第八章 双级和复叠式制冷循环

1. 第八章 双级和复叠式制冷循环 武汉纺织大学 Wuhan Textile University 环境与城建学院

2. §8-1 两级蒸汽压缩式制冷循环 一、循环型式分类 中间不完全冷却 两级压缩两级节流 中间完全冷却 两级压缩 制冷循环 中间不完全冷却 两级压缩一级节流 中间完全冷却

3. 二、一级节流中间完全冷却循环（NH3系统） §8-1 两级蒸汽压缩式制冷循环 1.循环三图（图）

4. 二、一级节流中间完全冷却循环（NH3系统） §8-1 两级蒸汽压缩式制冷循环 2.流程简述 Ⅰ节流阀（付） 6点分两路 蛇形盘管（过冷）→Ⅱ节流阀（主）

5. 二、一级节流中间完全冷却循环（NH3系统） §8-1 两级蒸汽压缩式制冷循环 3.特点 ①两个单级循环（t0→t01,t01 →tk）靠中间冷却器连接 ②低压级（P0→P01）和高压级（ P01→Pk）工质循环量Gd.Gg不同，显然Gg＞Gd，但高压压缩机的理论排量却小于低压压缩机Vhg＜Vhd ③节流阀Ⅱ是主节流阀，实现Pk↓ P0，而节流阀Ⅰ作用在于提高中间液体制冷剂用于冷却低压排气和高压液体过冷，并可避免高压吸气带油 ④高压液体在盘管冷却后，温度t7－t01=3～5℃ ⑤确定中间压力P01（t01） ⑥系统适用NH3

6. 三、一级节流中间不完全冷却循环R系统 §8-1 两级蒸汽压缩式制冷循环 1.循环三图

7. 三、一级节流中间不完全冷却循环R系统 §8-1 两级蒸汽压缩式制冷循环 2.流程简述：高压吸汽在中间冷却器外管混合 3.特点 ①高压级吸入中间压力下的过热蒸汽 ②中间冷却器热负荷小些，结构也简单些

8. 四、中间压力和高低压容积比 §8-1 两级蒸汽压缩式制冷循环 1.中间压力确定方法 （1）经验公式法（NH3系统) t01=0.4tk+0.6t0+3℃ （2）按几何比例中项法：高低压缩机压缩比相等原则 （3）按制冷系统的制冷系数最大原则决定（试算法） （4）按ξ= Vhg/Vhd=const 试算决定P01（t01）

9. 四、中间压力和高低压容积比 §8-1 两级蒸汽压缩式制冷循环 2.高低压容积比 ξ= Vhg/Vhd 现行产品：1/3 8FS12.5（烟冷、上冷、武冷） 1/3 8AS170

10. §8-2 复叠式制冷循环 采用中温制冷剂（R12、R22、NH3）的两级循环所能达到的最低温度受到P0过冷的限制。过冷的压力使得空气极易泄入，且λ↓，蒸汽比容↑而加大压缩机尺寸。采用低温制冷剂又受到冷凝压力过高的限制。 所以采用两种制冷剂复叠使用，扬长避短。 一、复叠制冷循环1.循环两图

11. 一、复叠制冷循环 §8-2 复叠式制冷循环 2.流程简述 两个独立的单级制冷循环 高温部分→R12 低温部分→R13 3.特点 ①用蒸发冷凝器两部分联合起来 ②蒸发冷凝器传热温差△t=5～10℃， 即R22蒸发温度比R13冷凝温度低5～10℃ ③只有低温部分制取冷量，且t0=-60～-100℃

12. 二、几个注意问题 §8-2 复叠式制冷循环 1.启动时先运行高温部分，待中间温度降低到足够保证低温部分冷凝压力不至过高＜16bar，再启动低温部分 2.膨胀容器，停机后，系统内温度与环境温度相同，所以低温工质R13全部汽化成过热蒸汽，并使压力升高超过最大工作压力。即低温部分接入一个膨胀容器，以使停机后大部分R13进入容器中，不致使整个系统压力过高。

