多级压缩制冷系统

    在多级压缩制冷系统中，最常用的是双级压缩制冷系统。

    由于生产及实验等需要，对制冷温度值要求越来越低，当蒸发温度很低时，压缩机的压缩比会很高，采用单级压缩制冷系统已很困难，需要采用双级压缩制冷系统。

    双级压缩制冷系统广泛应用在冷藏库和低温箱的制冷系统中。在冷藏库的制冷系统中，双级压缩制冷系统可以制取-25～-40℃蒸发温度；在低温箱的制冷系统中，双级压缩制冷系统可以制取-40-60℃蒸发温度。

    双级压缩，是把从蒸发压力到冷凝压力的压缩过程，分为低压级和高压级进行，两级之间靠中间冷却器联接。低压级用的压缩机称低压机，高压级用的压缩机称高压机。如果采用单机双级压缩机（即用一台压缩机完成双级压缩），则该压缩机的气缸分为低压缸和高压缸。此时，低压级用的气缸就是低压缸，高压级用的气缸就是高压缸。

    根据采用的制冷剂的性质（绝热指数），双级压缩制冷系统又分为一次节流中间完全冷却的双级压缩制冷系统；一次节流中间不完全冷却的双级压缩制冷系统。

   (1)一次节流中间完全冷却的双级压缩制冷系统：该系统如图1-5所示，这种双级压缩制冷系统的制冷剂多采用R717（氨）。

    图1-5中，制冷系统的液体制冷剂在蒸发器内吸热气化为蒸气，然后，被低压级的压缩机吸走，低压机将制冷剂蒸气压缩到中间压力后排人中间冷却器中，被中间冷器的液体制冷剂完全冷却液化。而中间冷器内原有的制冷剂液体，吸收了排入蒸气的热量和蛇形盘管内制冷剂液体放出热量（在中压状态）而气化，同时蛇形盘管内制冷剂液体放出热量成为过冷液体，气化了的制冷剂蒸气再被高压级压缩机吸走，经压缩成为高压高温过热气体排人冷凝器，在冷凝器内

放热给冷凝器外的冷却介质，自己则凝结为液态储存。

    一路经中间冷器的节流阀A进入中间冷器，另一路经中间冷器内的蛇形盘管和节流阀B向蒸发器进行供液，保证制冷循环的进行。

这里的双级压缩是由两台单级压缩机配组而成的，高压机与低压机的输气容积之比为：V高压机：V低压机：1：2~1：3；如采用单机双级压缩机实现双级压缩，则其输气容积之比一般为V高压缸:V低压缸=1：3或V高压缸：V低压缸=1：2。

 

    图1-5 一次节流中间完全冷却的双级压缩原理图

    这里，中间冷却器主要完成两种工作，一是冷却低压机排出的高温过热蒸气；另一是实现高压制冷剂液体的过冷，以提高单位质量制冷量。中间压力一般取

从此式得出的中间压力Pm，能使高、低压级的压缩比相等，这种情况虽然使制冷系数偏离最佳值，但可以充分利用气缸的工作容积，实用价值高。

   (2)一次节流中间不完全冷却的双级压缩制冷循环：图1-6为一次节流中间不完全冷却的双级压缩制冷系统的原理图。这种循环形式被大多数以氟利昂为制冷剂的双级压缩制冷系统所采用。

    ①蒸发器内的制冷剂液体吸热，气化为制冷剂蒸气（状态点1），由低压机吸走。

    ②低压机将制冷剂蒸气压缩为过热蒸气（状态点2）。

    ③中间冷器内产生的制冷剂蒸气（状态点3’）与低压机排出的过热蒸气（状态点2）混合，混合后的状态为状态点3，然后被高压机吸走。

    ④高压机将蒸气（状态点3）经压缩成为高压高温的蒸气（状态点4），并进入冷凝器。

    ⑤冷凝器在冷凝压力下将气体冷凝为液体（状态点5）。

⑥液体分两路供出，一路经节流阀2节流为中冷器供液，使之在中间压力下吸热气化为干饱和蒸气；另一路通过中冷器内的蛇形盘管在冷凝压力下过冷到状态点7，经节流阀1节流到状态点8，再供液给蒸发器，如此周而复始，便实现一次节流中间不完全冷却的双级压缩制冷的循环。

 

    图1-6 -次节流中间不完全冷却的双级循环