2.1　雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷

2.1.1　采用雙級(jí)壓縮的原因

對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮式制冷循環(huán)來(lái)說(shuō)，當(dāng)冷凝壓力一定時(shí)，要想達(dá)到較低的蒸發(fā)溫度，其蒸發(fā)壓力也會(huì)隨之降低，這使得壓縮機(jī)的壓縮比（壓縮比是指氣體壓縮后的絕對(duì)壓力與壓縮前的絕對(duì)壓力之比，在制冷機(jī)中常以冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比代替）增大，而壓縮比增大產(chǎn)生的問(wèn)題有：

①節(jié)流損失和過(guò)熱損失增加，制冷系數(shù)降低。當(dāng)蒸發(fā)溫度由t₀降到t'₀時(shí)，進(jìn)入蒸發(fā)器的狀態(tài)點(diǎn)由點(diǎn)4變?yōu)辄c(diǎn)4'，如圖2-1（蒸發(fā)溫度降低對(duì)單級(jí)制冷循環(huán)的影響）所示，干度增大；吸氣狀態(tài)點(diǎn)由點(diǎn)1變?yōu)辄c(diǎn)1'，吸氣比容增加；單位質(zhì)量制冷量和單位容積制冷量減少，單位質(zhì)量壓縮功也增加，制冷循環(huán)的制冷系數(shù)降低。

②壓縮機(jī)的排氣溫度升高。壓縮機(jī)的排氣溫度升高，壓縮機(jī)的氣缸壁溫度隨之上升。吸入蒸氣的溫度升高，比容增加，吸氣量減少。同時(shí)，當(dāng)排氣溫度升高會(huì)惡化潤(rùn)滑油的工作條件，降低潤(rùn)滑油的黏度，甚至使?jié)櫥土呀?，影響壓縮機(jī)的正常工作，損壞壓縮機(jī)的部件。對(duì)于不同制冷劑，壓縮機(jī)都有最高排氣溫度限制：R717<140℃，R22<115℃。

③壓縮機(jī)的容積效率下降。壓縮比增大，導(dǎo)致壓縮機(jī)容積效率減小，如當(dāng)壓縮比達(dá)到20左右時(shí)，往復(fù)式壓縮機(jī)的容積效率接近0（即不吸氣）。此時(shí)，壓縮機(jī)的氣缸中不再吸入新的制冷劑蒸氣，只是氣缸余隙容積中殘留的制冷劑壓縮與膨脹，制冷量為零。所以，用單級(jí)壓縮循環(huán)所能達(dá)到的最低溫度是有一定限制的，不同制冷劑的最低蒸發(fā)溫度見表2-1。

綜合上述原因，單級(jí)制冷壓縮機(jī)所能達(dá)到的最低蒸發(fā)溫度是有限制的，要想獲得更低的溫度，就需要采用多級(jí)壓縮。采用多級(jí)壓縮可以從根本上改善制冷循環(huán)的性能指標(biāo)，多級(jí)壓縮制冷循環(huán)的基本特點(diǎn)是分級(jí)壓縮并進(jìn)行中間冷卻。采用多級(jí)壓縮后，每一級(jí)的壓力比減小，這樣就會(huì)提高壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)和指示效率，同時(shí)由于排氣溫度降低，潤(rùn)滑情況有了很大改善，保障了壓縮機(jī)的運(yùn)行安全。從理論上講，級(jí)數(shù)越多，節(jié)省的功也越多，制冷系數(shù)也就越大。如果是無(wú)窮級(jí)數(shù)，則整個(gè)壓縮過(guò)程越接近等溫壓縮。然而，實(shí)際上并不采用過(guò)多的級(jí)數(shù)，因?yàn)槊吭黾右患?jí)都需要增添設(shè)備，提高成本，也提高了技術(shù)復(fù)雜性。另外，由于壓縮機(jī)不能保持很低的蒸發(fā)壓力，在應(yīng)用中溫制冷劑時(shí)，三級(jí)壓縮循環(huán)的蒸發(fā)溫度范圍與雙級(jí)壓縮循環(huán)相差不大，所以制冷循環(huán)中采用三級(jí)壓縮循環(huán)很少，一般采用雙級(jí)壓縮循環(huán)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)可知：只有當(dāng)氨制冷系統(tǒng)壓縮比≥8時(shí)；氟利昂制冷系統(tǒng)壓縮比≥10時(shí)，采用雙級(jí)壓縮較單級(jí)壓縮更為經(jīng)濟(jì)合理。

