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什么是复叠式冷冻机组?

发布时间:2021-02-04      点击次数:122

  什么是复叠式冷冻机组?

  从以下二个方面说明什么是复叠式冷冻机组:

  一、复叠式冷冻机组原理组成

  复叠式冷冻机组是由两个或两个以上独立的制冷循环组成,分别被称为高温循环和低温循环。在各单独的制冷系统中充有不同性质的制冷剂,高温循环通常采用中温制冷剂,低温循环中通常采用低温制冷剂。每一循环均可采用单级或双级压缩制冷循环。这两个部分通过一个冷凝蒸发器起来,它即是低温循环的冷凝器,也是高温循环的蒸发器,即高温循环中制冷剂的蒸发用来冷凝低温循环中的制冷剂。这样,低度温循环吸收的热量(制冷量)传给高温循环的制冷剂,高温循环的制冷剂再将热量传给环境介质。

  复叠式冷冻机组有二元复叠和三元复叠。二元复叠式冷冻机组温度范围在-40度至-90度,三元复叠式冷冻机组温度范围在-90度至-120度。

  二、采用复叠式制冷的原因:

  1、蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点,否则制冷剂无法进行循环。当制冷循环的蒸发温度,低于该制冷剂凝固点时,制冷剂就会凝固而无法流动,从而失去循环流动的特性。例如:R717的凝固点是-77.7℃,R717制冷循环的极限温度是-77.7℃;

  2、蒸发温度很低时,一般制冷剂蒸发压力很低,比体积很大,所以制冷剂单位容积制冷量很小,这样使压缩机尺寸过于庞大。如常用的制冷剂R22、R17,在t k =40℃,t 0 = -70℃时,它们的单位容积制冷量分别只有当t k =40℃,t 0 = -15℃时的6.9%、和5.2%。而且过低的蒸发压力还增加空气渗入制冷剂系统的可能性,同时由于级间的压力增大,使压缩机的输气系统减小,系统的运行性能下降,也对安装中系统的密封性要求很高;

  3、低温制冷剂大多是有机物质,凝固点低,如R13的凝固点在 -180℃,并且低饱和温度气化时,对制冷循环的吸气性能影响较小。但低温制冷剂的临界点低,如R13的临界点为28.8℃,临界压力为3.861MPa,当t k >=28.8℃时,R13的冷凝压力不仅高而且超出临界压力,所以在一般情况下,低温制冷剂不能像高温、中温制冷剂那样用水、空气等普通冷却介质来完成冷却冷凝过程。

  4、对于活塞式压缩机,由于气阀的特性,当吸气压力低于15kPa时,气阀将因气缸内外压差过小而无法开启。因此使用活塞式压缩机的循环能达到的温度只能是与15kPa相对应的饱和蒸气温度。如果要达到更低的蒸发压力,即便级数再多也无能为力。若改用沸点低的制冷剂,虽然蒸发压力可不低于15kPa,但其冷凝压力太高,接近临界压力,此时循环节流损失很大。例如:t 0 = -100℃时,R13的冷凝压力为p 0 = 0.0332MPa,但同时它的冷凝压力却太高,当t k =30℃时,R13已经达到超临界状态,因此单一的低温制冷剂的多级循环仍然不行。 为了解决上述的问题,采用了两种制冷剂的复叠式乙二醇冷冻机制冷循环。

 

  复叠式冷冻机组用于工业或实验中需要超低温冷源的工艺,如:反应釜、新能源等。

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