第三章雙級壓縮與復疊式制冷循環基本要求：1．采用雙級和復疊式蒸氣壓縮制冷循環的原因。2．一次節流、中間完全冷卻和中間不完全冷卻的系統圖、壓焓圖、熱力計算方法。(中間壓力的確定方法，中間冷卻器的工作原理溫度變動時制冷機的特性)3．復疊式蒸氣壓縮制冷循環系統圖、壓焓圖及特點。(了解復疊式制冷機啟動時的注意事項，膨脹容器的工作原理)3.1概述

一、單級蒸氣壓縮局限性：冷凝壓力?tk?環境溫度、冷卻介質溫度蒸發壓力?t0?用戶要求（制冷系統的用途）在單級蒸氣壓縮式制冷循環中，當制冷劑選定后，其冷凝壓力，蒸發壓力由冷凝溫度和蒸發溫度決定。冷凝溫度受環境介質(水或空氣)溫度的限制，蒸發溫度由制冷裝置的用途確定的。在常溫冷卻條件下能夠獲得低溫程度是有限的，即制冷溫差是有限的。（教材Ｐ９３表３－１）為什么？當冷凝溫度升高或蒸發溫度降低時，壓縮機的壓力比增大，排氣溫度上升，用戶要求蒸發溫度↘→蒸發壓力↘→壓力比（pk/p0）↗壓縮機輸氣系數下降；pk/p0增大導致→壓縮機排氣溫度升高，潤滑條件變壞；

耗功增加，制冷量下降，制冷系數降低。蒸發溫度降低對單級制冷循環的影響：1．節流損失增加，制冷系數下降。2．壓縮機運行時的壓力比增大，容積效率下降。由于壓縮機余隙容積的存在，壓力比提高到一定數值后，壓縮機的容積系數變為零，壓縮機不再吸氣，制冷機雖然在不斷運行，制冷量卻變為零。補充：余隙容積的影響

實際的活塞式壓氣機中，當活塞處于左止點時，活塞頂面與缸蓋之間必須留有一定的空隙，稱為余隙容積。圖具有余隙容積的壓氣機理論示功圖，圖中容積V3就是余隙容積。

由于余隙容積的存在，活塞就不可能將高壓氣體全部排出，排氣終了時仍有一部分高壓氣體殘留在余隙容積內。因此，活塞在下一個吸氣行程中，必須等待余隙容積中殘留的高壓氣體膨脹到進氣壓力p1（即點4）時，才能從外界吸入氣體。余隙容積一、余隙容積二、余隙容積的影響

生產量：有效吸氣容積：容積效率：

余隙容積百分比Vc/Vh和多變指數n一定時，增壓比越大，則容積效率越低，當增加到一定值時容積效率零。增壓比一定時余隙容積百分比越大，容積效率越低。3．壓縮機的排氣溫度上升。

單級壓縮的最低蒸發溫度不僅受到容積系數為零的限制，隨著壓力比的增大，除了引起制冷量下降，功耗增加、制冷系數下降、經濟性降低外，排氣溫度的限制也是選擇壓縮機級數的另一個重要原因。排氣溫度過高，它將使潤滑油變稀，潤滑條件惡化，當排氣溫度與潤滑油的閃點接近時，會使潤滑油碳化，以致在閥片上產生結碳現象,甚至出現拉缸等現象。當冷凝溫度為40℃，蒸發溫度為-30℃時，單級氨壓縮機即使在等熵壓縮的情況下，排氣溫度已高達160℃，顯然它已超過了規的最高排氣溫度為150℃的限制。采用兩級壓縮的原因

１.壓縮機的輸氣系數λ大大降低，且當壓縮比≥20時，λ＝0。

２.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，制冷系數下降。

４.必須采用高著火點、高粘度的潤滑油，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，且降低了冷凝器的傳熱性能。

總上所述，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。二、單級蒸氣壓縮條件：

采用雙級壓縮制冷循環并非在任何情況下都是有利的。為獲取低溫而采用兩級壓縮：①單級壓縮蒸氣制冷循環壓比；活塞式制冷壓縮機，對于氨制冷劑，因絕熱指數較大，排氣溫度較高，因此氨單級壓縮的壓力比一般不希望超過8；氟里昂制冷劑的絕熱指數相對較小，但從經濟性角度出發，它們的單級壓縮的壓力比一般也不希望超過10。

離心式制冷壓縮機壓力比不希望超過4。

單級壓縮的最低蒸發溫度℃

單級壓縮循環所能達到的最低制冷溫度是有限的。通常，最低只能達到-40℃左右。在這一條件下，不同冷凝溫度時單級壓縮所能達到的最低蒸發溫度如下表所示。為獲取低溫而采用兩級壓縮：②制冷劑熱物理特性的限制。一般獲取－40℃以下的低溫，采用中溫制冷劑的兩級壓縮制冷循環，R717不低于－60℃Freon不低于－80℃

所以，為了獲得比較低的溫度（－40～－80℃），同時又能使壓縮機的工作壓力控制在一個合適的范圍內，就要采用多級壓縮循環。制冷劑節流損失增加，單位質量制冷量及單位容積制冷量下降過大，經濟性下降。三、雙級壓縮的特點循環過程兩級壓縮制冷循環，是指來自蒸發器的制冷劑蒸氣要經過低壓與高壓壓縮機(或氣缸)兩次壓縮后，才進入冷凝器。它與單級壓縮制冷循環流程的主要區別是大部分制冷劑必須在高、低壓級兩只氣缸中進行壓縮，一般還增設了中間冷卻器和膨脹閥。當蒸發溫度較低時，采用雙級壓縮制冷循環可達到以下目的：降低壓力比，避免和減少高壓力比帶來的損失如降低壓縮機的排氣溫度，提高實際輸氣量，制冷機運行的平衡性提高等。兩級壓縮中間冷卻分析有一個最佳增壓比

省功

多級壓縮和級間冷卻

省功（減少壓縮過程的多變指數）避免單級壓縮因增壓比太高而影響容積效率工程上常需要高壓氣體，當氣體的壓力比p2/p1較高時，若仍采用單級壓縮，將使氣體的終溫過高而造成潤滑油失效及其它安全問題，并使耗功過大。同時，實際機器的容積效率也要隨之降低。而采用多級壓縮、級間冷卻的工藝是獲得較高壓力的壓縮氣體一種較好的手段。

為什么要采用多級壓縮及級間冷卻的工藝？

當要求的制冷溫差使循環的壓力比超過單級壓力比的限制時，一種解決辦法是采用分級壓縮，中間冷卻，就是分兩極或多級達到循環所要求的總壓力比，并且在低壓級完成壓縮后，現將其排氣冷卻降溫后再到高壓級繼續壓縮，從而每一級的壓力比和排氣溫度均不超限。

由于考慮到超過兩級后系統設計的復雜性及其他許多因素，故兩級以上的循環在實際中很少使用，通常采用兩級壓縮循環，所以只討論兩級壓縮制冷循環。第二節雙級壓縮式制冷循環

兩級壓縮制冷循環中，制冷劑的壓縮過程分兩個階段進行，即將來自蒸發器的低壓制冷劑蒸氣（壓力為p0

）先進入低壓壓縮機，在其中壓縮到中間壓力pm

，經過中間冷卻后再進入高壓壓縮機，將其壓縮到冷凝壓力pk

，排入冷凝器中。這樣，可使各級壓力比適中，由于經過中間冷卻，又可使壓縮機的耗功減少，可靠性、經濟性均有所提高。

低壓級壓縮高壓級壓縮蒸發壓力——————→中間壓力——————→冷凝壓力一、基本形式和選擇方法采用哪一種型式有利則與制冷劑種類、制冷劑容量及其它條件有關。常用的組成型式有：壓縮