2.1.2　雙級(jí)壓縮的工作原理

雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)，是指來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑蒸氣要經(jīng)過(guò)低壓與高壓壓縮機(jī)兩次壓縮后，才進(jìn)入冷凝器，它的實(shí)質(zhì)是壓縮過(guò)程分兩階段進(jìn)行：蒸發(fā)壓力→中間壓力→冷凝壓力。在兩次壓縮過(guò)程中間往往設(shè)置中間冷卻器，對(duì)低壓級(jí)壓縮機(jī)的排氣進(jìn)行冷卻，從而降低高壓級(jí)壓縮機(jī)的吸氣溫度。

雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)可以是由兩臺(tái)單級(jí)壓縮機(jī)組成的雙機(jī)雙級(jí)系統(tǒng)（其中一臺(tái)為低壓級(jí)壓縮機(jī)，另一臺(tái)為高壓級(jí)壓縮機(jī)）；也可以是由一臺(tái)雙級(jí)壓縮機(jī)組成的單機(jī)雙級(jí)系統(tǒng)，其中一個(gè)或兩個(gè)氣缸作為高壓缸，其余幾個(gè)氣缸作為低壓缸，其高、低壓氣缸輸氣量比一般為1∶3或1∶2。

中間冷卻方式根據(jù)進(jìn)入高壓壓縮機(jī)的狀態(tài)可以分為中間完全冷卻和中間不完全冷卻。中間完全冷卻是指將低壓級(jí)的排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣；中間不完全冷卻是指未將排氣冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣，即進(jìn)入高壓壓縮機(jī)的為中間壓力下的過(guò)熱蒸氣。采用哪一種中間冷卻方式與制冷劑的種類有關(guān)。對(duì)于采用回?zé)嵫h(huán)制冷系數(shù)提高的工質(zhì)應(yīng)用中間不完全冷卻循環(huán)（高壓級(jí)吸入的是過(guò)熱蒸氣）比較有利，如 R502、R290；對(duì)于采用回?zé)嵫h(huán)制冷系數(shù)下降的工質(zhì)采用中間完全冷卻循環(huán)（高壓級(jí)吸入的是飽和蒸氣），如 NH₃、R134a；R22在雙級(jí)壓縮循環(huán)中可以采用中間完全冷卻循環(huán)，也可以采用中間不完全冷卻循環(huán)，小型的兩級(jí)壓縮機(jī)組，為使系統(tǒng)和設(shè)備簡(jiǎn)化起見，通常多采用中間不完全冷卻循環(huán)。

根據(jù)制冷劑液體從冷凝器到蒸發(fā)器之間經(jīng)歷的節(jié)流個(gè)數(shù)可以分為一級(jí)節(jié)流和二級(jí)節(jié)流。一級(jí)節(jié)流是指供液的制冷劑液體直接由冷凝壓力節(jié)流至蒸發(fā)壓力；二級(jí)節(jié)流是指冷凝器流出的制冷劑液體先經(jīng)過(guò)節(jié)流閥一級(jí)節(jié)流降壓至中間壓力，然后再由中間壓力通過(guò)另外一個(gè)節(jié)流閥二級(jí)節(jié)流降壓至蒸發(fā)壓力。采用兩級(jí)節(jié)流循環(huán)，增加單位質(zhì)量制冷量，耗功相同，制冷系數(shù)提高。實(shí)際工程應(yīng)用中采用兩級(jí)節(jié)流時(shí)，中間冷卻器應(yīng)靠近蒸發(fā)器。因?yàn)閺闹虚g冷卻器中出來(lái)的液體是飽和液體，流動(dòng)中有阻力損失，會(huì)產(chǎn)生閃發(fā)氣體，減小進(jìn)入膨脹閥的液體量，會(huì)存在供液不足的現(xiàn)象。因此，一級(jí)節(jié)流應(yīng)用較多。

