1.制冷技术的发展历史 2.制冷技术的应用 3.制冷技术的发展趋势 模块一 制冷技术的热力学基础 模块二 主要制冷方法 模块三 制冷剂与载冷剂 模块四 单级制冷循环系统的原理与应用 模块五 双级制冷循环系统的原理与应用 模块六 溴化锂吸收式制冷循环系统的原理与应用 模块七 蓄冷空调制冷循环系统的原理与应用,模块八 复叠式制冷循环系统的原理与应用 模块九 热泵空调系统的原理与应用,模块八 复叠式制冷循环系统的原理与应用,一、学习目标 二、相关知识 三、知识运用,一、学习目标,1)了解复叠式制冷循环的工作原理、分类和特点。 2)了解两级复叠式制冷循环的工作原理与系统流程。 3)了解三级复叠式制冷循环的工作流程。,二、相关知识,(一)采用复叠式制冷循环的原因 由表35可知，制冷剂有高温低压、中温中压和低温高压之分，各种制冷剂又具有不同的热物理特性。 (二)复叠式制冷循环的工作原理,图8-1 复叠式制冷循环的工作原理示意图 1高温级压缩机 2冷凝器 3高温级节流机构 4冷凝蒸发器 5低温级压缩机 6蒸发器 7低温级节流机构,二、相关知识,(三)复叠式制冷循环 常见的复叠式制冷循环可分为两级复叠式制冷循环和三级复叠式制冷循环，其中两级复叠式制冷循环又可分为由两个单级压缩系统组成的复叠式制冷循环和由一个两级压缩系统与一个单级压缩系统组成的复叠式制冷循环。 1.两级复叠式制冷循环 (1)由两个单级压缩循环组成的两级复叠式制冷循环 图8-2和图8-3所示分别是两个单级压缩循环组成的两级复叠式制冷循环的原理图和热力状态图。,二、相关知识,图8-2 两个单级压缩循环组成的两级复叠式制冷循环原理图 低温部分压缩机 高温部分压缩机 b冷凝器 低温部分节流阀 高温部分节流阀 低温部分蒸发器 冷凝蒸发器 低温部分回热器 高温部分回热器 f膨胀容器,二、相关知识,图8-3 两个单级压缩循环组成的两级复叠式制冷循环热力状态图 a)高温部分lgp-h图 b)低温部分lgp-h图 c)高温部分T-s图 d)低温部分T-s图,二、相关知识,1)低温部分。 单位质量制冷量(kJ/kg)、单位容积制冷量(kJ/m3)为 低温部分制冷剂循环量(kg/s)为 制冷量(低温部分的制冷量Q0L就是整个复叠式制冷循环的制冷量)(kW)为 低温部分的轴功率(kW)为 低温部分制冷压缩机实际排气焓值(kJ/kg)为 冷凝蒸发器负荷(kW)。若不考虑冷凝蒸发器的冷量损失，冷凝蒸发器负荷就是低温部分的冷凝器负荷，也是高温部分的制冷量，即 低温部分回热器负荷(kW)为 2)高温部分。,二、相关知识, 单位质量制冷量(kJ/kg)、单位容积制冷量(kJ/m3)为 高温部分制冷剂循环量(kg/s)为 高温部分的轴功率(kW)为 高温部分制冷压缩机实际排气焓值(kJ/kg)为 冷凝器负荷(高温部分冷凝器负荷即整个系统冷凝器负荷)(kW)为 高温部分回热器负荷(kW)为 3)两级复叠式制冷循环制冷系数,二、相关知识,(2)由一个两级压缩循环和一个单级压缩循环组成的两级复叠式制冷循环 此类循环的高温部分采用R22或R502作为制冷剂，常采用一次节流中间不完全冷却两级压缩制冷循环，为了提高循环效率，可使用回热器；低温部分采用R13作为制冷剂，也可使用回热器，最低蒸发温度可达-110-100。,图8-4 高温部分为两级压缩循环、低温部分为单级压缩循环的两级复叠式制冷循环原理图 低温部分压缩机 高温部分低压级压缩机 高温部分高压级压缩机 b冷凝器 、节流阀 d蒸发器 冷凝蒸发器 低温部分回热器 高温部分回热器 f高温部分中间冷却器,二、相关知识,图8-5 高温部分为两级压缩循环、低温部分为单级压缩循环的两级复叠式制冷循环热力状态图 a)高温部分lgp-h图 b)低温部分lgp-h图 c)高温部分T-s图 d)低温部分T-s图,二、相关知识,(3)两级复叠式制冷实际循环系统 如图8-6所示，该两级复叠式制冷循环系统的高温级制冷剂为R22，低温级制冷剂为R23。