單機雙級：一臺壓縮機，氣缸一部分為高壓級，一部分為低壓級。

雙機雙級：兩臺壓縮機，分別為高壓級和低壓級。節流

一級節流：供液的制冷劑液體直接由冷凝壓力節流至蒸發壓力；

二級節流：經一個閥節流至中間壓力，再經另一個節流至蒸發壓力。冷卻

中間完全冷卻：將低壓級的排氣，冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣。

中間不完全冷卻：未將排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣。

兩級壓縮的型式P94配組式雙級系統，單機雙級壓縮機兩級壓縮制冷循環系統可以是由兩臺壓縮機組成的雙機（其中一臺為低壓級壓縮機，另一臺為高壓級壓縮機）兩級系統，也可以是由一臺壓縮機組成的單機兩級系統，其中一個或兩個汽缸作為高壓缸，其余幾個汽缸作為低壓缸，其高、低壓汽缸數量比一般為1:3或1:2。兩級壓縮制冷循環按中間冷卻方式可分為中間完全冷卻循環與中間不完全冷卻循環；所謂中間完全冷卻是指將低壓級的排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣。如果低壓級排氣雖經冷卻，但并未冷到飽和蒸氣狀態時稱為中間不完全冷卻。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。按節流方式又可分為一級節流循環與兩級節流循環。如果將高壓液體先從冷凝壓力Pk

節流到中間壓力Pm

，然后再由Pm

節流降壓至蒸發壓力P0

，稱為兩級節流循環。如果制冷劑液體由冷凝壓力Pk

直接節流至蒸發壓力P0

，則稱為一級節流循環。一級節流循環雖經濟性較兩級節流稍差，但它利用節流前本身的壓力可實現遠距離供液或高層供液，故被廣泛采用。

一次節流二次節流對比經濟性方面設備控制方面

1.一級節流、中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環（常用有代表性）

2.一級節流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環（常用有代表性）

3.兩級節流、中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環

4.兩級節流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環

5.兩級節流中間完全不冷卻兩級壓縮制冷循環

二、一級節流、中間完全冷卻的兩級壓縮循環1、循環過程

從循環的工作過程可以看出，與單級壓縮制冷循環比較，它不僅增加了一臺壓縮機，而且還增加了中間冷卻器和一只節流閥，且高壓級的制冷劑流量因加上了在中間冷卻器內產生的蒸氣而大于低壓級的制冷劑流量。在蒸發器中產生的壓力為po的低壓蒸氣首選被低壓壓縮機A吸入并壓縮到中間壓力pm，進入中間冷卻器F，在其中被液體制冷劑的蒸發冷卻到與中間壓力相對應的飽和溫度，再進入高壓壓縮機B進一步壓縮到冷凝壓力pk，然后進入冷凝器C被冷凝成液體。由冷凝器出來的液體分為兩路：一路流經中間冷卻器內盤管，在管內被盤管外的液體的蒸發而得到冷卻（過冷），再經節流閥H節流到蒸發壓力p0，在蒸發器中蒸發，制取冷量；另一路經節流閥節流到中間壓力pm，進入中間冷卻器，節流后的液體在中間冷卻器F內蒸發，冷卻低壓壓縮機的排氣和盤管內的高壓液體，節流后產生的部分蒸氣和液體蒸發產生的蒸氣隨同低壓壓縮機的排氣一同進入高壓壓縮機B中，壓縮到冷凝壓力后排入冷凝器C。循環就這樣周而復始地進行。進入蒸發器的這一部分高壓液體在節流前先在盤管內進一步冷卻，可以使節流過程產生的無效蒸氣量（即干度）減少，從而使單位制冷量增大。上述兩級壓縮循環的工作過程可用壓－焓圖表示，如圖1b所示。圖中用來表示各主要狀態點的點號與圖1a是對應的。圖中1-2表示低壓壓縮機的壓縮過程，2-3表示低壓壓縮機的排氣在中間冷卻器內的冷卻過程，3-4表示高壓壓縮機內的壓縮過程，4-5表示在冷凝器內的冷卻、冷凝和過冷過程（也可以沒有過冷），此后液體分為兩路：5-6表示進入中間冷卻器的一路在節流閥G中的節流過程，6-3表示節流后液體在中間冷卻器內的蒸發過程，5-7表示進入蒸發器的一路在中間冷卻器盤管內的進一步過冷過程，7-8表示它在節流閥H中的節流過程，8-1表示它在蒸發器內蒸發制冷的過程。2、性能指標P96由于盤管內具有端部傳熱溫差，高壓液體在其中不可能被冷卻到中間溫度tm，一般大約比tm高3~5℃。和單級壓縮制冷循環一樣，利用工作過程的圖可以對兩級壓縮制冷循環進行循環的熱力計算。1、在兩級壓縮制冷循環中制取冷量的是低壓部分的蒸發過程8-1，其單位制冷量是2、低壓壓縮機每壓縮1kg蒸氣所消耗的理論功是3、設制冷機的制冷量Q0，則低壓壓縮機的流量是4、低壓壓縮機每壓縮1kg蒸氣所消耗的理論功5、為了在低溫下制得冷量Q0

