制冷系统基本原理

超越自我超越自我 持续改进持续改进武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司 制冷系统简介制冷系统简介超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司单级压缩系统单级压缩系统n 理论上，最简单的压缩式制冷循环系统由：蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀理论上，最简单的压缩式制冷循环系统由：蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部件组成，如图所示四大部件组成，如图所示超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司n 从蒸发器出来的氨的低温低压蒸气（状态）被吸入压缩机内，压缩成高压从蒸发器出来的氨的低温低压蒸气（状态）被吸入压缩机内，压缩成高压高温的过热蒸气（状态），然后进入冷凝器。由于高压高温过热氨气的温度高于高温的过热蒸气（状态），然后进入冷凝器。由于高压高温过热氨气的温度高于其环境介质的温度，且其压力使氨气能在常温下冷凝成液体状态，因而排至冷凝器其环境介质的温度，且其压力使氨气能在常温下冷凝成液体状态，因而排至冷凝器时，经冷却、冷凝成高压常温的氨液（状态）。高压常温的氨液通过膨胀崐时，时，经冷却、冷凝成高压常温的氨液（状态）。高压常温的氨液通过膨胀崐时，因节流而降压，在压力降低的同时，氨液因沸腾蒸发吸热使其本身的温度也相应下因节流而降压，在压力降低的同时，氨液因沸腾蒸发吸热使其本身的温度也相应下降，从而变成了低压低温的氨液（状态）。把这种低压低温的氨液引入蒸发器吸降，从而变成了低压低温的氨液（状态）。把这种低压低温的氨液引入蒸发器吸热蒸发，即可使其周围空气及物料的温度下降而达到制冷的目的。从蒸发器出来的热蒸发，即可使其周围空气及物料的温度下降而达到制冷的目的。从蒸发器出来的低压低温氨气重新进入压缩机，从而完成一个制冷循环。然后重复上述过程。低压低温氨气重新进入压缩机，从而完成一个制冷循环。然后重复上述过程。超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司n单级压缩制冷循环的基本组成单级压缩制冷循环的基本组成n 如前所述，蒸气压缩式制冷，是由压缩机、冷凝器、膨胀阀（或毛细管）和蒸如前所述，蒸气压缩式制冷，是由压缩机、冷凝器、膨胀阀（或毛细管）和蒸发器四大部件组成的。实际上，单级压缩制冷循环的组成，除上述四大部件外，一发器四大部件组成的。实际上，单级压缩制冷循环的组成，除上述四大部件外，一般还有分油器、贮液器、汽液分离器及各种控制阀等部件，如下图所示。般还有分油器、贮液器、汽液分离器及各种控制阀等部件，如下图所示。超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司两级压缩系统两级压缩系统n采用两级压缩的原因采用两级压缩的原因n 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，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（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P/T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(一定，一定，），于是就会产生以下许多问题。），于是就会产生以下许多问题。n .压缩机的输气系数压缩机的输气系数大大降低，且当压缩比大大降低，且当压缩比20时，时，0。n .压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大为降低。压缩机的单位制冷量和单位容积制冷量都大为降低。n .压缩机的功耗增加，制冷系数下降。压缩机的功耗增加，制冷系数下降。n .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。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。n .被高温过热蒸气带出的润滑油增多，增加了油分离器的负荷，且降低了冷凝被高温过热蒸气带出的润滑油增多，增加了油分离器的负荷，且降低了冷凝器的传热性能。器的传热性能。超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司n 综上所述，当压缩比过高时，采用单级压缩循环，不仅是不经济的，而且甚至综上所述，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，一般当压缩比缩比时，采用双级压缩较为经济合理。时，采用双级压缩较为经济合理。n双级压缩制冷循环的组成及常见形式双级压缩制冷循环的组成及常见形式1、一次节流中间完全冷却的双级循环，如下图所示：、一次节流中间完全冷却的双级循环，如下图所示：超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司n 这个系统的特点是采用盘管式中间冷却器。