氨雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)一般采用一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻的雙級(jí)壓縮，而氟利昂制冷系統(tǒng)常采用一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻的雙級(jí)壓縮。

2.1.3　一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)

（1）工作過(guò)程

圖2-2為一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)圖和壓焓圖，它與單級(jí)壓縮制冷循環(huán)流程的主要區(qū)別是高壓壓縮機(jī)與低壓壓縮機(jī)的質(zhì)量流量不相同，除此之外設(shè)備還增設(shè)了節(jié)流閥和中間冷卻器。

如圖2-2（a）所示，蒸發(fā)器里的制冷劑液體低壓沸騰，制冷并氣化為狀態(tài)1的飽和蒸氣，進(jìn)入低壓壓縮機(jī)，在低壓壓縮機(jī)進(jìn)行一次壓縮，壓縮到中間壓力下的制冷劑過(guò)熱蒸氣即狀態(tài)2后進(jìn)入到中間冷卻器，在中間冷卻器中冷卻到中間壓力下的飽和蒸氣3，再次進(jìn)入到高壓壓縮機(jī)中進(jìn)行二次壓縮，當(dāng)壓力達(dá)到冷凝壓力即過(guò)熱狀態(tài)點(diǎn)4時(shí)，送入到冷凝器進(jìn)行冷凝，冷凝后的過(guò)冷制冷劑液體或飽和

制冷劑液體5分為兩路，主路的制冷劑液體經(jīng)過(guò)中間冷卻器進(jìn)行再冷成為狀態(tài)點(diǎn)7，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥降壓到蒸發(fā)壓力即為狀態(tài)點(diǎn)8，再進(jìn)入蒸發(fā)器完成主路循環(huán)，輔路的制冷劑液體經(jīng)過(guò)節(jié)流閥降壓到中間壓力即為狀態(tài)點(diǎn)6后進(jìn)入中間冷卻器，根據(jù)熱平衡原理該中間壓力下的制冷劑濕蒸氣吸熱后成為中間壓力下的飽和蒸氣，與從低壓壓縮機(jī)過(guò)來(lái)的過(guò)熱蒸氣冷卻后的飽和蒸氣混合后為狀態(tài)點(diǎn)3，共同送入高壓壓縮機(jī)。

該循環(huán)過(guò)程中各狀態(tài)點(diǎn)在p-h圖上的表示如圖2-2（b）所示，圖中1-2為低壓壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程，2-3為低壓壓縮機(jī)排氣在中間冷卻器里的冷卻過(guò)程，3-4為高壓壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程，4-5為冷凝器中的冷凝過(guò)程。從5點(diǎn)開始分為兩路：5-6為質(zhì)量流量M_Rg-M_Rd的制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥1的節(jié)流過(guò)程，6-3為這部分制冷劑在中間冷卻器中的蒸發(fā)吸熱過(guò)程；5-7為質(zhì)量流量M_Rd的制冷劑在中間冷卻器盤管內(nèi)的冷卻過(guò)程，7-8為這部分制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥2的節(jié)流過(guò)程，8-1為它們?cè)谡舭l(fā)器中的吸熱蒸發(fā)過(guò)程。