，除了低壓壓縮機消耗能量外，高壓壓縮機也要消耗一定的能量。高壓壓縮機消耗的單位理論功是高壓壓縮機的制冷劑流量qmg大于低壓壓縮機的制冷劑流量qmd

，它可以根據中間冷卻器的熱平衡關系計算出來。由圖可知：6、冷凝器熱負荷以上計算方法適用于設計或選擇壓縮機時的計算，我們可根據計算出來的qmG

和qmD

去設計或選配合適的壓縮機，根據Qo和Qk

去設計或選配蒸發器和冷凝器。對于已有的兩級制冷機，我們可根據它的qmG

和qmD

數值計算出它的制冷量Q0

，即

圖3兩級壓縮氨制冷機的實際系統圖

A－低壓壓縮機；B－高壓壓縮機；C－油分離器；D－單向閥；E－冷凝器；F－貯液器；G－過冷器；

H－中間冷卻器；I－浮子調節閥；J－調節站；K－氣液分離器；L－室內冷卻排管（蒸發器）3、實際應用舉例圖3示出兩級壓縮氨制冷機在冷庫裝置中的實際系統圖。圖中除畫出了完成工作循環所必需的基本設備外，還包括一些輔助設備和控制閥門。高壓壓縮機排出的氣體進入冷凝器前先經過氨油分離器，將其中夾帶的油滴分離出來，以免進入冷凝器和蒸發器中而影響傳熱。在油分離出口管路上裝有一個單向閥，它的作用是當機器一旦突然停車時防止高壓蒸氣倒流入壓縮機中。冷凝器冷凝下來的氨液流入貯液器，它的作用是用來保證根據蒸發器熱負荷的需要供給足夠的液氨以及減少向系統內補充液氨的次數。中間冷卻器用浮子調節閥供液，以便自動控制中間冷卻器中的液位。用來制冷的氨液是經過調節站分配給各個庫房中的蒸發器，在調節站管路上一般都裝有節流閥。氣液分離器的作用是一方面將從蒸發器出來的低壓蒸氣中夾帶的液滴分離出去，以防止氨液進入壓縮機中而形成濕壓縮，另一方面又可使節流后產生的部分蒸氣不進入蒸發器，使蒸發器的面積可得到更為合理的利用。一個氣液分離器可以與幾個蒸發器相連，這樣它還起著分配液體和匯集蒸氣的作用。三、一級節流、中間不完全冷卻的兩級壓縮循環1、循環過程圖4示出一級節流、中間不完全冷卻的兩級壓縮循環的系統原理圖及相應的圖。它的工作過程與一級節流中間完全冷卻循環的主要區別中于低壓壓縮機的排氣不進入中間冷卻器，而是中間冷卻器中產生的飽和蒸氣在管路中混合后進入高壓壓縮機。因此，高壓壓縮機吸入的是中間壓力下的過熱蒸氣。圖4b示出這種循環的圖。圖中各狀態點均與圖4a相對應。點3表示在管路中混合后的狀態，也就是高壓壓縮機吸氣狀態。2、性能指標一級節流中間不完全冷卻循環的熱力計算與一級節流中間完全冷卻循環的計算基本上是一樣的，其區別僅因為中間冷卻的方式不同而引起計算高壓級流量式不同而已，同時高壓壓縮機吸入的是過熱蒸氣，其狀態參數要通過計算求得。高壓壓縮機的制冷劑流量仍可由中間冷卻器的熱平衡關系求得。中間冷卻器的熱平衡圖見圖6。而點3狀態的蒸氣比焓可由圖6所示的兩部分蒸氣混合過程的熱平衡關系式求得：中冷器出氣狀態,中冷器出氣與低壓機排氣混合后,高壓機吸氣狀態

實際情況

P99中冷器出氣狀態---濕飽和蒸氣中冷器結構——臥式高壓機吸氣狀態,15℃、Pm過熱蒸氣圖7SD2-4F10A兩級壓縮氟里昂制冷系統圖

A－低壓壓縮機；B－高壓壓縮機；C１、C２－油分離器；D－冷凝器；E－過濾干燥器；F－中間冷卻器；G－蒸發器；H－回熱器；I１、I２－熱力膨脹機；J１、J２－電磁閥3、實際應用舉例圖7示出的SD2-4F10A型兩級壓縮氟里昂制冷機系統就是按圖4-4a所示的一級節流中間不完全冷卻循環所設計的。系統中增設了氣－液熱交換器，這樣不但可使高壓液體的溫度進一步降低，使單位制冷量增大，而更為主要的是為了提高低壓壓縮機的吸氣溫度，以改善壓縮機的潤滑條件，并避免氣缸外表面結霜等。系統中還采用了自動回油的油分離器裝置、熱力膨脹閥型式的供液量調節以及為了使當壓縮機停止運行時能自動切斷供液管路的電磁閥等。小結壓縮比？原因：更低t0→合適壓力比→安全節能（輸氣系數排氣溫度）雙級循環的基本型式？（壓縮、節流、中間冷卻）最常用？一級節流中間完全冷卻與一級節流中間不完全冷卻的區別：①一級節流中間完全冷卻的壓縮過程：從蒸發器來的制冷劑在低壓級壓縮機中壓縮至中間壓力pm，排入到中間冷卻器中，被其中的液體制冷劑冷卻成中間壓力pm下的飽和蒸氣，再進入高壓級壓縮機中被壓縮到冷凝壓力pk。

②一級節流中間不完全冷卻的壓縮過程：低壓級壓縮機的排氣不是直接進入中間冷卻器冷卻，而是和中間冷卻器出來的中溫制冷劑蒸汽在管道中混合被冷卻，然后進入高級壓縮機壓縮。

③一級節流中間不完全冷卻的制冷系統中一般設有回熱器，保證低壓級壓縮機的過熱度。因此供液的制冷劑液體兩次過冷。雙級蒸氣壓縮式制冷循環的比較分析P104（1）中間不完全冷卻循環的制冷系數要比中間完全冷卻循環的制冷系數小（2）在相同的冷卻條件下，一級節流循環要比二級節流循環的制冷系數小1）一級節流可依靠高壓制冷劑本身的壓力供液到較遠的用冷場所，適用于大型制冷裝置。2）盤管中的高壓制冷劑液體不與中間冷卻器中的制冷劑相接觸，減少了潤滑油進入蒸發器的機會，可提高熱交換設備的換熱效果。3）蒸發器和中間冷卻器分別供液，便于操作控制，有利于制冷系統的安全運行經濟器是個換熱器，通過制冷劑自身節流蒸發吸收熱量從而使另一部分制冷劑得到過冷。

經濟器很多時候用于二次進氣螺桿壓縮機制冷系統中，在蒸發溫度比較低（-25℃以下）的工況下，普通單級螺桿壓縮機的效率降低、制冷量減小、排氣溫度較高，采用經濟器補氣循環，能改善單級螺桿壓縮制冷循環的效率，提高制冷量，降低壓縮機排氣溫度。經濟器的使用可使單級螺桿壓縮機應用范圍更廣，更經濟。補充：

帶有經濟器（省功器）的壓縮式制冷循環

一、帶有經濟器的螺桿式壓縮制冷循環二、帶有經濟器的離心式壓縮制冷循環速凍食品加工廠(速凍調理食品、家禽、疏菜、屠宰、冰淇淋)所需要的蒸發溫度分別為：凍結-40℃～-45℃；低溫冷藏-30℃～-35℃；冷卻及高溫-8℃～-10℃。在常規設計中，習慣上凍結和低溫采用單機雙級活塞壓縮機或帶經濟器的螺桿壓縮機，冷卻和高溫庫選用單級壓縮機。但是隨著現代社會的發展，速凍食品加工廠速凍能力越來越大，特別是化工低溫鹽水(-40℃～-35℃鹽水)對制冷量的要求更大，帶經濟器的螺桿壓縮機制冷循環方案已經不是最佳解決方案。這樣國際開始流行采用螺桿壓縮機低壓機和高壓機配組雙級的制冷方案。第三節、兩級壓縮制冷機的熱力計算兩級壓縮制冷機進行循環的熱力計算時，首先要對制冷工質及循環型式加以選擇，然后確定循環的工作參數，按上節所述方法進行具體的計算。一、制冷劑與循環形式的選擇兩級壓縮制冷機應使用中溫制冷劑，這是因為受到在低溫時系統中蒸發壓力不能太低，在常溫下冷凝壓力又不允許過高及應能夠液化的限制。通常應用較為廣泛的是R717、R22、R290等。中間冷卻的方式是與選用的制冷劑的種類密切相關的。對采用回熱有利的制冷劑如R290等采用中間不完全冷卻循環型式，同樣可使循環的制冷系數有所提高。但為了降低高壓級的排氣溫度，也可選用中間完全冷卻的循環型式。對采用回熱循環不利的制冷劑如氨等，則應采用中間完全冷卻的循環型式。對于蒸發溫度較低的兩級壓縮循環，通常都增加回熱器，其目的并不在于提高制冷系數，而是為了提高低壓級壓縮機的吸氣溫度，改善壓縮機的工作條件。

二、循環工作參數的確定兩級壓縮循環工作參數的確定與單級壓縮循環是相似的，即根據環境介質的溫度和被冷卻物體要求的溫度，考慮選取一定的傳熱溫差，即可確定循環的冷凝溫度和蒸發溫度。至于中間溫度（或中間壓力）如何確定是兩級壓縮循環的特有問題，中間壓力選擇是否恰當，不僅影響到經濟性，而且對壓縮機的安全運行也有直接關系。1、容積比高壓壓縮機的理論輸氣量和低壓壓縮機的理論輸氣量之比值