,图8-6 两级复叠式制冷实际循环系统示意图 A低温级压缩机 B高温级压缩机 C油分离器 D水冷冷凝器 E冷凝蒸发器 F过滤器 G回热器 H电磁阀 I热力膨胀阀 J蒸发器 K低温室 W膨胀容器 V截止阀 R减压阀 S低温级排气冷却器,二、相关知识,图8-7 -100两级和单级复叠式制冷循环系统示意图 A低温级压缩机 B高温级中的低压级压缩机 C高温级中的高压级压缩机 D水冷却器 E高温级中间冷却器 F冷凝蒸发器 G蒸发器 H热力膨胀阀 R低温环境室 V截止阀,二、相关知识,2.三级复叠式制冷循环 (1)三级复叠式制冷循环工作原理 一般情况下两级复叠式制冷循环的有效工作范围在-80以上。,图8-8 三个单级压缩循环组成的三级复叠式制冷循环原理图 低温部分压缩机 中温部分压缩机 高温部分压缩机 b冷凝器 、节流阀 d蒸发器 中、低温部分冷凝蒸发器 高、中温部分冷凝蒸发器 低温部分回热器 中温部分回热器 低温部分过热冷却器 中温部分过热冷却器,二、相关知识,图8-9 三个单级压缩循环组成的三级复叠式制冷循环热力状态图 a)高温部分lgp-h图 b)中温部分lgp-h图 c)低温部分lgp-h图 d)高温部分T-s图 e)中温部分T-s图 f)低温部分T-s图,二、相关知识,(2)三级复叠式制冷实际循环系统 三级复叠式制冷实际循环系统示意图如图8-10所示。,图8-10 三级复叠式制冷实际循环系统示意图 A低温级压缩机 B中温级压缩机 C高温级压缩机 D水冷却器 E冷凝蒸发器 F蒸发器 G低温室 H热力膨胀阀 V截止阀,二、相关知识,(四)复叠式制冷循环的特点 复叠式制冷循环具有如下特点： 1)低温部分制冷压缩机的理论输气量比两级压缩的低压级制冷压缩机的理论输气量要小得多，这就使得整个机组的制冷压缩机尺寸减小，质量减小。 2)每台制冷压缩机的工作压力范围比较适中，低温部分制冷压缩机的输气系数及指示效率都有所提高，尤其是摩擦功率有所减小，因此循环的制冷系数得到提高。 3)系统内保持正压，空气不易进入，系统运行的稳定性好。 4)复叠式制冷循环需采用冷凝蒸发器、膨胀容器、气液换热器及气气换热器等，采用多元制冷剂，使系统的复杂性提高。,三、知识运用,(一)D8型低温箱复叠式制冷装置 图811所示为国产D8型低温箱所用的制冷机实际系统图。,图8-11 D8型低温箱复叠式制冷机实际系统图 1、7压缩机 2、8油分离器 3冷凝器 4蒸发冷凝器 5气液换热器 6蒸发器 9水冷却器 10膨胀容器,三、知识运用,(二)超低温冰箱 超低温冰箱又称超低温保存箱、超低温冰柜、超低温试验箱等。,图8-12 海尔DW150W200医用深低温冰箱,三、知识运用,(三)CO2/NH3复叠式制冷系统 目前，CO2/NH3复叠式制冷系统已被广泛应用于食品的冷冻冷藏、农作物种子的保存以及超市制冷系统等领域。 1)在20世纪90年代中期，瑞士雀巢公司对全球雀巢工厂的制冷系统做了检查，成功采用CO2/NH3复叠式制冷系统替代R13B1制冷系统对法国Beauvais大型冷库进行改造，改造后CO2充灌量为8000kg，NH3充灌量为1300kg，系统在-36蒸发温度时的制冷量为1200kW。 2)荷兰的Klaas Puul将该系统应用于速冻隧道。 3)挪威将该系统应用于渔船平板速冻。,三、知识运用,4)在美国奥兰多建设的制冷量为1050kW的CO2/NH3复叠式制冷系统于2002年投入使用，在费城建设的CO2/NH3复叠式制冷系统于2005年投产运行。,图8-13 C/N复叠式制冷系统示意图,三、知识运用,图8-14 C/N复叠式制冷系统流程图 1氨蒸发式冷凝器 2氨压缩机 3氨满液式蒸发器 4液位调节阀 5氨阀 6单向阀 7融霜加热器 8C液体进液阀 9C压缩机 10C液体节流阀 11C气液分离器 12C液体泵 13C流量调节阀 14C热气调节阀 15回气调节阀 16C空气冷却器,三、知识运用,思考题与练习题 1.什么是复叠式制冷循环？ 2.为什么要采用复叠式制冷循环？ 3.复叠式制冷循环的特点有哪些? 4.复叠式制冷循环主要用于哪些场合? 5.复叠式制冷循环主要使用哪些制冷剂? 6.如何分析两级复叠式制冷循环的工作流程与热力性能？ 7.如何分析三级复叠式制冷循环的工作流程与热力性能？,