超低温复叠制冷机组技术资料

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复叠制冷系统运行特性分析
1、循环形式及节能当蒸发温度较低（-80 - -100℃）时

• 对于用氟利昂作工质的复叠式循环，一般在高温部分用两级压缩，此时低温部分的压力比，可与高温部分低压压缩机的压力比相等，这样各压缩机的指示效率和输气系数较高，并在有利的工况下工作；

2、当蒸发温度更低（- 100℃）时

• 可采用高低温都为两级压缩的复叠式，与高温部分两级压缩低温部分单级压缩的复叠系统比较，降低r t压缩机的压力比，增大了输气系数，提高了蒸发压力，减小了压缩机容量及摩擦功率，使经济性提高。

3、制冷工质蒸发温度越低时

• 传热温差的不可逆损失越大。因此，冷凝蒸发器传热温差的大小，不仅影响其传热面积和冷量损耗，而且也影响到整个制冷机的经济性。故低温复叠式制冷机冷凝蒸发器的传热温差应取较小值，最好不要大于5 0c。

为提高复叠式冷水机制冷循环的性能指标，或改善压缩机的工作条件，常在复叠式制冷系统中使用一些换热器。如：

• ①水冷或风冷冷却器，用于低温部分压缩机的排气温度较高时，将气体冷却到30 -45 0c，再进入冷凝蒸发器，以减轻冷凝蒸发器的热负荷，提高循环的效率。使用水冷或风冷冷却之后，按其蒸发温度技制冷对的不同，制冷系数可提高7% - 18%，压缩机总容量可减小6% - 12/7e。
• ②汽一汽换热器，用于低温部分提高压缩机吸入蒸气的温度，改善压缩机的工作条件，同时也起着减少冷凝蒸发器的热负荷的作用。
• ③汽一液换热器（常称回热器），它是用从蒸发器出来的低温蒸气，过冷节流阀前制冷剂液体。液体过冷增加了单位制冷量，吸气过热改善了压缩机的工作条件。吸人蒸气的过热度应612-63cc。高时取小值，￡。低时取大值。在低温系统中当汽-液换热器不能达到这一过热度时，就要再用一个汽一汽换热器。回热器在复叠式制冷机高温部分也可应用，但单级氨制冷系统中则是有害的。

4、在制冷系统中使用上述一些换热器，虽然能达到不同的目的，但却使系统变得复杂，流动阻力和泄漏的可能性增大，产生冷损的地方增多。因此，在设计中可根据容量大小及使用条件，尽量简化。特别是对于小型制冷杌及用混合工质运行的制冷机，甚至可不用L述任何一种换热器。

二、变工况特性复叠式制冷y1蒸发温度的调节范围是比较小的，这是因为低温级的冷凝温度不能尤限制地提高。根据CB 10875-89的规定，活塞式制冷压缩机的最大工作压力约为1 6×10，kPa。例如，对于由系列产品压缩机选配组成的复叠式制冷机，若低温系统中的
R23的最高冷凝温度为lO℃，则相应的pL.d=1 545×10'kPa，而C.H6则为-17℃及1.57×10kPa。在这样的情况下，低温级蒸发温度可调节的上限，应通过试验或计算来确定。

单级压缩自动复叠( Auto-cascade)循环
混合制冷剂单级压缩不仅可用于常规制冷，而且还可用r获取制冷温度较低的场合：混合制冷剂中高沸点组分和低沸点组分的沸点差要足够大,采用逐级分凝和自动复巷技术。采用单级分凝的船舶双温冷库制冷系统流程图。

从冷水机压缩机排出的气态高温高压混合工质R600a/R32经冷凝器向冷却介质放热，大部分高沸点的R600a和少量低沸点的R32冷凝成液体，气液两相混合工质进人气液分离器，R32气体和R600a液体分离。R600a液体经节流阀J1降压降温后进入高温库蒸发器，向高温冷库提供冷量。

从高温库蒸发器出来的富R600a两相工质与从低温冷库出来的富R32工质混合后进入冷凝蒸发器吸热成为低压气体；R32气体在冷凝蒸发器冷凝，经过节流阀J2降压降温后进人低温库蒸A发器，向低温冷库提供冷量。状态1的低压气体被压缩机吸人，压缩成为高温高压气体，完成制冷循环。

上述自复叠循环的优点是结构简单，缺点是分离率低。如剧4 29所示，该装置能有效地提高丁白复叠制冷系统的I作效率。压缩机将气态混合制冷剂压缩为高压状态，经冷凝器冷却冷凝后进入精馏器底部进一步放热，在节流阀儿中稍微降压后进人精馏器。在精馏器中，混合制冷剂经热质交换分离成高沸点组分和低沸点组分两部分。底部的高沸点组分液体经J2节流降压降温后进人精馏器顶部，在这里有少量制冷剂液体吸热蒸发，使管外的低沸点制冷剂少量冷凝成为液体，作为精馏器的回流液。高沸点制冷剂经J3降压，以合适的温度在冷凝蒸发器中吸热蒸发成为气拳。

另一方面，从精馆器顶部出来的低沸点制冷剂蒸气，在冷凝蒸发器中被冷凝，经回热器1过冷后进人节流阀J4降压降温，然后进入蒸发器吸热蒸发，产生制冷效果。从蒸发器出米的低温蒸气经凹热器吸热后与高沸点制冷剂汇合，经冷凝蒸发器和回热器2加热回到压缩机，从而完成制冷循环。

可以看出，在蒸发器里蒸发的是低沸点制冷剂液体，在相同的蒸发压力下，低沸点制冷剂将具有更低的蒸发温度，从而实现较低的制冷温度。如果采用单一低沸点制冷剂的单级压缩循环，则所需的冷凝压力将非常高，通常难以实现。在自动复叠循环中，低沸点制冷剂的冷凝是由高沸点制冷剂的蒸发来实现的，因向勿需很高的压力。自动复叠循环的这一优点，力单级压缩实现较低的制冷温度提供了一条有效的途径。