，通常取0.33~0.5之間，P105選配壓縮機時，高壓壓縮機和低壓壓縮機可以由同一臺壓縮機來承擔，即所謂單機雙級型壓縮機，也可選一臺壓縮機為高壓級，一臺或多臺壓縮機為低壓級。一般高、低壓級理論輸氣量之比值在1/2--1/3之間，如采用單機雙級型壓縮機，它們的容積比一般為1:3或1：2根據我國冷藏庫的生產實踐，當蒸發溫度t0=-28～-40℃范圍內時，容積比的值通常取0.33～0.5之間，即qvtg:qvtd=1:3～1:2。在長江以南地區宜取大些。合理的容積比的選擇還應結合考慮其他經濟指標。配組雙級壓縮機的容積比可以有較大的選擇余地。如果采用單機雙級壓縮機，則它的容積比是既定的，容積比的值通常只有0.33和0.52、中間溫度與中間壓力的確定確定中間壓力時要區分兩種情況：一種是已經選配好高、低壓級壓縮機，需通過計算去確定中間壓力；另一種是從循環中計算出發來確定中間壓力數值。（一）選配壓縮機，從循環計算出發，根據制冷系數最大原則，確定最佳中間壓力(1)公式法常用的公式法有比例中項公式法和拉塞經驗公式法兩種（2）圖解法（二）已選配好壓縮機(3)容積比插入法（一）選配壓縮機，從循環計算出發選配壓縮機時，中間壓力pm的選擇，可以根據制冷系數最大這一原則去選取，這一中間壓力pm又稱最佳中間壓力。確定最佳中間壓力pm常用的方法有公式法和圖解法。1）公式法常用的公式法有比例中項公式法和拉塞經驗公式法兩種①比例中項公式法按壓力的比例中項確定中間壓力式中Pm,Po和Pk分別為中間壓力、蒸發壓力和冷凝壓力,單位MPa公式是在一定假設條件下用理論方法推出，只能作為初步估算Pm=ψ（√P0*Pk）對R22修正系數ψ=0.9~0.95，R717ψ=0.95~1②拉塞經驗公式法（教材Ｐ１１１例３－１）對于兩級氨制冷循環，拉賽(A.Rasi)提出了較為簡單的最佳中間溫度計算式：tm=0.4tk+0.6to+3式中，tm,tk和to分別表示中間溫度，冷凝溫度和蒸發溫度，單位均為℃。上式不只適用于氨，在－40～40℃溫度范圍內，對于R12也能得到滿意的結果。（2）圖解法

（從循環中計算出發來確定中間壓力數值）

對于這種情況，中間壓力的選擇可以根據制冷系數最大這一原則去選取。這一中間壓力又稱最佳中間壓力。選取的具體步驟是：1）根據確定的冷凝壓力和蒸發壓力，按公式求得一個近似值；2）在該值的上下按一定間隔選取若干個中間溫度；3）對每一個值進行循環的熱力計算，求得該循環下的制冷系數；4）繪制曲線，找到值，由該點對應的中間溫度即為循環的最佳中間溫度（即最佳中間壓力）。

P107圖3-15（2）圖解法①根據確定的蒸發壓力p0和冷凝壓力pk，②在pm（tm）值的上下，按一定間隔選取若干個中間溫度tm值。③根據給定的工況和選取的各個中間溫度tm分別畫出雙級縮循環的lgp-h圖，確定循環的各狀態點的參數，計算出相應的制冷系數。④繪制=f（tm）曲線，找到制冷系數最大值max，由該點對應的中間溫度tm在循環參數確定之后即可對循環進行熱力計算，求出所需要的VhD

和vhG值。但在現有的壓縮機系列產品中很可能選不到正好符合熱力計算要求的壓縮機，這時可選配其容量與計算值相近的壓縮機來代替，雖然中間壓力會稍有變動，但對制冷系數的大小影響甚微。具體步驟：1）按一定間隔選擇若干個中間溫度tm，按所選溫度分別進行循環的熱力計算，求出不同中間溫度下的理論輸氣量的比值；2）繪制

=f（tm）曲線，并在圖上畫一條等于給定值的水平線，此線與曲線的交點即為所求中間溫度（即中間壓力）。用這種方法確定的中間壓力不一定是循環的最佳中間壓力。（二）已選配好壓縮機(3)容積比插入法（教材Ｐ１１３例３－２）（已經選配好高、低壓級壓縮機，需通過計算去確定中間壓力）3、高壓機吸氣溫度t3節流前液體溫度t7的確定中間壓力pm對應的飽和溫度tm—中間溫度R717t3=tm；t7=tm+3~7℃/一般取小值氟里昂t3≤15℃；t7-tm=3~7℃/一般取大值中間冷卻器在雙級壓縮制冷系統中使用，裝設在低壓機排氣和高壓機吸氣之間。中間冷卻器也是一種熱交換容器，有三方面的作用作用：1.降低低壓級壓縮機排出的氣體溫度，以避免高壓級過高的排氣溫度；2.使高壓液體在節流前得到過冷，以提高系統制冷能力，減少節流過程產生的閃發氣體；3.起到油分離器的作用，它可將由低壓級壓縮機帶出的潤滑油，通過改變流動方向、降低流速、洗滌和降溫作用分離出來，并由放油管排出。設計：1.中間冷卻器直徑ω=0.5m／s

2.中間冷卻器蛇形盤管冷卻面積中間冷卻器結構立式臥式?P99P107連接中間冷卻器雙級蒸氣壓縮式制冷循環的熱力計算見相關WORD第四節雙級壓縮制冷機的工作特性兩級壓縮制冷循環特性分析（一）制冷劑與循環特性從經濟性分析，兩級壓縮之間采用中間冷卻，可以減少單位質量蒸氣的壓縮功。當過程為可逆時，所節省的功可用圖中的陰影面積來表示。制冷系統中的中間冷卻方法有兩種：水冷換熱和制冷劑直接冷卻。兩級壓縮水冷換熱對于空氣來說是可行的，但對于制冷劑來說，水的溫度就不夠低，因此需要采用制冷劑直接冷卻。

不同的制冷劑，其可節省（功的效果不一樣。氨與氟利昂性質的差異，在相同工作條件下，氨壓縮終了排氣溫度要比氟利昂高得多。因此采用中間完全冷卻，使高壓級排氣溫度降低，有利于壓縮機的潤滑，延長使用壽命，兩級壓縮氦制冷循環采用中間完全冷卻是必要的和有利的。對于氟利昂則采用中間不完全冷卻是有利的。（二）中間溫度或中間壓力中間溫度與高、低壓壓縮機的氣缸容積比、冷凝溫度及蒸發溫度有關．其中任一個參數變化。都會導致中間溫度的變動。若高、低壓級壓縮機的氣缸容積比不變．1.蒸發溫度的變化對中間壓力的影響：蒸發溫度降低時，使低壓級的壓縮比增大，低壓級吸入氣體比體積增大，輸氣系數下降，使低壓級輸人中間冷卻器的氣體量逐漸減少，引起中間壓力下降、中間溫度降低。２.冷凝溫度的變化對中間壓力的影響：冷凝溫度升高時，使高壓級的壓縮比增大，輸氣系數下降，高壓機吸氣量減小，這時，中間冷卻器內的氣體量逐漸增多，中間壓力、中間溫度升高。反之。Pk降低，則中間壓力下降。３.容積比的變化對中間壓力的影響：當冷凝壓力及蒸發壓力不變時，改變高、低壓級壓縮機的容積流量比（指帶有能量調節的單機雙級制冷機或由多臺高、低壓級壓縮機組成的系統），當容積流量比值減小，則中間壓力相應升高，反之中間壓力下降。容積比對pm的影響↓Pm↑↑Pm↓

