多级制冷循环能量的分析

《化工热力学》过程论文题目：多级制冷循环能量分析系别：化学材料与工程系班级：13级化工卓越班姓名：学号：1303022014教师：日期：2016-1-12多级制冷循环能量分析-1-多级制冷循环能量分析摘要本文综合分析了多级蒸汽压缩制冷循环的特点，主要介绍了两级蒸汽压缩制冷的系统流程及能量分析。关键词多级蒸汽压缩制冷；循环；能量分析多级制冷循环能量分析-2-目录1引言..................................................................................................-3-2两级压缩制冷的循环形式.............................................................-4-2.1两级压缩制冷的工作原理.....................................................................-4-2.2两级蒸气压缩类型.................................................................................-4-3两级压缩制冷的系统流程与循环分析.........................................-6-3.1一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环.....................................-6-3.2热力计算.................................................................................................-7-4多级离心压缩制冷循环.................................................................-8-5结论..................................................................................................-8-6参考文献..........................................................................................-8-多级制冷循环能量分析-3-1引言单级压缩在常温冷却条件下，能获得的低温程度有限。在此条件下，获得低温的制约因素是压缩比和排气温度。压缩比和排气温度升高后的危害：①压缩比增大时压缩机的余隙系数λv大为降低，压缩机的输气量及效率显著下降。当压缩比提高到一定数值后，压缩机的余隙系数变为零，压缩机不再吸气，制冷机虽然在不断运行，制冷量却变为零；②压缩机排气温度过高，使润滑油的粘度急剧下降，影响压缩机的润滑。当排气温度与润滑油的闪点接近时，会使润滑油碳化和出现拉缸等现象；③制冷剂过热损失增加，单位容积制冷量下降过大，经济性显著下降。多级制冷循环能量分析-4-2两级压缩制冷的循环形式2.1两级压缩制冷的工作原理压缩过程分两阶段进行：低压级压缩高压级压缩①.来自蒸发器的低温制冷剂蒸气（压力为P0）先进入低压级压缩机，在其中压缩到中间压力Pm；②.经过中间冷却器冷却（分为两种情况：中间完全冷却为饱和蒸气和中间不完全冷却为过热蒸气）；③再进入高压级压缩机，将其压缩为冷凝压力Pk，排入冷凝器中。2.2两级蒸气压缩类型1）按压缩机台数分单机双级：一台压缩机，气缸一部分为高压级，另一部分为低压级。双机双级：两台压缩机，分别作为高压级和低压级。2）按中间冷却方式分中间完全冷却：将低压级的排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。3）中间不完全冷却：低压级排气虽经冷却，但并未冷却到饱和蒸气状态，仍然是过热蒸汽。4）按节流方式分两次节流循环：将高压液体先从冷凝压力Pk节流到中间压力Pm，然后再由Pm节流降压至蒸发压力P0。一次节流循环：制冷剂液体由冷凝压力Pk直接节流至蒸发压力P0常用的组成型式：①一次节流、中间完全冷却多级制冷循环能量分析-5-②一次节流、中间不完全冷却③两次节流、中间完全冷却④两次节流、中间不完全冷却多级制冷循环能量分析-6-3两级压缩制冷的系统流程与循环分析3.1一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环多级制冷循环能量分析-7-3.2热力计算一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环假定已知制冷量Q0①单位质量制冷量：q0＝h1－h8kJ/kg②低压级比功：wD＝h2－h1kJ/kg③低压级制冷剂质量流量：qm,D=Ø0/q0kg/s④低压级压缩机轴功率：Pk,D=qm,DwD/ηK,Dkw⑤低压级输气量：实际：qvs,D=qm,Dv1m3/s；理论：qvh,D=qvs,D/λDm3/s(低压级压缩机的容积效率λD等于相同压力下单级压缩的90%)⑥高压级比功：wG=h4﹣h3kJ/kg⑦高压级制冷剂质量流量（由中间冷却器热平衡确定）质量平衡：qm,G=qm,D+qm6=qm6+qm7qm7=qm,D能量平衡：qm,Dh2+qm,Dh5+(qmG-m,D)h6=qm,Gh3+qm,Dh7；qm,G=qm,D(h2﹣h7)/(h3﹣h6)kg/s⑧高压级压缩机轴功率：Pk，G=qm,GWG/ηk,Gkw⑨高压级输气量：实际:qvs,G=qm,Gv3m3/s；理论:qvh,G=qvs,G/λGm3/s(λG等于相同压力下单级压缩的容积效率)⑩性能系数：理论循环：COP=Ø0/（qm,GWG+qm,DWD）；实际循环：COPs=Ø0/（qm,GWG/ηk,G+qm,DWD/ηk,D）多级制冷循环能量分析-8-4多级离心压缩制冷循环5结论通过本文的介绍可知，多级蒸汽压缩制冷循环较之前所学的单级蒸汽压缩制冷要复杂些，·但多级压缩制冷可以提供多种不同温度下的制冷量，更适合化工生产中需要各种温度下的冷量[3]。6参考文献[1]施云海等.化工热力学.上海：华东理工大学出版社，2007..[2]朱自强，吴有庭.化工热力学.第三版北京：化学工业出版社，2010.[3]陈钟秀，顾飞燕，胡望明等.化工热力学.第三版北京：化学工业出版社，2011.