13. 第九章 吸收式制冷机 武汉纺织大学 Wuhan Textile University 环境与城建学院

14. §9-1 概述 本章主要了解吸收式制冷机的基本原理、热工计算、工作流程。 制冷必须消耗能量： 压缩式→电能 吸收式→热能

15. 一、基本工作原理比较 §9-1 概述 （图）

16. §9-1 概述 一、基本工作原理比较 相同：冷凝器、蒸发器、主节流阀 不同： 压缩机 电能 A吸收器 低温蒸汽↑高温蒸汽 B溶液泵 C发生器 D节流阀 热能

17. §9-1 概述 二、工作概述 （1）吸收器A中有一种吸收剂的液态物质，具有吸收汽态制冷剂（水蒸气）的特性，且温度越低吸汽量越大。 （2）溶液泵B升压送液至C （3）发生器C中，由于通入外部热能（蒸汽）使C中溶液在相应高压中吸热，使溶液中制冷剂再蒸发成蒸汽，排至冷凝管。C发生过程：高压吸热，溶液中制冷剂汽化 （4）蒸发后的溶液由节流阀D减压后回流至A→反复循环

18. §9-1 概述 三、特点 （1）吸收剂只是一种媒介，并不参与制冷循环 （2）可利用低品味热源，如60℃以上热水，0.5～0.7bar表压蒸汽（能源综合利用) （3）采用水作为制冷剂→适于空调 t工作＞0℃ （4）运行无噪音，振动小，能无极调节负荷 （5）设备以筒体为主，金属耗量大，价高

19. §9-2 吸收式制冷剂的工质对 低沸点组分 制冷剂（易挥发） 二元溶液 工质对 高沸点组分 吸收剂（难挥发） 一、一般要求 对制冷剂（低沸点）： 与蒸汽压缩式制冷循环类似：q0↑，压力适中，安全可靠 对吸收剂（高沸点）： （1）强烈的吸收能力（吸收制冷剂），能力↑，循环量↓ （2）压力一定时，t0吸收剂＞＞ t0制冷剂︱p=const （3）安全、可靠、不腐蚀金属材料

20. §9-2 吸收式制冷剂的工质对 二、常用“工质对” 1.“溴化锂-水”溶液 LiBr→吸收剂 H2O →制冷剂 （1）物性：M=86.856，成分Li/Br 7.99/92.01 比重3.464（25℃），熔点549 ℃，沸点1265 ℃ （2）溴化锂水溶液的饱和水蒸汽分压很低，如溶液浓度ξ=58%，t=42℃时Pb=973pa，则水温为6.5℃，且随ξ↑t↓ Pb↓ 吸湿能力↑ （3）溴化锂水溶液中易结晶，一般ξ＜65% （4）对金属有较大腐蚀性 2.“氨-水” NH3→制冷剂 H2O →吸收剂 制取零摄氏度以下的环境温度

21. §9-3 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 目的： 根据空调冷负荷、冷冻水温和水量、热源参数值和冷却水温度，经计算后确定各热交换设备的热负荷，确定各类泵的容量、蒸汽消耗量。

22. 一、溴化锂——水溶液的h-ξ图 §9-3 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 由三种曲线构成 1.液相等温线 液体组分的焓值随压力变化很小，因此改变压力时等温线几乎不变。 2.液相等压饱和线 在液相等压饱和线以下的点为过冷态。 3.汽相等压辅助线 因为在汽相应只有水蒸汽，所以利用一组辅助线使能在ξ=0的纵轴上得到水蒸汽的焓值 例：饱和溶液的压力为7mmHg，温度40℃，求溶液及其液面上水蒸汽各状态参数 得ξA=57.3%，hA=66kcal/kg,hc=715kcal/kg C点在7mmHg的辅助线与ξ=0轴的交点之上，故是过热态。如果压力为20mmHg，则Ａ点为过冷态。