冷凝溫度對pm的影響

tk↑Pm↑tk↓Pm↓

蒸發溫度對pm的影響t0↑,Pm↑t0↓Pm↓由此可知，中間溫度是容積比、冷凝壓力和蒸發壓力的函數，不能任意調節。（三）變工況特性兩級壓縮制冷機常見變工況是tk大致恒定而t0變化（升高或下降)兩級壓縮制冷機的工況變動時的一些特性：①隨著t0的升高，壓力p0和pm都有不斷升高，但pm升高得快；②隨著t0的升高，壓力比σH和σL都不斷下降，但σH下降快；③隨著t0的升高，壓力差（pk-pm）減小，（pm-p0）先逐漸增大而后逐漸減小。1．變工況特性工作溫度變化，雙級制冷機性能隨之而改變。t0對pmpo的影響，邊界溫度t0bP116圖3-21高低壓縮機耗功最大出現處高：Pk/Pm=3,t0=-27℃低:t0=t0b，承受壓差最大，壓力比約為3

2．與變工況有關的兩個問題（1）起動問題配組式:先起動高壓壓縮機，待蒸發溫度降低后再起動低壓壓縮機單機雙級式：容積比先調大，待蒸發溫度降低后再調至正常小型機組同時起動（2）電動機功率的選配配組式：高壓機按最大軸功率工況選配電動機低壓機按開始投入運行的工況選配電動機單機雙級：高低壓級軸功率之和小型機組同時起動：低壓機按最大軸功率工況選配電動機對于低壓級壓縮機，如果按最大軸功率工況來選配電動機，則電動機的容量將會很大（約為高壓級電動機的1/倍），而正常工作時需要的電機功率又較小，于是運行中電動機始終處于低負荷狀態，造成裝機容量及電能的浪費。因此低壓級電動機的選配可根據系統的不同要求來進行。如果低壓級壓縮機只作為雙級壓縮制冷機的低壓級運行，則低壓級壓縮機可按照正常工作溫度范圍內功率最大的情況去選配電動機。如果低壓級壓縮機既可以作為雙級壓縮制冷機的低壓級運行，又可以作為單級制冷機運行，則其電動機的選配應按照單級制冷機運行來進行選配。雙級壓縮制冷裝置的起動問題制冷裝置首次起動或長時間停機后起動運行，蒸發溫度t0都是從環境溫度逐漸降低，直到達到使用工況所需要的蒸發溫度。由前面的分析可知，當t0尚未達到邊界溫度t0b之前，高壓級壓縮機不起壓縮作用。因此，采取高低壓級同時起動，必然產生能量的浪費。因此，對于配組雙級制冷壓縮機，可以先運行單級循環對系統進行降溫，等蒸發溫度降低到某一數值時再運行雙級循環。蒸發溫度所需降低到的溫度數值大小取決于低壓級壓縮機配用的電動機功率。對于小型機組來講，分別起動的節能效果并不明顯，為了方便起見往往采用高、低壓級壓縮機同時起動的方法。對于帶有能量調節裝置的單機雙級制冷機，在起動初始階段，可按高蒸發溫度選用大的容積比值運轉，隨著蒸發溫度的降低，再將容積比調整到正常運行值。相應的措施是起動時對低壓級氣缸進行部分卸載，隨著蒸發溫度的降低，對低壓級氣缸進行逐步加載。這樣，既可以避免起動時壓縮機電機過載，又能使起動過程節能。工況影響tk↑,pm↑tk↓,pm↓t0↑,pm↑

t0↓,pm↓↑,pm↓↓,pm↑t0>=t0b,pm=pk

，單級壓縮,pk/p0=3，耗功最大起動問題—t0逐漸↓過程配組式：先啟動高壓級單機雙級：因為t0↑，所以↑，低壓級氣缸部分卸載，隨著t0↓，再逐步加載小型機組，高低壓同時起動電動機功率的選配高壓機按最大軸功率工況選配電動機低壓機按開始投入運行的工況選配電動機引課:制冷劑的一般分類根據制冷劑常溫下在冷凝器中冷凝時飽和壓力Pk和正常蒸發溫度T0的高低，一般分為三大類：１.低壓高溫制冷劑冷凝壓力Pk≤２～３Kg/cm2（絕對），T0>０℃如Ｒ11（CFCl3），其T0＝23.7℃。這類制冷劑適用于空調系統的離心式制冷壓縮機中。通常３０℃時，Pk≤3.06Kg/cm2。２.中壓中溫制冷劑冷凝壓力Pk<20Kg/cm2（絕對），０℃<T0>-60℃。如Ｒ717、Ｒ12、Ｒ22等，這類制冷劑一般用于普通單級壓縮和雙級壓縮的活塞式制冷壓縮機中。３.高壓低溫制冷劑冷凝壓力Pk≥20Kg/cm2（絕對），T0≤－70℃。如Ｒ13（CF3Cl）、Ｒ14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，這類制冷劑適用于復迭式制冷裝置的低溫部分或－７０℃以下的低溫裝置中。為獲得更低的蒸發溫度單級壓縮轉向多級壓縮限制?采用一種制冷劑循環將出現的問題：(1)．任何制冷劑，當蒸發溫度降低時，其蒸發器壓力也必然降低。(2)．任何制冷劑，當蒸發溫度降低時，其比容就很大。

(3).任何制冷劑，當蒸發溫度降低時，其冷凝壓力就很高。為了獲取更低溫度，采用單一制冷劑的多級壓縮循環仍將受到蒸發壓力過低、甚至使制冷劑凝固的限制。例如，當蒸發溫度為－80℃時，若采用氨作為制冷劑，它在-77.7℃時就已凝固，使循環遭到完全破壞。如果采用R22作為制冷劑，此時它雖未凝固，但蒸發壓力已低達10Kpa，一方面增加了空氣漏入系統的可能性，另一方面導致壓縮機吸氣比容增大（此時蒸氣比容為1.76m3/kg）和輸氣系數的降低，從而使壓縮機的氣缸尺寸增大，運行經濟性下降。對于往復式制冷壓縮機而言，氣閥是依靠閥片兩側氣體的壓力差自動啟、閉來完成壓縮機的吸氣、壓縮、排氣和膨脹過程的，當吸氣壓力低于15Kpa時，吸氣閥片因壓差過低而往往無法開啟，壓縮機無法正常工作，增加壓縮機級數也是無濟于事的。如果采用低溫制冷劑，雖然低溫下它們的蒸發壓力一般均高于15Kpa。例如乙烷，當蒸發溫度為－100℃時，其相應的蒸發壓力為52Kpa；但其冷凝壓力太高，當tk=25℃時，其冷凝壓力就高達4.18Mpa，使機器顯得十分笨重；而且當冷凝溫度35℃時就已超過了它的臨界溫度（℃）,使乙烷蒸氣無法液化，循環的經濟性大大惡化。到目前為止，還難以找到一種制冷劑，它既滿足冷凝壓力不太高、又滿足蒸發壓力不太低的要求。制冷劑蒸發溫度過低，一易導致壓縮機和系統低壓部分在高真空下運行，增加空氣滲入的可能性，二將導致壓縮機吸氣比容增大，輸氣系數減小，需要采用更大尺寸的壓縮機。