（2）熱力計(jì)算

循環(huán)的熱力計(jì)算是進(jìn)行制冷機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和選型設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。進(jìn)行雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)熱力計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)選擇制冷劑及循環(huán)形式，然后確定一些主要工況參數(shù)，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和一定的計(jì)算步驟確定其他工況參數(shù)，再在p-h圖上畫出循環(huán)曲線，確定狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。

確定循環(huán)的工作參數(shù)就是要確定冷凝溫度和壓力、蒸發(fā)溫度和壓力、中間溫度和中間壓力、出中間冷卻器的溫度等。冷凝溫度和蒸發(fā)溫度是根據(jù)環(huán)境介質(zhì)的溫度和用戶要求，以及換熱器的傳熱溫差來(lái)確定的，方法同單級(jí)壓縮制冷。中間溫度的確定，是兩級(jí)壓縮特有的問(wèn)題，在后面單獨(dú)講述。氨系統(tǒng)中，當(dāng)中間溫度確定后，高壓氨液通過(guò)中間冷卻器后的溫度比中間溫度高5～8℃，即盤管的端部溫差Δt一般取5～8℃。

當(dāng)中間壓力和過(guò)冷溫度確定后，一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)就可以在p-h上繪制出來(lái)，各個(gè)狀態(tài)點(diǎn)及其參數(shù)也就確定下來(lái)了。

①單位質(zhì)量制冷量：

q₀=h₁-h₈　?。╧J/kg）　?。?-1）

②低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量：

　?。?-2）

③低壓級(jí)制冷劑的體積流量：

V_rd=M_rdv₁　?。╩³/s）　?。?-3）

④高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量：流經(jīng)各設(shè)備的制冷劑流量并不都相等，高壓壓縮機(jī)的質(zhì)量流量大于低壓壓縮機(jī)的質(zhì)量流量，以中間冷卻器為研究對(duì)象即下圖2-3虛線所包圍的區(qū)域建立熱平衡方程式，中間冷卻器可設(shè)有液體冷卻盤管，使來(lái)自冷凝器的高壓液體獲得較大的再冷度，既有節(jié)能作用，又有利于制冷系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

　　根據(jù)熱平衡方程，由表2-2可得：

（M_rg-M_rd）（h₃-h₆）=M_rd（h₅-h₇）+M_rd（h₂-h₃）

即：

　?。?-4）

由上式可以看出高壓壓縮機(jī)的質(zhì)量流量大于低壓壓縮機(jī)的質(zhì)量流量，同時(shí)，低壓壓縮機(jī)的質(zhì)量流量將隨狀態(tài)點(diǎn)7制冷劑過(guò)冷度的增加而減少。

⑤高壓級(jí)制冷劑的體積流量：

V_rg=M_rgv₃　?。╩³/s）　?。?-5）

⑥冷凝器熱負(fù)荷：

?_k=M_rg（h₄-h₅）　　（kW）　　（2-6）

⑦低壓級(jí)理論耗功率：

P_thd=M_rd（h₂-h₁）　?。╧W）　?。?-7）

⑧高壓級(jí)理論耗功率：

P_thg=M_rg（h₄-h₃）　　（kW）　　（2-8）

⑨制冷系數(shù)：

　?。?-9a）

化簡(jiǎn)得：

　?。?-9b）

2.1.4　一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)

（1）工作過(guò)程

圖2-4（a）為一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)圖，它與一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)的主要區(qū)別為低壓壓縮機(jī)排出的中間壓力下的過(guò)熱蒸氣（狀態(tài)點(diǎn)2）不再進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻，而直接與來(lái)自中間冷卻器的飽和蒸氣（狀態(tài)點(diǎn)3'）相混合成中間壓力下的過(guò)熱蒸氣，再進(jìn)入高壓壓縮機(jī)進(jìn)行二次壓縮。同時(shí)，為了提高低壓壓縮機(jī)的吸氣過(guò)熱度，在蒸發(fā)器的出口和中間冷卻器的出口處設(shè)置了回?zé)釤峤粨Q器，使流出蒸發(fā)器的低溫蒸氣由t₀升高到t₁，流出中間冷卻器的過(guò)冷制冷劑液體（狀態(tài)點(diǎn)7）在回?zé)崞髦羞M(jìn)一步冷卻降溫到狀態(tài)點(diǎn)8。

