多級壓縮制冷多級離心壓縮制冷循環(huán)

如圖2為多級離心壓縮制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖和循環(huán)圖，多級離心壓縮制冷是二級壓縮制冷的復(fù)雜版。

多級壓縮制冷定義

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兩次壓縮后，才進入冷凝器。可以在兩次壓縮中間設(shè)置中間冷卻器。兩級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)可以是由兩臺壓縮機組成的雙機（其中一臺為低壓級壓縮機，另一臺為高壓級壓縮機）兩級系統(tǒng)，也可以是由一臺壓縮機組成的單機兩級系統(tǒng)，其中一個或兩個汽缸作為高壓缸，其余幾個汽缸作為低壓缸，其高、低壓汽缸數(shù)量比一般為1:3或1:2 。

多級壓縮制冷基本類型

雙級壓縮制冷循環(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：

1.一次節(jié)流、中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)

2.一次節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)

3.一次節(jié)流、中間完全不冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)

4.兩次節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)

5.兩次節(jié)流、中間完全冷卻兩級壓縮制冷循環(huán)

多級壓縮制冷具體介紹

（1）一次節(jié)流是指向蒸發(fā)器供液的制冷劑液體直接由冷凝壓力節(jié)流至蒸發(fā)壓力的節(jié)流過程。

（2）二次節(jié)流是指向蒸發(fā)器供液的制冷劑液體先由中間冷卻器前的節(jié)流器從冷凝壓力節(jié)流至中間壓力，再由蒸發(fā)器前的節(jié)流器將中間壓力下的制冷劑液體節(jié)流至蒸發(fā)壓力的過程。

（3）中間完全冷卻:是指在中間冷卻過程中，將低壓級排出的過熱蒸氣等壓冷卻到中間壓力下干飽和蒸氣的冷卻過程。

（4）中間不完全冷卻:是指在中間冷卻過程中，將低壓級排出的過熱蒸氣等壓冷卻降低溫度而未達到干飽和狀態(tài)的冷卻過程。

（5）中間完全不冷卻：是指在兩級壓縮循環(huán)中不采用中間冷卻的方式。

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)。除此，節(jié)流方式的確定于制冷壓縮機的種類及制冷系統(tǒng)冷負荷的穩(wěn)定性有關(guān)。

多級壓縮制冷一級節(jié)流中間完全冷卻

這個系統(tǒng)的特點是采用盤管式中間冷卻器。它既有兩級節(jié)流的減少節(jié)流損失效果，又起到對低壓級排氣完全冷卻的作用。

其工作過程是：

在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的低壓低溫制冷劑蒸氣（狀態(tài)1），被低壓壓縮機吸入并壓縮成中間壓力的過熱蒸氣（狀態(tài)2），然后進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（狀態(tài)3）。中壓干飽和蒸氣又被高壓壓縮機吸入并壓縮到冷凝壓力的過熱蒸氣（狀態(tài)4），隨后進入冷凝器被冷凝成制冷劑液體（狀態(tài)5）。然后分成兩路，一路經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后（狀態(tài)6）進入中間冷卻器，大部分液體從另一路進入中間冷卻器的盤管內(nèi)過冷（狀態(tài)7），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（狀態(tài)8），最后進入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)，產(chǎn)生冷效應(yīng)。

這種循環(huán)系統(tǒng)只適用于R717與R22的雙級制冷循環(huán)系統(tǒng)中。

多級壓縮制冷一次節(jié)流中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷

一次節(jié)流中間不完全冷卻的雙級循環(huán)，主要適用于氟利昂制冷裝置，采用回?zé)嵫h(huán)。這種循環(huán)系統(tǒng)的特點是：制冷劑主流先經(jīng)盤管式中間冷卻器過冷，再經(jīng)回?zé)崞鬟M一步冷卻；且低壓壓縮機的吸氣有較大的過熱度；此外，低壓級的排氣沒有完全冷卻到飽和狀態(tài)。