它既有两级节流的减少节流损失效果，这个系统的特点是采用盘管式中间冷却器。它既有两级节流的减少节流损失效果，又起到对低压级排气完全冷却的作用。其工作过程是：又起到对低压级排气完全冷却的作用。其工作过程是：n 在蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气（状态），被低压压缩机吸入并压缩成在蒸发器中产生的低压低温制冷剂蒸气（状态），被低压压缩机吸入并压缩成中间压力的过热蒸气（状态），然后进入同一压力的中间冷却器，在中冷器内被冷却中间压力的过热蒸气（状态），然后进入同一压力的中间冷却器，在中冷器内被冷却成干饱和蒸气（状态）。中压干饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的过成干饱和蒸气（状态）。中压干饱和蒸气又被高压压缩机吸入并压缩到冷凝压力的过热蒸气（状态），随后进入冷凝器被冷凝成制冷剂液体（状态）。然后分成两路，热蒸气（状态），随后进入冷凝器被冷凝成制冷剂液体（状态）。然后分成两路，一路经膨胀阀节流降压后（状态）进入中间冷却器，大部分液体从另一路进入中间一路经膨胀阀节流降压后（状态）进入中间冷却器，大部分液体从另一路进入中间冷却器的盘管内过冷（状态），但由于存在传热温差，故其在盘管内不可能被冷却到冷却器的盘管内过冷（状态），但由于存在传热温差，故其在盘管内不可能被冷却到中间温度，而是比中间温度一般高中间温度，而是比中间温度一般高-。过冷后的液体再经过主膨胀阀节流。过冷后的液体再经过主膨胀阀节流降压成低温低压的过冷液（状态），最后进入蒸发器吸热蒸发，产生冷效应。降压成低温低压的过冷液（状态），最后进入蒸发器吸热蒸发，产生冷效应。n 这种循环系统只适用于这种循环系统只适用于717与与22的双级制冷循环系统中。的双级制冷循环系统中。2、一次节流中间不完全冷却的双级循环，如下图所示：、一次节流中间不完全冷却的双级循环，如下图所示：超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司n 一次节流中间不完全冷却的双级循环，主要适用于氟利昂制冷装置，采用回热循一次节流中间不完全冷却的双级循环，主要适用于氟利昂制冷装置，采用回热循环。这种循环系统的特点是：制冷剂主流先经盘管式中间冷却器过冷，再经回热器进一环。这种循环系统的特点是：制冷剂主流先经盘管式中间冷却器过冷，再经回热器进一步冷却；且低压压缩机的吸气有较大的过热度；此外，低压级的排气没有完全冷却到饱步冷却；且低压压缩机的吸气有较大的过热度；此外，低压级的排气没有完全冷却到饱和状态。和状态。n 其工作过程为：从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机吸入，压缩到中间压其工作过程为：从蒸发器出来的蒸汽经回热器后被低压压缩机吸入，压缩到中间压力并与中冷器出来的干饱和蒸汽在管路中进行混合，使从低压机排出的过热蒸汽被冷却力并与中冷器出来的干饱和蒸汽在管路中进行混合，使从低压机排出的过热蒸汽被冷却后再进入高压压缩机，经压缩到冷凝压力并进入冷凝器，冷凝后的高压制冷剂液体进入后再进入高压压缩机，经压缩到冷凝压力并进入冷凝器，冷凝后的高压制冷剂液体进入了中冷器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸发器出来的低温低压蒸汽进行了中冷器的蛇形盘管进行再冷却，然后进入回热器与从蒸发器出来的低温低压蒸汽进行热交换，使从中冷器蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后经膨胀阀进入蒸热交换，使从中冷器蛇形盘管中出来的过冷液体再一次得到冷却，最后经膨胀阀进入蒸发器吸热蒸发。发器吸热蒸发。3、两次节流中间完全冷却的双级循环，如下图所示：、两次节流中间完全冷却的双级循环，如下图所示：超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司超越自我超越自我 持续改进持续改进 武汉新世界制冷工业有限公司武汉新世界制冷工业有限公司n 这个系统的特点是选用了闪发式中间冷却器。它起两个作用，其一是相当于两这个系统的特点是选用了闪发式中间冷却器。它起两个作用，其一是相当于两次节流的中间液体分离器，其二是利用一小部分液体的吸热蒸发作用，对低压机的排次节流的中间液体分离器，其二是利用一小部分液体的吸热蒸发作用，对低压机的排气进行完全中间冷却。这种型式的制冷循环系统，只适用于气进行完全中间冷却。这种型式的制冷循环系统，只适用于717或或22的双级压的双级压缩制冷循环系统中。为了防止从中间冷却器出来的饱和液体在管路中闪发成蒸汽，通缩制冷循环系统中。为了防止从中间冷却器出来的饱和液体在管路中闪发成蒸汽，通常要求中间冷却器与蒸发器之间的距离要近。常要求中间冷却器与蒸发器之间的距离要近。n 综上分析可知，采用双级压缩制冷循环，不但降低了高压机的排气温度，改善了综上分析可知，采用双级压缩制冷循环，不但降低了高压机的排气温度，改善了压缩机润滑条件，而且由于各级压缩比都较小，压缩机的输汽系数大大提高。此外，压缩机润滑条件，而且由于各级压缩比都较小，压缩机的输汽系数大大提高。此外，采用双级压缩循环的功耗也比单级压缩循环的功耗降低。采用双级压缩循环的功耗也比单级压缩循环的功耗降低。