該循環(huán)過(guò)程中各狀態(tài)點(diǎn)在p-h圖上的表示如圖2-4（b）所示，圖中1-2為低壓壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程，3'-3與2-3分別為出中間冷卻器的飽和蒸氣和出低壓壓縮機(jī)的過(guò)熱蒸氣的混合過(guò)程，3-4為高壓壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程，4-5為冷凝器中的冷凝過(guò)程。從5點(diǎn)

開始分為兩路：5-6為質(zhì)量流量M_Rg-M_Rd的制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥1的節(jié)流過(guò)程，6-3'為這部分制冷劑在中間冷卻器中的蒸發(fā)吸熱過(guò)程；5-7為質(zhì)量流量M_Rd的制冷劑在中間冷卻器盤管內(nèi)的冷卻過(guò)程，7-8為這部分制冷劑過(guò)冷液體進(jìn)入回?zé)崞鞣艧徇^(guò)程，8-9為經(jīng)過(guò)膨脹閥2的節(jié)流過(guò)程，9-0為制冷劑液體在蒸發(fā)器中的吸熱蒸發(fā)過(guò)程，0-1為飽和蒸氣在回?zé)崞鞯脑贌徇^(guò)程。

（2）熱力計(jì)算

一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻的熱力計(jì)算與一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻有部分區(qū)別，從制冷劑的選取到工作參數(shù)的確定都需要不同考慮。對(duì)于不完全冷卻的工作參數(shù)還需要確定混合后進(jìn)入高壓壓縮機(jī)的狀態(tài)點(diǎn)3和出回?zé)崞鞯闹评鋭┮后w的狀態(tài)點(diǎn)8。

低壓壓縮機(jī)吸入蒸氣的溫度t₁為

t₁=t₀+Δt'　?。ā妫　。?-10）

式中　Δt'——低壓壓縮機(jī)吸入蒸氣的過(guò)熱度，℃。

再根據(jù)過(guò)熱器熱平衡方程式，可以求得狀態(tài)點(diǎn)8的焓值h₈

h₁-h₀=h₇-h₈

即：

h₈=h₇-（h₁-h₀）　?。╧J/kg）　　（2-11）

高壓壓縮機(jī)吸入的蒸氣（狀態(tài)點(diǎn)3）由來(lái)自中間冷卻的飽和蒸氣3'和低壓壓縮機(jī)排出的過(guò)熱蒸氣2混合而成，根據(jù)氣體混合前后的熱平衡關(guān)系，可求得高壓壓縮機(jī)的吸氣狀態(tài)點(diǎn)3的焓值h₃，即

h₂M_rd+h_3'（M_rg-M_rd）=h₃M_rg

可得：

　　（2-12）

當(dāng)參數(shù)確定后，一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)就可以在p-h上繪制出來(lái)，各個(gè)狀態(tài)點(diǎn)及其參數(shù)也就確定下來(lái)了。

①單位質(zhì)量制冷量：

q₀=h₀-h₉　?。╧J/kg）　　（2-13）

②高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量：以中間冷卻器為研究對(duì)象即下圖2-5虛線所包圍的區(qū)域建立熱平衡方程式。

根據(jù)熱平衡方程，由表2-3可得：

（M_rg-M_rd）（h_3'-h₆）=M_rd（h₅-h₇）

即：

　?。?-14）

代入公式，可得

　?。?-15）

③制冷系數(shù)：

　?。?-16a）

簡(jiǎn)化得：

　?。?-16b）

中間不完全冷卻循環(huán)的制冷系數(shù)要比中間完全冷卻循環(huán)的制冷系數(shù)小。

以上介紹為一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻和中間不完全冷卻系統(tǒng)的理論工作循環(huán)，雙級(jí)蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的組成和工作都較為復(fù)雜。圖2-6是雙級(jí)壓縮氨制冷機(jī)的實(shí)際系統(tǒng)圖，大家可結(jié)合之前所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析。

