什么是雙級壓縮制冷系統(tǒng)？為什么要采用雙級壓縮制冷系統(tǒng)？

　　1、為什么要使用雙級壓縮制冷？

　　制冷系統(tǒng)的冷凝溫度（或冷凝壓力）決定于冷卻劑（或環(huán)境）的溫度，而蒸發(fā)溫度（或蒸發(fā)壓力）取決于制冷要求。由于生產(chǎn)的發(fā)展，對制冷溫度的要求越來越低，因此，在很多制冷實際應(yīng)用中，壓縮機(jī)要在高壓端壓力（冷凝壓力）對低壓端壓力（蒸發(fā)壓力)的比值（即壓縮比）很高的條件下進(jìn)行工作。由理想氣體的狀態(tài)方程 Pｖ/T≡Ｃ可知，此時若采用單級壓縮制冷循環(huán)，則壓縮終了過熱蒸氣的溫度必然會很高(Ｖ一定，Ｐ↑→Ｔ↑）。

　　因此會產(chǎn)生以下許多問題。

　　1、壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)λ大大降低，且當(dāng)壓縮比≥20時，λ＝0 。

　　2、對于活塞壓縮機(jī)，由于余隙容積的存在，當(dāng)壓比達(dá)到20時，壓縮機(jī)幾乎不吸氣。壓縮機(jī)的單位制冷量和單位容積制冷量都大為降低

　　3、壓縮機(jī)的功耗增加，排氣溫度升高。節(jié)流損失增大，壓縮機(jī)制冷量減小。

　　4、排氣溫度高，潤滑油變稀，潤滑條件減弱，甚至油會出現(xiàn)結(jié)碳現(xiàn)象，且必須采用高著火點(diǎn)的潤滑油，因為潤滑油的粘度隨溫度升高而降低。

　　5、被高溫過熱蒸氣帶出的潤滑油增多，增加了分油器的負(fù)荷，使冷凍機(jī)油汽化、油蒸氣大量進(jìn)入系統(tǒng)，影響換熱器的換熱效果。

　　綜上所述，當(dāng)壓縮比過高時，采用單級壓縮循環(huán)，不僅是不經(jīng)濟(jì)的，而且甚至是不可能的。為了解決上述問題，滿足生產(chǎn)要求，實際中常采用帶有中間冷卻器的雙級壓縮制冷循環(huán)。但是，雙級壓縮制冷循環(huán)所需的設(shè)備投資較單級壓縮大的多，且操作也較復(fù)雜。

　　因此，采用雙級壓縮制冷循環(huán)并非在任何情況下都是有利的，一般來說，單級氨制冷壓縮機(jī)壓比超過8，氟機(jī)超過10，采用雙級壓縮較為經(jīng)濟(jì)合理。

　　2、雙級壓縮制冷系統(tǒng)原理與應(yīng)用

　　制冷循環(huán)根據(jù)節(jié)流次數(shù)可分為單級壓縮循環(huán)，雙級以及多級。兩級壓縮制冷循環(huán)是指來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸氣要經(jīng)過低壓與高壓壓縮機(jī)兩次壓縮后，才進(jìn)入冷凝器。并在兩次壓縮中間設(shè)置中間冷卻器。

　　雙級壓縮制冷循環(huán)是將壓縮過程分為兩個階段進(jìn)行。來自蒸發(fā)器的低壓氣體（壓力為P0）先經(jīng)過低壓級壓縮機(jī)壓縮至中間壓力（Pm），經(jīng)過中間冷卻器冷卻后再進(jìn)入高壓級壓縮機(jī)，壓縮到冷凝壓力（Pk）排入到冷凝器中。兩個階段的壓縮比各自都保持在10以內(nèi)。

　　例如：

　　-35/+35℃系統(tǒng)：蒸發(fā)溫度-35℃，蒸發(fā)壓力（絕對壓力）0.093Mpa；冷凝溫度+35℃，冷凝壓力（絕對壓力）1.353Mpa；采用單級循環(huán)：壓比 1.353/0.093 = 14.55；

　　采用雙級循環(huán)：中間壓力取為：0.355Mpa（絕對壓力）；壓比：高壓級 1.353/0.355=3.81；低壓級 0.355/0.093 = 3.82

　　3、雙級壓縮制冷系統(tǒng)節(jié)流方式

　　兩級壓縮制冷循環(huán)由于節(jié)流方式和中間冷卻程度不同而有不同的循環(huán)方式，通常分為：兩次節(jié)流中間完全冷卻、兩次節(jié)流中間不完全冷卻、一次節(jié)流中間完全冷卻和一次節(jié)流中間不完全冷卻四種兩級壓縮制冷循環(huán)方式。

　　其中，兩次節(jié)流是指制冷劑從冷凝器出來要先后經(jīng)過兩個膨脹閥再進(jìn)入蒸發(fā)器，即先由冷凝壓力節(jié)流到中間壓力，再由中間壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓力，而一次節(jié)流只經(jīng)過一個膨脹閥，大部分制冷劑從冷凝壓力直接節(jié)流到蒸發(fā)壓力，相比之下，一次節(jié)流系統(tǒng)比較簡單，且可以利用其較大的壓力差實現(xiàn)遠(yuǎn)距離或高層冷庫的供液。