如R13的凝固溫度為-181℃，且在低溫條件下，飽和蒸汽壓力仍然較高。但臨界溫度低，為28.8℃，不能用環境介質（水、空氣）來完成冷凝過程1.雙級壓縮制冷的局限性：

◆雙級壓縮制冷的制冷溫度受制冷劑凝固點的限制不能太低。

◆雙級壓縮制冷受蒸發壓力過低的限制。

◆雙級壓縮受循環壓力比的限制。

2.解決方法：采用低溫制冷劑。

但低溫制冷劑常常在常溫下無法冷凝成液體。

采用低溫制冷劑的制冷裝置，雖然能夠制取很低的溫度，但不能單獨工作，需要有另一臺制冷裝置與之聯合運行，為低溫制冷劑循環的冷凝過程提供冷源，降低冷凝溫度和壓力。即為復疊式制冷。第五節復疊式制冷循環1、原因:1)凝固點2)壓力比3)蒸發壓力過低到目前為止，還難以找到一種制冷劑，它既滿足冷凝壓力不太高、又滿足蒸發壓力不太低的要求。

復疊式蒸氣壓縮制冷循環是由兩個或兩個以上的單級（也可以是多級）制冷循環組成，而且在兩個制冷系統中充加不同性質的制冷劑。它既能滿足在較低蒸發溫度時有合適的蒸發壓力，又能滿足在環境溫度條件下冷凝時具有適中的冷凝壓力。定義2、工作原理圖1示出由兩個單級壓縮系統組成的最簡單的復疊式制冷循環系統原理圖。循環工作過程可從圖中清楚地看出。圖2示出了這一循環的壓－焓圖。圖中1－2－3－4－5－1為低溫部分循環。6－7－8－9－10－6為高溫部分循環。冷凝蒸發器中的傳熱溫差一般取5~10℃。D冷凝蒸發器實際復疊機壓力控制閥電磁閥

1.作用：自動接通或切斷制冷系統的供液管路，廣泛用于如冷藏箱、空調器等所匹配的氟利昂制冷機中。

2.位置：冷凝器與蒸發器間的管路上裝有，可控制液體管路的啟閉。壓縮機冷凝蒸發器回熱器節流閥蒸發器膨脹容器低溫系統制冷劑R13/R23常溫下低溫制冷劑的飽和壓力非常高，所以機組一停，需要提供一個額外膨脹空間，讓低溫制冷劑有地方排泄，但當機組一運行，這部分制冷劑必須參與循環，這就設計了一個膨脹容器和電磁閥來進行控制復疊式制冷機的啟動問題一般先啟動高溫部分，后啟動低溫部分復疊式與多級循環的比較體積小緊湊，工作壓力范圍適中，運行穩定，復雜P1203、特點組成復疊式制冷機通常由兩個單獨的制冷系統組成，分別稱為高溫級及低溫級部分。高溫部分使用中溫制冷劑，低溫部分使用低溫制冷劑。高溫部分系統中制冷劑的蒸發是用來使低溫部分系統中制冷劑冷凝，用一個冷凝蒸發器將兩部分聯系起來，它既是高溫部分的蒸發器，又是低溫部分的冷凝器。低溫部分的制冷劑在蒸發器內向被冷卻對象吸取熱量（即制取冷量），并將此熱量傳給高溫部分制冷劑，然后再由高溫部分制冷劑將熱量傳給冷卻介質（水或空氣）。高溫部分的制冷量基本等于低溫部分的冷凝熱負荷。復疊式制冷循環中中間溫度的確定應根據制冷系數最大或各個壓縮機壓力比大致相等的原則。前者對能量利用最經濟，后者對壓縮機氣缸工作容積的利用率較高（即輸氣系數較大）。由于中間溫度在一定范圍內變動時對制泠系數影響并不大，故按各級壓力比大致相等的原則來確定中間溫度更為合理。

4、熱力計算冷凝蒸發器傳熱溫差的大小不僅影響到傳熱面積和冷量損耗，一般5~10℃而且也影響到整個制冷機的容量和經濟性，溫差選得大，冷凝蒸發器的面積可小些，但卻使壓力比增加，循環經濟性降低。制冷劑的溫度越低，傳熱溫差引起的不可逆損失越大，故蒸發器的傳熱溫差因蒸發溫度很低而應取較小值，最好不大于5℃。當需要獲取－60℃以下的低溫時，采用中溫制冷劑與低溫制冷劑復疊的制冷循環。兩級復疊制取－60℃～－80℃的低溫，三級復疊制取－80℃～－120℃的低溫。用作高溫級的中溫制冷劑有：R717、R22、R502、R134a、R407c、R410A等；用于低溫級的低溫制冷劑有：R13、R14、R23、C2H6、C2H4等。三個單級壓縮循環組成的復疊式制冷機