2.1.5　循環(huán)工作參數(shù)的確定

（1）容積比的選擇

壓縮機(jī)的容積比是指高低壓壓縮機(jī)理論輸氣量的比值：

　?。?-17）

式中　V_hg——高壓級(jí)理論輸氣量，m³/s；

V_hd——低壓級(jí)理論輸氣量，m³/s；

M_rg——高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量，kg/s；

M_rd——壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量，kg/s；

v_g——高壓級(jí)吸氣比體積，m³/kg；

v_d——低壓級(jí)吸氣比體積，m³/kg；

λ_g——高壓級(jí)輸氣系數(shù)；

λ_d——低壓級(jí)輸氣系數(shù)。

根據(jù)我國(guó)冷藏庫(kù)的生產(chǎn)實(shí)踐，當(dāng)蒸發(fā)溫度t₀=-28～-40℃范圍內(nèi)時(shí)，容積比的值通常取0.33～0.5之間，即V_hg∶V_hd=（1∶3）～（1∶2）。合理容積比的選擇還應(yīng)結(jié)合考慮其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，配組雙級(jí)壓縮機(jī)的容積比可以有較大的選擇余地。如果采用單機(jī)雙級(jí)壓縮機(jī)，則它的容積比是既定的，容積比的值通常只有1∶3和1∶2兩種。

（2）中間壓力的確定

1）選配壓縮機(jī)時(shí)中間壓力的確定

中間壓力的確定以獲取最大制冷系數(shù)為原則，以這種原則確定的中間壓力稱之為最佳中間壓力（在工程設(shè)計(jì)時(shí)，可通過(guò)選擇幾個(gè)中間壓力進(jìn)行試算以確定最優(yōu)值）。

步驟：根據(jù)確定的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力，按照求得一個(gè)近似值；在該P_m值的上下按一定間隔選取若干個(gè)中間溫度值；對(duì)每一個(gè)中間溫度進(jìn)行熱力計(jì)算，求得該循環(huán)下的制冷系數(shù)；繪制ε=f（t_m）曲線，找到制冷系數(shù)最大值，由該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的中間溫度即為循環(huán)的最佳中間溫度（即最佳中間壓力），如圖2-7（a）所示。

上述方法選擇的最佳中間壓力，理論上是精確的，但比較煩瑣，常采用經(jīng)驗(yàn)公式：

①比例中項(xiàng)公式法：

　?。?-18）

②拉塞經(jīng)驗(yàn)公式法：

對(duì)于兩級(jí)氨制冷循環(huán)：

t_m=0.4t_k+0.6t₀+3　?。ā妫　。?-19）

式中，t_m、t_k和t₀分別表示中間溫度、冷凝溫度和蒸發(fā)溫度，單位均為℃。上式不只適用于氨，在-40～40℃溫度范圍內(nèi)，對(duì)于R12也能得到滿意的結(jié)果。

2）既定壓縮機(jī)時(shí)中間壓力的確定

已經(jīng)選定壓縮機(jī)，此時(shí)高、低壓級(jí)的容積比已確定，這時(shí)可采用容積比插入法求出中間壓力。

步驟：按一定間隔選擇若干個(gè)中間溫度t_m，按所選溫度分別進(jìn)行循環(huán)的熱力計(jì)算，求出不同中間溫度下的理論輸氣量的比值ξ；繪制ξ=f（t_m）曲線，并在圖上畫一條等于給定ξ值的水平線，此線與曲線的交點(diǎn)即為所求中間溫度（即中間壓力），如圖2-7（b）所示。用這種方法確定的中間壓力不一定是循環(huán)的最佳中間壓力。