　　因此實踐中采用的基本上都是一次節(jié)流兩級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)。至于采用哪一種中間冷卻方式，由選用制冷劑的種類來決定。通常兩級壓縮氨制冷系統(tǒng)采用中間完全冷卻，而兩級壓縮氟利昂制冷系統(tǒng)，則常采用中間不完全冷卻。

　　4、一次節(jié)流中間完全冷卻的雙級循環(huán)

　　在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的低壓低溫制冷劑蒸氣，被低壓壓縮機(jī)吸入并壓縮成中間壓力的過熱蒸氣，然后進(jìn)入同一壓力的中間冷卻器，在中冷器內(nèi)被冷卻成干飽和蒸氣。中壓干飽和蒸氣又被高壓壓縮機(jī)吸入并壓縮到冷凝壓力的過熱蒸氣，隨后進(jìn)入冷凝器被冷凝成制冷劑液體。

　?、僖患壒?jié)流，中間完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)

　　然后分成兩路，一路經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后進(jìn)入中間冷卻器，大部分液體從另一路進(jìn)入中間冷卻器的盤管內(nèi)過冷，但由于存在傳熱溫差，故其在盤管內(nèi)不可能被冷卻到中間溫度，而是比中間溫度一般高△ｔ＝３－５℃。過冷后的液體再經(jīng)過主膨脹閥節(jié)流降壓成低溫低壓的過冷液，最后進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)，產(chǎn)生冷效應(yīng)。

　　5、一次節(jié)流中間不完全冷卻的雙級循環(huán)

　　一次節(jié)流中間不完全冷卻的雙級循環(huán)，其工作過程為：從蒸發(fā)器出來的蒸汽經(jīng)回?zé)崞骱蟊坏蛪簤嚎s機(jī)吸入，壓縮到中間壓力并與中冷器出來的干飽和蒸汽在管路中進(jìn)行混合，使從低壓機(jī)排出的過熱蒸汽被冷卻后再進(jìn)入高壓壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮到冷凝壓力并進(jìn)入冷凝器，冷凝后的高壓制冷劑液體進(jìn)入了中冷器的蛇形盤管進(jìn)行再冷卻，然后進(jìn)入回?zé)崞髋c從蒸發(fā)器出來的低溫低壓蒸汽進(jìn)行熱交換，使從中冷器蛇形盤管中出來的過冷液體再一次得到冷卻，最后經(jīng)膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)。

　　6、二次節(jié)流中間完全冷卻

　　這個系統(tǒng)的特點(diǎn)是選用了閃發(fā)式中間冷卻器。它起兩個作用，其一是相當(dāng)于兩次節(jié)流的中間液體分離器，其二是利用一小部分液體的吸熱蒸發(fā)作用，對低壓機(jī)的排氣進(jìn)行完全中間冷卻。這種型式的制冷循環(huán)系統(tǒng)，只適用于Ｒ717或Ｒ22的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)中。為了防止從中間冷卻器出來的飽和液體在管路中閃發(fā)成蒸汽，通常要求中間冷卻器與蒸發(fā)器之間的距離要近。

　　采用雙級壓縮制冷循環(huán)，不但降低了高壓機(jī)的排氣溫度，改善了壓縮機(jī)潤滑條件，而且由于各級壓縮比都較小，壓縮機(jī)的輸汽系數(shù)大大提高。此外，采用雙級壓縮循環(huán)的功耗也比單級壓縮循環(huán)的功耗降低。

　　7、二次節(jié)流中間不完全冷卻

　　工作過程

　　來自蒸發(fā)器的制冷劑飽和蒸氣被低壓級壓縮機(jī)吸入，并壓縮到中間壓力pm，排入中間冷卻器，被其中的制冷劑液體冷卻成為飽和蒸氣，同時中間冷卻器中的一部分液體制冷劑吸熱變?yōu)轱柡驼魵猓瑑烧咭黄疬M(jìn)入壓縮機(jī)高壓級，再次被壓縮到冷凝壓力pk。進(jìn)入冷凝器并冷凝成飽和液體，經(jīng)節(jié)流閥A降壓到中間壓力pm，并進(jìn)入中間冷卻器而分離成蒸氣和液體兩部分。在中間冷卻器中，液體制冷劑的一小部分用于冷卻低壓級的排氣變成蒸氣，并隨同低壓排氣、節(jié)流產(chǎn)生的蒸氣一同被高壓級吸回。液體制冷劑的大部分則經(jīng)節(jié)流閥B節(jié)流到蒸發(fā)壓力p0，并進(jìn)入蒸發(fā)器制取冷量循環(huán)如此周而復(fù)始地進(jìn)行。

　　這種型式的制冷循環(huán)系統(tǒng)，只適用于Ｒ717或Ｒ22的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)中。為了防止從中間冷卻器出來的飽和液體在管路中閃發(fā)成蒸汽，通常要求中間冷卻器與蒸發(fā)器之間的距離要近。

　　這一循環(huán)適宜于氟利昂離心式制冷機(jī)。