循環中溫高溫低溫中溫R23高溫R22或R507低溫R50、R1150或R170制冷劑最低蒸發溫度可達－120℃～－140℃最低蒸發溫度制冷劑制冷循環型式-80℃R22-R23R22單級或兩級壓縮—R23單級壓縮組合的復疊式循環R507-R23R507單級或兩級壓縮—R23單級壓縮組合的復疊式循環R290-R23R290兩級壓縮—R23單級壓縮組合的復疊式循環-100℃R22-R23R22兩級壓縮—R23單級或兩級壓縮組合的復疊式循環R507-R23R507兩級壓縮—R23單級或兩級壓縮組合的復疊式循環R22-R1150R22兩級壓縮—R1150單級壓縮組合的復疊式循環R507-R1150R507兩級壓縮—R1150單級壓縮組合的復疊式循環-120℃R22-R1150R22兩級壓縮—R1150兩級壓縮組合的復疊式循環R507-R1150R507兩級壓縮—R1150兩級壓縮組合的復疊式循環R22-R23-R50R22單級壓縮—R23單級壓縮—R50單級壓縮組合的復疊式循環R507-R23-R50R507單級壓縮—R23單級壓縮—R50單級壓縮組合的復疊式循環5復疊式制冷循環應用中的一些問題1)．停機后低溫制冷劑的處理當復疊式制冷機在停止運轉后，系統內部溫度會逐漸升高到接近環境溫度，低溫部分的制冷劑就會全部汽化成過熱蒸氣，這時低溫部分的壓力將會超出制冷系統允許的最高工作壓力這一非常危險的情況。當環境溫度為40℃時，低溫部分允許的最高絕對壓力為1.079MPa。為解決這一問題，大型系統采用高溫系統定時開機，以維持低溫系統較低壓力，但這種方法耗功大；或者將低溫制冷劑抽出裝入高壓鋼瓶中。對于小型復疊式制冷裝置，通常在低溫部分的系統中連接一個膨脹容器，當停機后低溫部分的制冷劑蒸氣可進入膨脹容器，如系統中不設膨脹容器，則應考慮加大蒸發冷凝器的容積，使其起到膨脹容器的作用，以免系統壓力過高。2).系統的起動由于低溫制冷劑的臨界溫度一般較低，所以復疊式制冷機在起動時，必須先起動高溫部分，當高溫部分的蒸發溫度降到足以保證低溫部分的冷凝壓力不超過允許的最高壓力時，才可以起動低溫部分。例如：對于使用R22與R13的二元復疊式制冷循環，要先將R22的蒸發溫度降至-15℃以下，這時低溫系統中R13的最高冷凝溫度大約為-l0℃，相應的飽和壓力為1.5616MPa（在允許值內）。對于小型復疊式制冷循環，高低溫部分可同時起動，但在低溫系統上必須裝設壓力控制閥，以保證系統的安全。3)．溫度范圍的調節復疊式制冷循環的制冷溫度是可以調節的，但有一定的溫度范圍。因壓力比不能太大，所以吸氣壓力不能調節得太低，這就決定了它的下限溫度不能太低。同時，吸氣壓力也不能調得太高，因為隨著吸氣壓力的升高，蒸發溫度也升高，當蒸發溫度高到一定程度時，就失去了復疊式循環的意義。而且隨著吸氣壓力的升高，冷凝壓力也升高，一般壓縮機的耐壓為2MPa。為使壓縮機和制冷系統能正常工作，復疊式制冷循環的蒸發溫度在調節時一般不高于-50℃，也不應低于-80℃。6、低溫箱復疊式系統的常見故障與排除既有電氣又有制冷機械出現故障，全面檢查綜合分析一般過程可以先“外”后“里”外部因素——冷卻水、供電等里——先檢查電氣系統，后查制冷系統故障現象原因分析排除方法設備不制冷或降溫緩慢排氣壓力過高吸氣壓力過低制冷劑量不足（漏）管路臟堵或冰堵蒸發器供液電磁閥損壞膨脹閥流量過大、過小或損壞查漏并補充制冷劑更壞被堵器件或干燥劑更換電磁閥調整或更換膨脹閥制冷系統中有空氣冷卻水量不足或溫度過高冷凝器水管積垢過厚放空氣增加供水量清洗冷凝器制冷系統中制冷劑量不足膨脹閥冰堵或損壞過濾器堵塞查漏并補充制冷劑對管路進行干燥或更換膨脹閥更換過濾器補充：自復疊從低于環境溫度的空間或物體中吸收熱量，并將其轉移給環境介質的過程稱為制冷。制冷技術是為適應人們對低于環境溫度條件的需要而產生和發展起來的。現代制冷技術始于18世紀中葉。1755年愛丁堡的化學教授庫侖(WilliamCullen)利用乙醚蒸發使水結冰。他的學生布拉克(Black)從本質上解釋了融化和汽化現象，導出了潛熱的概念，并發明了冰量熱器，標志著現代制冷技術的開始。此后的200多年時間里，制冷技術得到了飛速的發展,其中利用工質節流后產生制冷效應的焦耳-湯姆遜效應(Joule-Thomsoneffect)是最古老的制冷方法之一。在普冷領域，蒸汽壓縮式制冷系統就是利用工質的節流制冷效應進行工作的，目前這種制冷方法在普冷領域占據著主導地位；在低溫領域，利用氣體節流制冷效應的林德-漢普遜(Linde-Hampson)循環也獲得了廣泛的應用，是氣體液化和低溫制冷技術的主要方法之一。然而隨著制冷溫度的降低，采用單純工質的一級節流制冷機的效率將降低、壓縮機功耗增加，甚至會造成系統內制冷劑和潤滑油分解，運轉條件惡化，危害壓縮機的正常工作，所以在普冷領域，當需要的溫度降到230K以下時，人們通常采用兩級壓縮或復疊式制冷系統來滿足要求，但是其復雜性和系統的運行維護都比單級制冷系統要大得多。因此，近幾十年來，人們將目光投向了多元混合工質的研究。目前，無論在普冷領域還是在低溫領域，多元混合工質節流技術都成了國際制冷界研究的熱點課題。在普冷領域，由于CFCs工質中氯原子對大氣臭氧層的破壞，其面臨的問題是工質替代，采用幾種現有的或新的純工質所組成的多元混合工質則是一條在近期乃至中長期都最有發展前途的方案；在低溫領域，由于采用了商用單級制冷壓縮機驅動的混合物工質節流制冷機，使得混合物節流制冷機飛速發展，成為最有前途的低溫制冷機之一。近幾年來，無論在普冷領域還是在低溫領域，采用多元混合工質作為節流制冷劑的研究已經越來越引起人們的興趣，單級壓縮機驅動的混合工質節流制冷機大大增加了制冷機在低溫方面的商業應用。在普冷領域，當溫度降到230K以下時，人們通常采用多級壓縮或復疊式制冷系統。由于非共沸混合工質具有變溫冷凝/蒸發特性，且能通過部分冷凝獲得成分不同的多種流體，自動復疊制冷系統近幾年來在普冷領域也逐漸有所應用。非共沸制冷劑1.相變過程中氣、液相中組分的濃度不同，其在任何濃度比下都不發生共沸現象的混合物稱為非共沸制冷劑。與純制冷劑和共沸制冷劑相比，非共沸制冷劑有自己的特點：在定壓下蒸發或凝結時，氣相和液相的成分不同，溫度也在不斷變化。定壓蒸發時溫度從泡點溫度變化到露點溫度，定壓凝結則相反。泡點溫度和露點溫度的溫差稱之為溫度滑移(Temperatureglide)。2.等壓相變過程中溫度是變化的，這就有可能較好地適應變溫熱源的情況，減少蒸發和冷凝過程中的傳熱溫差，以達到節能的目的。3.在實用上，使用非共沸制冷劑的麻煩是當制冷裝置中發生制冷劑泄漏時，剩余在系統內的混合物的濃度就會改變，因此，需要向系統中補充制冷劑使其達到原來的數量和濃度，并需通過計算來確定兩種制冷劑的充灌量。“近共沸制冷劑(Nearazeotropicmixturerefrigerant)”這一術語，實際上它是指那些泡點溫度與露點溫度很接近的非共沸制冷劑，但到底接近到什么程度為近共沸和非共沸的分界點，還沒有一個明確的規定，通常認為泡露點的溫度差小于3℃的混合制冷劑稱為近共沸混合制冷劑。非共沸混合制冷劑用于制冷主要有兩方面的意義。其一是在較寬的溫度范圍內制冷時節能或增大制冷量，其二是在單級壓縮適中的壓力下獲得較低的蒸發溫度。混合物按其定壓下相變時的熱力學特征有非共沸混合物與共沸混合物之分。用T-x相圖反映這兩類混合物之不同在復疊式制冷系統中尚有一種特殊的形式，稱為自動復疊制冷(Auto-cascadeRefrigeration)系統。舉例:系統中充灌了兩種制冷劑，如R23和R22，它們在相同的冷凝壓力和蒸發壓力下工作，因而在系統中只需要一臺壓縮機。ACR系統利用了R23的冷凝溫度遠低于R22的冷凝溫度這一特性。（12個大氣壓下R23飽和溫度-22℃,R22飽和溫度35℃）自動復疊制冷系統采用一個普通低溫壓縮機制取很低的溫度，其奧妙在于“一級壓縮，多級復疊，自動分離”，即混合工質一次壓縮后，在多級復疊管路中的多個冷凝蒸發器中逐級分離，使沸點最低的制冷劑進入蒸發器，制取預定的低溫。制冷劑分子式分子量凝固溫度℃標準蒸發溫度℃臨界溫度℃臨界壓力KPaODPGWPR22CHF2CL86.48-160-40.8696.1550540.0551600R134aC2H2F4102.03-96.6-26.26101.140670875R23CHF370.02-155-82.125.648330—A—壓縮機B—冷凝器C、D—節流閥E—冷凝蒸發器F—蒸發器最簡單的自動復疊制冷循環系統圖通常的冷卻水溫度(或空氣溫度)不足以使R23冷凝，故R23仍保持氣體狀態。氣態的R23進入冷凝蒸發器中，該處的溫度低至可使R23冷凝成液體，再經過節流閥進入蒸發器蒸發實現低溫制冷。對于R22,由于其冷凝溫度較高，在冷凝器內被冷卻水(或空氣)冷凝成液體，冷凝液體經節流閥后進入冷凝蒸發器，產生較低的溫度使R23冷凝成液體。制冷劑R22吸收了R23冷凝時放出的熱量變成蒸氣，與來自蒸發器的R23蒸氣相匯合，進入壓縮機中。嚴格地講，在R23的回路中混有少量的R22，在R22的回路中也混有少量的R23。一級壓縮，多級復疊，自動分離A—壓縮機B—冷凝器C、F—儲液器D、I—節流閥E—冷凝蒸發器G—回熱器H—蒸發器單級壓縮一次分凝制冷機系統圖在壓縮機A中壓縮后的蒸氣排到冷凝器B，在這里大量中溫組分R22及少量低溫組分R23組成的冷凝液體經儲液器C和節流閥D到達冷凝蒸發器蒸發；而大量低溫組分R23及少量R22組成的未冷凝蒸氣，由冷凝器上部引入冷凝蒸發器E，在這里被管內蒸發的液體冷凝。冷凝液流入儲液器F，然后由下部引出經節流閥I去蒸發器H蒸發制冷。為了減少損失，在系統中還裝設了一個回熱器G。ACR雖按單級壓縮循環工作，但由于引入了低溫制冷劑R23及采用了分凝過程，從而可以達到比較低的蒸發溫度，其溫度范圍低于采用純工質的兩級壓縮循環。同時因為蒸發器中R23的液體（含少量R22）蒸發，其蒸發壓力較一般的中溫制冷劑高，改善了壓縮機的工作條件。上述優點在應用純工質的常規制冷系統中是無法實現的。各種蒸氣壓縮式制冷方式的比較制冷循環

