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什么是復(fù)疊式冷凍機(jī)組?

更新時(shí)間:2021-02-04      點(diǎn)擊次數(shù):10180

  什么是復(fù)疊式冷凍機(jī)組?

  從以下二個(gè)方面說(shuō)明什么是復(fù)疊式冷凍機(jī)組:

  一、復(fù)疊式冷凍機(jī)組原理組成

  復(fù)疊式冷凍機(jī)組是由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的制冷循環(huán)組成,分別被稱(chēng)為高溫循環(huán)和低溫循環(huán)。在各單獨(dú)的制冷系統(tǒng)中充有不同性質(zhì)的制冷劑,高溫循環(huán)通常采用中溫制冷劑,低溫循環(huán)中通常采用低溫制冷劑。每一循環(huán)均可采用單級(jí)或雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)。這兩個(gè)部分通過(guò)一個(gè)冷凝蒸發(fā)器起來(lái),它即是低溫循環(huán)的冷凝器,也是高溫循環(huán)的蒸發(fā)器,即高溫循環(huán)中制冷劑的蒸發(fā)用來(lái)冷凝低溫循環(huán)中的制冷劑。這樣,低度溫循環(huán)吸收的熱量(制冷量)傳給高溫循環(huán)的制冷劑,高溫循環(huán)的制冷劑再將熱量傳給環(huán)境介質(zhì)。

  復(fù)疊式冷凍機(jī)組有二元復(fù)疊和三元復(fù)疊。二元復(fù)疊式冷凍機(jī)組溫度范圍在-40度至-90度,三元復(fù)疊式冷凍機(jī)組溫度范圍在-90度至-120度。

  二、采用復(fù)疊式制冷的原因:

  1、蒸發(fā)溫度必須高于制冷劑的凝固點(diǎn),否則制冷劑無(wú)法進(jìn)行循環(huán)。當(dāng)制冷循環(huán)的蒸發(fā)溫度,低于該制冷劑凝固點(diǎn)時(shí),制冷劑就會(huì)凝固而無(wú)法流動(dòng),從而失去循環(huán)流動(dòng)的特性。例如:R717的凝固點(diǎn)是-77.7℃,R717制冷循環(huán)的極限溫度是-77.7℃;

  2、蒸發(fā)溫度很低時(shí),一般制冷劑蒸發(fā)壓力很低,比體積很大,所以制冷劑單位容積制冷量很小,這樣使壓縮機(jī)尺寸過(guò)于龐大。如常用的制冷劑R22、R17,在t k =40℃,t 0 = -70℃時(shí),它們的單位容積制冷量分別只有當(dāng)t k =40℃,t 0 = -15℃時(shí)的6.9%、和5.2%。而且過(guò)低的蒸發(fā)壓力還增加空氣滲入制冷劑系統(tǒng)的可能性,同時(shí)由于級(jí)間的壓力增大,使壓縮機(jī)的輸氣系統(tǒng)減小,系統(tǒng)的運(yùn)行性能下降,也對(duì)安裝中系統(tǒng)的密封性要求很高;

  3、低溫制冷劑大多是有機(jī)物質(zhì),凝固點(diǎn)低,如R13的凝固點(diǎn)在 -180℃,并且低飽和溫度氣化時(shí),對(duì)制冷循環(huán)的吸氣性能影響較小。但低溫制冷劑的臨界點(diǎn)低,如R13的臨界點(diǎn)為28.8℃,臨界壓力為3.861MPa,當(dāng)t k >=28.8℃時(shí),R13的冷凝壓力不僅高而且超出臨界壓力,所以在一般情況下,低溫制冷劑不能像高溫、中溫制冷劑那樣用水、空氣等普通冷卻介質(zhì)來(lái)完成冷卻冷凝過(guò)程。

  4、對(duì)于活塞式壓縮機(jī),由于氣閥的特性,當(dāng)吸氣壓力低于15kPa時(shí),氣閥將因氣缸內(nèi)外壓差過(guò)小而無(wú)法開(kāi)啟。因此使用活塞式壓縮機(jī)的循環(huán)能達(dá)到的溫度只能是與15kPa相對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣溫度。如果要達(dá)到更低的蒸發(fā)壓力,即便級(jí)數(shù)再多也無(wú)能為力。若改用沸點(diǎn)低的制冷劑,雖然蒸發(fā)壓力可不低于15kPa,但其冷凝壓力太高,接近臨界壓力,此時(shí)循環(huán)節(jié)流損失很大。例如:t 0 = -100℃時(shí),R13的冷凝壓力為p 0 = 0.0332MPa,但同時(shí)它的冷凝壓力卻太高,當(dāng)t k =30℃時(shí),R13已經(jīng)達(dá)到超臨界狀態(tài),因此單一的低溫制冷劑的多級(jí)循環(huán)仍然不行。 為了解決上述的問(wèn)題,采用了兩種制冷劑的復(fù)疊式乙二醇冷凍機(jī)制冷循環(huán)。

 

  復(fù)疊式冷凍機(jī)組用于工業(yè)或?qū)嶒?yàn)中需要超低溫冷源的工藝,如:反應(yīng)釜、新能源等。

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