双级压缩和复叠式制冷（二）

 

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四、不同方式的双级压缩循环比较

对于5种典型的双级压缩制冷循环进行分析，从热力学角度看，当蒸发温度、冷凝温度、两头温度都相等的条件下，彼此存在一定的差异，次要表现在：

1.两头完全冷却和不完全冷却的差异

显然，完全冷却的功耗要小于不完全冷却，所以两头完全冷却的循环制冷系数较大。

2.一次节流和二次节流的差别

由于一次节流的两头冷却器中存在换热温差，而使制冷循环的单位制冷量减少，但是由于换热温差一般不大（3~7℃）。所以一次节流循环的制冷系数略少于二次节流。

虽然一次节流循环比二次节流循环实际的经济性要差些，但活塞式制冷机一般仍采用一次节流循环较多，其缘由是在于：

1)一次节流可依靠高压制冷剂液体本身的压力供液到较远的用冷场所，适用于大型制冷安装。

2)高压制冷剂液体不与两头冷却器中的制冷剂相接触，可减少润滑油进入蒸发器的机会，从而提高换热设备的换热效果。

3)由于蒸发器与两头冷却分别供液，便于操作，有利于制冷系统的安全运转。

五、采用复叠式制冷循环的缘由

当制冷温度达到-70℃、-80℃以下时，双级压缩也无能为力，这时因为：

1、制冷剂凝固点温度限制。中温制冷剂在这个温度范围往往因达到凝固点而凝固形成无法循环。

2、压缩比限制。蒸发温度过低时，即便采用双级压缩也将使每一级压缩比超过限制。若使用多级压缩，则系统又过于复杂，可靠性变差。

3、蒸发压力过低。此时使用一般制冷剂，蒸发压力会变得很低，一方面吸气比体积增大会降低压缩机输气量，增大汽缸尺寸，另一方面也使得空气容易渗入系统。

4、吸排气阀门动作困难，这些阀门一般是弹簧片结构，它们的动作实际也依赖一个微小的压力差，但是吸气压力过低时练这个条件也很难满足，形成阀片动作困难，无法吸气。

5、临界温度限制。如果使用低温制冷剂，则上述问题可以处理，但是低温制冷剂临界温度太低，无法在常温下液化。

六、复叠式制冷循环原理

复叠式制冷一般使用两个制冷系统，在高温系统里使用沸点温度高的制冷剂，在低温系统里使用沸点温度低的制冷剂，高温系统中制冷剂的蒸发是为了吸收低温系统中制冷剂冷凝放出的热量，只要低温系统中制冷剂蒸发向被冷却对象吸热。这种系统叫做复叠式制冷系统，它既可以获得较低的蒸发温度和合适的蒸发压力，又可以向环境放热。

七、复叠式制冷循环特点

复叠式制冷循环有如下优点。

①低温部分压缩机的汽缸容积比双级压缩低温部分压缩机汽缸容积小得多，这对减少零件的分量、尺寸有利。

②系统内保持正压力，不凝性气体不易漏人系统，使运转稳定而安全。

③复叠式制冷机不只可以用不同的制冷剂组合，而且可用不同的制冷方式加以组合。例如，低温部分用蒸气压缩式制冷循环，而高温部分用吸收式制冷循环。

缺点是冷凝蒸发器、膨胀容器等设备及多元制冷剂使系统的复杂性提高。同时由于蒸发冷凝器有传热温差存在，当传热温差过大时，会使复叠式制冷机消耗的功比多级压缩单一制冷剂的系统要大。

复叠式制冷循环使用中的一些问题：

①停机后低温制冷剂的处理 当复叠式制冷机在停止运转后，系统内部温度会逐步升高到接近环境温度，低温部分的制冷剂就会全部汽化成过热蒸气，这时低温部分的压力将超出制冷系统允许的最高工作压力这一非常危险的情况。为处理这一问题，大型系统采用高温系统定时开机，以维持低温系统较低压力，但这种方法耗功大；或者将低温制冷剂抽出差人高压钢瓶中。对于小型复叠式制冷安装，通常在低温部分的系统中连接一个膨胀容器，停机后低温部分的制冷剂蒸气可进入膨胀容器，如系统中不设膨胀容器，则应考虑加大蒸发冷凝器的容积，使其起到膨胀容器的作用，以免系统压力过高。

②系统的启动 由于低温制冷剂的临界温度一般较低，所以复叠式制冷机在启动时必须先启动高温部分，当高温部分的蒸发温度降到足以保证低温部分的冷凝压力不超过允彰的最高压力时，才可以启动低温部分。对于小型复叠式制冷循环，高fI温部分可同时启动，但在低温系统上必须装设压力控制阀，以保证系统的安全。

③温度范围的调理 复叠式制冷循环的制冷温度是可以调理的，但不能过大。