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    為什么要用復疊式制冷機組來進行制冷?

    更新時間:2021-07-19      點擊次數:2063
       復疊式制冷機組是由兩個或兩個以上獨立的制冷循環組成,分別被稱為高溫循環和低溫循環。在各單獨的制冷系統中充有不同性質的制冷劑,高溫循環通常采用中溫制冷劑,低溫循環中通常采用低溫制冷劑。每一循環均可采用單級或雙級壓縮制冷循環。
     
      這兩個部分通過一個冷凝蒸發器聯系起來,它即是低溫循環的冷凝器,也是高溫循環的蒸發器,即高溫循環中制冷劑的蒸發用來冷凝低溫循環中的制冷劑。
     
      這樣,低度溫循環吸收的熱量(制冷量)傳給高溫循環的制冷劑,高溫循環的制冷劑再將熱量傳給環境介質。
     
      采用復疊式制冷的原因:
     
      1、蒸發溫度必須高于制冷劑的凝固點,否則制冷劑無法進行循環。當制冷循環的蒸發溫度,低于該制冷劑凝固點時,制冷劑就會凝固而無法流動,從而失去循環流動的特性。例如:R717的凝固點是-77.7℃,R717制冷循環的極限溫度是-77.7℃;
     
      2、蒸發溫度很低時,一般制冷劑蒸發壓力很低,比體積很大,所以制冷劑單位容積制冷量很小,這樣使壓縮機尺寸過于龐大。如常用的制冷劑R22、R17,在tk=40℃,t0=-70℃時,它們的單位容積制冷量分別只有當tk=40℃,t0=-15℃時的6.9%、和5.2%。而且過低的蒸發壓力還增加空氣滲入制冷劑系統的可能性,同時由于級間的壓力增大,使壓縮機的輸氣系統減小,系統的運行性能下降,也對安裝中系統的密封性要求很高;
     
      3、低溫制冷劑大多是有機物質,凝固點低,如R13的凝固點在-180℃,并且低飽和溫度氣化時,對制冷循環的吸氣性能影響較小。
     
      但低溫制冷劑的臨界點低,如R13的臨界點為28.8℃,臨界壓力為3.861MPa,當tk>=28.8℃時,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來完成冷卻冷凝過程。
     
      4、對于活塞式壓縮機,由于氣閥的特性,當吸氣壓力低于15kPa時,氣閥將因氣缸內外壓差過小而無法開啟。因此使用活塞式壓縮機的循環能達到的溫度只能是與15kPa相對應的飽和蒸氣溫度。如果要達到更低的蒸發壓力,即便級數再多也無能為力。若改用沸點低的制冷劑,雖然蒸發壓力可不低于15kPa,但其冷凝壓力太高,接近臨界壓力,此時循環節流損失很大。
     
      例如:t0=-100℃時,R13的冷凝壓力為p0=0.0332MPa,但同時它的冷凝壓力卻太高,當tk=30℃時,R13已經達到超臨界狀態,因此單一的低溫制冷劑的多級循環仍然不行。為了解決上述的問題,采用了兩種制冷劑的復疊式乙二醇冷凍機制冷循環。
     
      復疊式制冷機組是可以提供超低溫冷源的,用于工業或實驗需要超低溫冷源控溫的工藝,如反應釜、新能源等控溫。
     
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