23. 二、溴化锂-水吸收式制冷机的热工计算 §9-3 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 １.制冷循环在ｈ－ξ图上的表示 （1）溴化锂溶液的循环 ４-５：浓溶液在热交换器中放热过程，ξ一定，ｔ↓ ５-６：浓溶液的节流过程，Ｐｋ↓Ｐ０，液体由过冷→湿状态，点５和点６重合 ６-１：浓溶液在吸收器中的吸收过程，ξ↓，放出吸收热 １-２：泵加压过程，Ｐ０↑Ｐｋ，液体由饱和→过冷，点１和点２重合 ２-３：稀溶液在热交换器中预热过程，ξ不变，ｔ↑ ３-４：稀溶液在发生器中加热过程，ξ↑，ｔ不变

24. 二、溴化锂-水吸收式制冷机的热工计算 §9-3 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 １.制冷循环在ｈ－ξ图上的表示 （2）水的循环 3′开始沸腾的水蒸汽与终了沸腾的水 4′蒸汽混合，出发生器的水蒸汽态 7→7′ 冷却放热过程，放热量（h7-h7′),t过↓t饱和 7′→8 冷凝放热过程，t不变，放潜热（h7′-h8) 8→9 节流过程，压力↓，h不变，8、9点重合 9→10 沸腾吸热过程，制取冷量（h10-h9） 混合 7

25. 二、溴化锂-水吸收式制冷机的热工计算 §9-3 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 2.计算参数的确定 （1）制冷量Q0根据空调要求定 （2）冷冻水进出口温度ts′、ts〞 根据空调要求定 （3）冷却水温度tw 根据当地水源温度 （4）工作蒸汽压力Ph单效为1.5～2.5bar （5）工作蒸汽温度th根据Ph查水的饱和性质表 （6）进吸收器冷却水温度tw′ tw′= tw （7）出吸收器冷却水温度tw〞 tw〞= tw′+5℃ （8）进冷凝器冷却水温度tk′ tk′= tw〞 （9）出冷凝器冷却水温度tk〞tk〞 = tk′+4 ℃ （10）冷凝温度tk tk= tk〞+5 ℃ （11）冷凝压力Pk根据tk查表 （12）蒸发温度t0 t0=tc〞-3 ℃

26. 二、溴化锂-水吸收式制冷机的热工计算 §9-3 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 2.计算参数的确定 （13）蒸发压力P0根据t0查表 （14）出吸收器稀溶液温度t1 t1=tw〞+5 ℃ （15）稀溶液浓度ξa根据P0和t1查h-ξ图 （16）浓溶液浓度ξr ξr=ξa+4% （17）发生器出口浓溶液温度t4根据ξr、Pk查 h-ξ图 （18）吸收器内吸收压力Pa Pa=P0-40 （19）溶液循环倍率a a=ξr/(ξr-ξa） （20）出热交换器浓溶液的温度t0 t0= t1+15～25 （21）稀溶液出热交换器的焓值h3 h3=（a-1）/a（h4-h6)+h1

27. 二、溴化锂-水吸收式制冷机的热工计算 §9-3 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 3.热负荷计算 （1）发生器负荷 qh=h7+(a-1)h4-ah3 （2）冷凝器热负荷 qk=h7-h9 （3）蒸发器热负荷 q0=h10-h9 （4）吸收器热负荷 qa=(a-1)h6+h10-ah2 （5）热交换器热负荷 qt=(a-1)(h4-h6) （6）热平衡 qh+q0=qa+qk （7）热力系数 ξ=q0/qh （8）冷剂循环量 D=Q0/q0

28. 二、溴化锂-水吸收式制冷机的热工计算 §9-3 溴化锂吸收式制冷机的热工计算 4.工作蒸汽量及各泵的流量计算 （1）工作蒸汽量 Dg=1.05Qh/r=1.05Dqh/r kg/h （2）冷冻水泵流量 （3）冷却水泵流量