使用原因

應用溫度范圍

制冷劑

單級壓縮

一般制冷

5℃～－40℃

一種

雙級壓縮

壓縮比過大

－40℃～－80℃

一種

復疊式壓縮

制低溫

<-80℃

兩種或兩種以上

干冰基礎知識干冰是二氧化碳的固態，由于干冰的溫度非常低，溫度為攝氏負78.5度，因此經常用于保持物體維持冷凍或低溫狀態。干冰能夠急速的冷凍物體和降低溫度，并且已經被廣泛的使用。干冰在溶解時不是由固態轉化為液態，而是由固態直接升華為氣態，因此其融化并不會產生任何水或液體，也由此我們稱它做“干冰”。物理特性干冰是固態二氧化碳溫度為零下79℃(-79℃)；汽化時，溫度仍在零下20℃（-20℃）左右；空氣中的水氣被它冷卻成小水滴(霧滴)，而形成白色煙霧狀；固態二氧化碳。為白色分子晶體；熔點-56．6℃（101325Pa），-78．477℃升華（101325Pa），密度1．56g/cm3（-79℃）；具有面心立方晶格。使用范圍干冰的使用范圍廣泛，在食品、衛生、工業、餐飲中有大量應用。主要有：1.餐廳業菜肴裝飾、氣份營造、影視效果、舞臺、會場煙霧制造;2.冷凍食品儲藏與運輸；3.家禽肉品冷凍保存；4.空運、航運需長時間冷凍需求者；5.低溫冷凍醫療用途；6.熱處理、低溫收縮金屬組件；7.生鮮超商業停電時食品冷凍保存，應急制冷；8.無水制冷、消防滅火；9.工業清洗、去除積垢，是目前及未來干冰最大的用途之一。10、人工降雨11、溫室大棚施肥,鋼廠鑄造等等干冰是將二氧化碳用人工制冷方法使之凍結而成的固體。工業用干冰為白色，相對密度在1．3～1．5之問，隨制造方法而變。干冰在三相點壓力以下時，可直接升華為氣體，故用作冷卻劑時有良好的衛生條件。干冰在大氣壓力下升華溫度為一79，而在真空條件下升華時可得到一l00的低溫工業上生產干冰可以用多種方法，其流程也有高壓、中壓與低壓之分。

在制取干冰的制冷裝置和多級離心式制冷系統中，也有使用三級蒸氣壓縮式制冷循壞。三級壓縮制冷循環的工作原理與兩級壓縮制冷循環相似，但由于三級制冷循環中冷凝壓力pk與蒸發壓力p0的壓力比（循環總壓力比）較大，若來用一次節流，循環的節流損失將大大高于兩級壓縮制冷循環，尤其是采用飽和液體線（X＝0線）比較平坦的制冷劑時，這種損失更為嚴重，因此在實際中為了提高循環的經濟性，需采用多次節流的方式。但采用多次節流循環時，會使各個中間冷卻器的制冷劑液面正常控制難度增大，使潤滑油迸入蒸發器的機會大，另外在工程中坯應采取相應的措施來保證中間冷卻器正訪工作，防止制冷壓縮機濕沖程產生。生產干冰的高壓流程是按三級壓縮制冷循環工作的。其原系統圖如圖所示。在這－循環中，CO2既是原料氣，又是制冷劑、系統按開式循環工柞。當干冰的生產量力G（kg／h）時。每小時需補充同樣量二氧化碳原料氣.二氧化碳經過三級壓縮，不過冷凝壓力較高,例如當冷凝溫度30℃時，需壓縮到7190kPa而且排氣溫度較高。使用了中間水冷卻.高壓二氧化碳液體也是采用分級節流，每次節流產生的二氧化碳蒸氣，分途進入壓縮機的各級氣缸中被繼續壓縮。所不同的是。二氧化碳液體經未紙節流后，系進入干冰模中。變為氣固兩相混合物，固體集存起來，即是干冰,作為產品輸出、補充的原料氣系迸入壓縮機低壓級氣缸中。在干冰生產中．為了降低二氧化碳冷凝壓力以減少壓縮機的級數，就用氨或氟利昂制冷機使二氧化碳冷凝。這就是生產干冰的復疊式循環．生產干冰的復疊式制冷機原理復疊式制冷循環應用中的一些問題1．停機后低溫制冷劑的處理2.系統的起動3．溫度范圍的調節思考題1.為什么單級壓縮制冷壓縮機的壓力比一般不應超過810？2.雙級蒸氣壓縮式制冷循環的形式有哪些？3.一級節流與二級節流相比有什么特點？中間不完全冷卻與中間完全冷卻相比又有什么特點？4.雙級蒸氣壓縮式制冷系統制冷劑與循環形式如何選擇？5.雙級蒸氣壓縮式制冷循環需要確定的主要工作參數有哪些？6.如何確定最佳中間壓力？7.蒸發溫度、冷凝溫度以及容積比的變化對中間壓力各有何影響？8.什么是復疊式制冷循環？為什么要采用復疊式制冷循環？復疊式制冷循環應用中的一些問題1．停機后低溫制冷劑的處理當復疊式制冷機在停止運轉后，系統內部溫度會逐漸升高到接近環境溫度，低溫部分的制冷劑就會全部汽化成過熱蒸氣，這時低溫部分的壓力將會超出制冷系統允許的最高工作壓力這一非常危險的情況。當環境溫度為40℃時，低溫部分允許的最高絕對壓力為1.079MPa。為解決這一問題，大型系統采用高溫系統定時開機，以維持低溫系統較低壓力，但這種方法耗功大；或者將低溫制冷劑抽出裝入高壓鋼瓶中。對于小型復疊式制冷裝置，通常在低溫部分的系統中連接一個膨脹容器，當停機后低溫部分的制冷劑蒸氣可進入膨脹容器，如系統中