，但所需能量也在迅速增长。由此要求我们制冷专业人员在设计、施工到运行管理的各个环节中都应通力合作，才能实现节能的目的。 1、双级压缩制冷系统的基本类型及制冷经济技术指标 两级压缩制冷机是将压缩过程分为两次来实现，系统将来自蒸发器压力为Pe的低压制冷剂蒸气先用低压压缩机(或压缩机的低压级)压缩到中间压力Pm，然后再用高压压缩机(或压缩机的高压级)压缩到冷凝压力Pc。因此，它需要用两台压缩机(或使用双级压缩机)。现在，对于活塞式和螺杆式压缩机，大多是选用单级压缩机组合成两级压缩制冷机，而不专门针对两级压缩制冷的要求设计和生产高压及低压压缩机。 1.1 双级压缩制冷系统的基本类型 1.1.1 两级节流中间完全冷却：

工程热力学第十一章制冷循环作业

第11 致冷循环 例1压缩空气制冷循环运行温度 ， ，如果循环 增压分别为 3 和 6 ，分别计算它们的循环性能系数和每 kg 工质的制冷量。假定空气为理想气体，此热容取定值 。 解：由 1 1.411.4 1 1 1 2.71213 1a k k επ--= ==-- 1 1.411.4 2 1 1 1.4961 6 1 b k k επ--= = =-- 11 1.4 14 1.4 4.30311()()300()219.183k k k k a a p T T T K p π---===?= 1 1.4 11.44.01 1( ) 300()179.816k k b b T T K π--==?= 11 1.41 2 1.42.111 ()2903396.93k k k k a a p T T T K p π---===?= 1 1.411.4 2.1290648 3.86k k b b T T K π--==?= .141() 1.005(290219.18)71.2/c a p a q c T T kJ kg =-=?-= .141() 1.005(290179.81)110.7/c b p b q c T T kJ kg =-=?-= 例2 一理想蒸汽压缩制冷系统，制冷量为20冷吨，以氟利昂22为制冷剂，冷凝温度为30℃，蒸发温度为-30℃。求：（1）1公斤工质的制冷量q 0;(2)循环制冷量；（3）消耗的功率；（4）循环制冷系数；（5）冷凝器的热负荷。 解 参考图10.2示： S T T 0T c 4 21 ρ3 ρ2 1

38 (3)压缩机所消耗的功及功率 5.111475.15812=-=-=h h w kcal/kg 2.199735.118.1736=?==mw W kcal/h 22.23860 2.19973==th N kW (4)循环制冷系数 3.35 .113800==== εσw q W Q （5）冷凝器热负荷Q K 因h 4=h s ,Q k =mq k =m(h 2-h 4)=1736.8×(158.5-109)=85971.6 kcal/h

双级压缩的优点

一、采用两级压缩的原因 制冷系统的冷凝温度（或冷凝压力）决定于冷却剂（或环境）的温度，而蒸发温度（或蒸发压力）取决于制冷要求。由于生产的发展，对制冷温度的要求越来越低，因此，在很多制冷实际应用中，压缩机要在高压端压力（冷凝压力）对低压端压力（蒸发压力)的比值（即压缩比）很高的条件下进行工作。由理想气体的状态方程Pｖ/T≡Ｃ可知，此时若采用单级压缩制冷循环，则压缩终了过热蒸气的温度必然会很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑），于是就会产生以下许多问题。 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。为了解决上述问题，满足生产要求，实际中常采用带有中间冷却器的双级压缩制冷循环。但是，双级压缩制冷循环所需的设备投资较单级压缩大的多，且操作也较复杂。因此，采

用双级压缩制冷循环并非在任何情况下都是有利的，一般当压缩比≥８时，采用双级压缩较为经济合理。 二、双级压缩制冷循环的组成及常见形式 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两次压缩后，才进入冷凝器。并在两次压缩中间设置中间冷却器。两级压缩制冷循环系统可以是由两台压缩机组成的双机（其中一台为低压级压缩机，另一台为高压级压缩机）两级系统，也可以是由一台压缩机组成的单机两级系统，其中一个或两个汽缸作为高压缸，其余几个汽缸作为低压缸，其高、低压汽缸数量比一般为1:3或1:2 。 两级压缩制冷循环由于节流方式和中间冷却程度不同而有不同 的循环方式，通常分为：两次节流中间完全冷却、两次节流中间不完全冷却、一次节流中间完全冷却和一次节流中间不完全冷却四种两级压缩制冷循环方式。其中，两次节流是指制冷剂从冷凝器出来要先后经过两个膨胀阀再进入蒸发器，即先由冷凝压力节流到中间压力，再由中间压力节流到蒸发压力，而一次节流只经过一个膨胀阀，大部分制冷剂从冷凝压力直接节流到蒸发压力，相比之下，一次节流系统比较简单，且可以利用其较大的压力差实现远距离或高层冷库的供液。因此实践中采用的基本上都是一次节流两级压缩制冷循环系统。至于采用哪一种中间冷却方式，由选用制冷剂的种类来决定。通常两级压