例2-1　某冷庫(kù)在擴(kuò)建中需要增加一套兩級(jí)壓縮制冷機(jī)，工作條件如下：制冷量Q₀=150kW，制冷劑為R717，冷凝溫度t_k=40℃無(wú)過(guò)冷，蒸發(fā)溫度t₀=-40℃，管路有害過(guò)熱Δt=5℃。試進(jìn)行熱力計(jì)算并選配適宜的壓縮機(jī)。

解　

（1）循環(huán)形式

工質(zhì)是氨，所以選用一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)。

（2）將循環(huán)表示在壓焓圖上（圖2-8）

（3）根據(jù)給定的條件確定工作參數(shù)

p_k=1.557MPa

p₀=0.0716MPa

h₅=390.247kJ/kg

h₁=1405.887kJ/kg

h_1'=1418kJ/kg

v_1'=1.58m³/kg

（4）確定中間溫度和壓力

查得t_m'=-6.5℃

在-6.5℃上下取若干個(gè)數(shù)值，-2℃、-4℃、-6℃、-8℃、-10℃，分別計(jì)算ε₀，取中間冷卻器的端部溫差t₇-t_m=3℃，按制冷系數(shù)最大確定中間溫度（表2-4）。

　　

可見制冷系數(shù)在-4～-6℃最大。取t_m=-5℃，p_m=0.355MPa。各狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)為：

（5）熱力計(jì)算

①單位質(zhì)量制冷量：

q₀=h₁-h₇=1125.28 （kJ/kg）

②低壓級(jí)單位理論壓縮功：

w_0d=h₂-h_1'=219.89 （kJ/kg）

③低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量：

M_rd=?₀/q₀=0.1234 （kg/s）

④低壓級(jí)壓縮機(jī)理論輸氣量：

V_hd=M_rdv_1'/λ_d=0.3 （m³/s）

⑤低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論功率：

P_thd=M_rdw_od=27.13 （kW）

⑥低壓級(jí)壓縮機(jī)的指示功率：

P_id=P_thd/η_id=32.69 （kW）（取η_id=0.83）

⑦低壓級(jí)壓縮機(jī)的軸功率：

P_ed=P_id/η_md=40.5　?。╧W）（取η_md=0.67）

⑧低壓級(jí)壓縮機(jī)的排氣焓值：

h_2s=h₁+w_0d/η_id=1682.96 （kJ/kg）

⑨高壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量：

⑩高壓級(jí)單位理論壓縮功：

w_0g=h₄-h₃=219.83 （kJ/kg）

高壓級(jí)壓縮機(jī)理論輸氣量：

V_hg=M_rgv₃/λ_g=0.082 （m³/s）

高壓機(jī)壓縮機(jī)的理論功率：

P_thg=M_rgw_0g=38 （kW）

高壓機(jī)壓縮機(jī)的指示功率：

P_ig=P_thg/η_ig=44.7 （kW）（取η_ig=0.85）

高壓級(jí)壓縮機(jī)的軸功率：

P_eg=P_ig/η_mg=54.3 （kW）（取η_mg=0.70）

高壓級(jí)壓縮機(jī)的排氣焓值：

h_4s=h₃+w_0g/η_ig=1711.16 （kJ/kg）

理論制冷系數(shù)：

高低壓容積比：

冷凝器的熱負(fù)荷：

?_k=M_rg（h_4s-h₅）=228.5 （kW）

實(shí)際制冷系數(shù)：

（6）選配壓縮機(jī)

由V_hg=0.082m³/s查壓縮機(jī)樣本，選擇12.54A（4AV12.5），理論輸氣量為0.079m³/s；V_hd=0.3m³/s查壓縮機(jī)樣本，選擇178A（8AS17），理論輸氣量為0.304m³/s。