29. §9-4 溴化锂制冷机主要机型 一、单效型 二、双效型 三、热水型 四、直燃型 五、热泵型

30. 第十章 蒸汽喷射式制冷机

31. §10-1 概述 一、基本工作原理（图）

32. 一、基本工作原理（图） 1.比较 不同：用喷射式、锅炉、泵代替压缩机 消耗热能 2.基本原理 根据水饱和蒸汽压力与温度的对应关系，利用喷射器产生低压区

33. 二、蒸汽喷射器的工作原理 （图） 工作蒸汽的压力：P1（2～10bar） 蒸发器蒸发温度（H2O）：t0= 2～10℃（P0=0.0705 ～0.02335bar） 喷嘴前后压比P1/P0 引射蒸汽压比Pk/P0

34. §10-2蒸汽喷射式制冷机结构 单效→蒸发器中只有一种蒸发温度 多效→蒸发器中具有两种以上不同的蒸发温 度，且在蒸发器中内用隔板分隔成不 同的蒸发室

35. 一、单效工作原理 tk=32℃ Pk=25.6mmHg 冷冻水通过蒸发器、温降取10 ℃（从15 ℃↓5℃） t0=5℃ P0=6.5mmHg 压缩比 Pk/P0=35.6/6.5=5.5 显然：压缩比越大，工作蒸汽消耗量越大

36. 二、两效工作效果 第一段由15℃↓10℃，t01=10℃，P01=9.2mmHg Pk/P01=3.9 第二段由10℃↓5℃，t02= 5℃，P02=6.5mmHg Pk/P02=5.5 采用两效后，约一半的冷量在t0=10 ℃，压缩比3.9下获得，故蒸汽消耗量明显减少。 一般，冷冻水温降5～7 ℃ 双效 10 ～20℃ 三效

37. 三、三效蒸发器连接方式 图10-9-5，图10-10用喷射器相连接。（图）

38. §10-3 蒸喷制冷机主要参数的确定 一、效率及各效工况的确定 回水要求温降5～7℃ 单效 5 ～12℃ 两效 10 ～20℃ 三效 每效冷却水温升为 2℃，冷凝水温度高于出口温度1 ～2℃。 制冷量在各效中的分配，△Q0一般为均分。 冷冻水在各效中的降温值， △T一般为均分。

39. 二、蒸发器中各效参量的确定 1.蒸发器中制冷剂水的流量 m0=△Q0/c △t kg/s c=4.187kJ/kg*℃ 2.蒸发器中抽出的制冷剂蒸汽量（公式）

40. 三、喷射系数μ 定义：引射流体的质量流量Mz与工作流体的质量流　　　 　　　量M1之比 μ = Mz/ M1 求法： 　① μ=0.765（√△h1/△h2)-1 （加裕量10%） △h1：工作蒸汽由压力P1绝热膨胀到Ｐ０的焓差，　 　　　ｋＪ／ｋｇ △h２：混合蒸汽由压力Ｐ０绝热压缩至Ｐｋ的焓　 　　　差，ｋＪ／ｋｇ △h1、 △h２可由水蒸汽ｈ－ｓ图查得

41. 四、各效工作蒸汽消耗量 　　　　ｍ１＝ｍｚ／μ　　ｋｇ／ｓ 　　　另外，辅助喷射器的工作蒸汽约为元喷射器的１０％（△ｍ１）

42. 五、冷凝器冷却水量的计算 　　各效△Ｑｋ＝ｒｋ（ｍ１＋ｍｚ）　ｋｗ ｒｋ：冷凝压力下的汽化潜热，ｋＪ／ｋｇ 冷却水量ｍｋ＝ △Ｑｋ／ｃ△ｔｋ

43. 六、整机参数表