3.4復疊式制冷機循環3.4.1

采用復疊式制冷循環的原因為了獲得更低溫度，采用單一制冷劑的多級壓縮循環將受蒸發溫度過低，制冷劑凝固的限制；氨；標準蒸發溫度為-33.4℃，凝固溫度為-77.7℃。例如蒸發壓力過低會帶來下列問題：蒸發器與外界的壓差增大，空氣滲入系統的可能性增加，影響系統的正常工作。吸氣比體積大，實際吸入汽缸的氣體減少，增加了汽缸尺寸。對活塞式壓縮機，壓縮機的吸排氣靠閥門自動起閉來完成，當吸氣壓力低于0.01-0.015MPa時，

難于克服吸氣閥彈簧力，影響壓縮機

的正常工作。3.4.1

采用復疊式制冷循環的原因采用低溫制冷劑時，蒸發壓力均高于10KPa，但冷凝壓力太高，接近于臨界狀態，使循環的節流損失大大增加。3.4.1

采用復疊式制冷循環的原因例如用乙烷做低溫制冷劑，當蒸發溫度t0=-100℃時，蒸發壓力p0=542kPa，冷凝溫度tk=30℃時，冷凝壓力pk=4860kPa，接近其臨界狀態。節流損失大大增加。3.4.2

復疊式制冷循環1.系統的組成：

由兩個（或數個）采用不同制冷劑的單級（或多級）制冷系統組成，分別稱為高溫部分和低溫部分。高溫系統使用中溫制冷劑，低溫系統采用低溫制冷劑。兩部分由一只蒸發冷凝器聯系起來。高溫部分制冷劑的蒸發用來使低溫部分制冷劑冷凝。兩部分之間靠蒸發冷凝器來實現傳熱。高溫部分的制冷劑再通過自己系統的冷凝器釋放給環境介質水或空氣。而低溫部分通過自己系統的蒸發器來吸收被冷卻對象低溫環境下的熱量。復疊式制冷循環的組合形式與制冷溫度和制冷劑種類實際確定具體使用何種形式主要考慮：所要達到的溫度，使用場所，制冷劑種類，特性及效率等因素。說明2.

復疊式制冷循環的組合形式與制冷溫度和制冷劑種類最低蒸發溫度制冷劑制冷循環形式

-80℃R22-R23R22單級或兩級—R23單級R507-R23R507單級或兩級—R23單級R290-R23R290兩級—R23單級

-100℃R22-R23R22兩級—R23單級或兩級R507-R23R507兩級—R23單級或兩級R22-R1150R22兩級—R1150單級R507-R1150R507兩級—R1150單級-120℃R22-R1150R22兩級—R1150兩級R507-R1150R507兩級—R1150兩級R22-R23-R50R22單級—R23單級--R50單級R507-R23-R50R507單級—R23單級-R50單級復疊式制冷循環的組合形式與制冷溫度和制冷劑種類3.4.2

復疊式制冷循環3.制冷系統及P-h圖和T-S圖表示由兩個單級壓縮系統組成的復疊式制冷系統壓縮機蒸發器節流閥1234冷凝蒸發器壓縮機節流閥冷凝器5678Ts24

31

068

75

循環工況：高溫級tkg=35℃,t0g=-45℃低溫級tkd=-50℃,t0d=-85℃

蒸發器工作的低溫室溫度:-80℃冷凝蒸發器傳熱溫差范圍:5-10℃

（低溫部分的冷凝溫度必須高于高溫部分的蒸發溫度。）兩級復疊制冷循環系統（R22-R23）工作原理圖：

輔助設備的作用：舉例A低溫壓縮機；B高溫級壓縮機；C油分離器；D水冷冷卻器；E冷凝蒸發器；F過濾器；G回熱器；H電磁閥；I熱力膨脹閥；K蒸發器；W膨脹容器；V截止閥；R減壓閥；S低溫級排氣冷卻器ABKIHGHFVFDECWRS兩級復疊制冷循環系統（R22-R23）兩級復疊制冷循環系統（R22-R13）回熱器：增大循環制冷量，改善壓縮機的工作條件。水冷卻器：降低排氣溫度，減少冷凝蒸發器中的冷凝熱負荷（減少高溫級循環的制冷量）。膨脹容器：保證低溫級系統避免超壓和安全順利地啟動。油分離器：防止潤滑油進入熱交換器，減少傳熱熱阻。電磁閥：阻止系統停止運行時兩部分系統中的高壓制冷劑液體竄入蒸發器，造成系統在啟動過程中，大量液體進入壓縮機發生液擊事故。三級復疊制冷循環系統

三級復疊式天然氣液化裝置工作原理；采用工質：丙烷，乙烯和甲烷。兩級和單級組成的復疊制冷循環系統課后閱讀熱力計算中需注意問題1.

高溫，低溫部分單獨計算3.4.3

復疊式制冷循環的熱力計算Ts24

31

068

75制冷量：低溫部分：高溫部分：2.

低溫蒸發器：傳熱溫差盡量小，最好不大于5℃，減小不可逆損失。3.冷凝蒸發器；傳熱溫差為5-10℃。4.

中間溫度，壓力的選用

原則：a：制冷系數為最大，使能量利用最經濟；

b:

各個壓縮機壓力比大致相等，壓縮機的汽缸工作容積利用率較高。3.4.3

復疊式制冷循環的熱力計算邁勒普拉薩特：適用范圍；兩個單級壓縮或兩個兩級壓縮組成的復疊制冷機。不適用于一個單級壓縮和兩個兩級壓縮的制冷機。舉例啟動a:

先啟動高溫部分，待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會超過壓縮機的最高允許壓力時，再啟動低壓部分。b:

小型復疊式制冷機，高、低溫部分同時啟動，但須在低溫部分壓縮機的排氣管上裝設壓力控制閥，以保證不會超壓。3.4.3

復疊式制冷循環的啟動與膨脹容器2.停機后低溫制冷劑的處理問題大型制冷裝置；

a:

通常采用的方法是令高溫部分定時運轉，以便低溫部分始終處于低溫狀態，

b:

將低溫制冷劑充入制冷劑瓶中。小型制冷裝置：在低溫部分系統中接入一個膨脹容器，以便停機后一部分低溫制冷劑蒸氣進入膨脹容器，不使系統中的壓力過分升高。3.4.3

復疊式制冷循環的啟動與膨脹容器1.為什么要采用兩級壓縮制冷？兩級