其工作過程為：從蒸發(fā)器出來的蒸汽被低壓壓縮機吸入，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行混合，使從低壓機排出的過熱蒸汽被冷卻后再進入高壓壓縮機，經(jīng)壓縮到冷凝壓力并進入冷凝器，冷凝后的高壓制冷劑液體進入了中冷器的蛇形盤管進行再冷卻，最后經(jīng)膨脹閥進入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)。

這種循環(huán)系統(tǒng)，只適用于R12或R22的雙級制冷循環(huán)系統(tǒng)中，而決不能用于氨的制冷系統(tǒng)中。

多級壓縮制冷一級節(jié)流中間完全不冷卻循環(huán)

所謂中間完全不冷卻是指在兩級壓縮循環(huán)中不采用中間冷卻的方式。

多級壓縮制冷二級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)

二級節(jié)流中間完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)的工作過程是：

來自蒸發(fā)器的制冷劑飽和蒸氣（狀態(tài)1點）被低壓級壓縮機吸入，并壓縮到中間壓力pm（狀態(tài)2點），排入中間冷卻器，被其中的制冷劑液體冷卻成為飽和蒸氣（狀態(tài)3點），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?，兩者一起進入壓縮機高壓級，再次被壓縮到冷凝壓力pk（狀態(tài)4點），進入冷凝器并冷凝成飽和液體（狀態(tài)5點），經(jīng)節(jié)流閥A降壓到中間壓力pm（狀態(tài)6點），并進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（狀態(tài)7點）則經(jīng)節(jié)流閥B節(jié)流到蒸發(fā)壓力p0（狀態(tài)8點），并進入蒸發(fā)器制取冷量，循環(huán)如此周而復(fù)始地進行。

二級節(jié)流中間完全冷卻的優(yōu)點是可以消除一級節(jié)流中間冷卻器盤管的傳熱溫差。因此，在其他參數(shù)相同時，循環(huán)的制冷系數(shù)比一級節(jié)流略高。它的缺點是當(dāng)壓縮機排氣中含油時，特別是對氨制冷機，會在中間冷卻器中積油，對活塞式、螺桿式制冷系統(tǒng)不太適宜，而較適宜于氨離心式制冷系統(tǒng)。

多級壓縮制冷二級節(jié)流中間不完全冷卻

這一循環(huán)適宜于氟利昂離心式制冷機。二級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)的系統(tǒng)原理圖和壓-焓圖如圖1所示。進入蒸發(fā)器的制冷劑先由節(jié)流閥A節(jié)流到狀態(tài)6，再由節(jié)流閥B節(jié)流到狀態(tài)8。進入壓縮機高壓級的制冷劑蒸氣系由中間冷卻器出來的狀態(tài)3'的飽和蒸氣和壓縮機低壓級排出的（狀態(tài)2）過熱蒸氣相混合，其狀態(tài)3為中間壓力下的過熱蒸氣。

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↑），于是就會產(chǎn)生以下許多問題。

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

2.壓縮機的單位制冷量和單位容積制冷量都大為降低。

3. 壓縮機的功耗增加，制冷系數(shù)下降。

4. 必須采用高著火點的潤滑油，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，增加了分油器的負荷，且降低了冷凝器的傳熱性能。

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，一般當(dāng)壓縮比≥8時，采用雙級壓縮較為經(jīng)濟合理。

以上分析可以看成是單級壓縮的局限性，另一原因就是采用多級壓縮的必要性和其特性決定。

多級壓縮制冷，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多次壓縮后，才進入冷凝器?？梢栽诙啻螇嚎s中間設(shè)置中間冷卻器。多級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)可以是由多臺壓縮機組成的多機（低壓級壓縮機和高壓級壓縮機）多級系統(tǒng)，也可以是由一臺壓縮機組成的單機多級系統(tǒng)，其中一個或多個汽缸作為高壓缸，其余幾個汽缸作為低壓缸。

多級泵系列很多，按照外觀不同分為：立式多級泵和臥式多級泵。

按照制材不同分為：不銹鋼多級泵、lg多級泵、da多級泵。

多級與單級的區(qū)別

1、多級泵是指有兩只或兩只以上葉輪的泵，最高揚程可以超過125米。

2、單級泵是指只有一只葉輪的泵，最高揚程只有125米。

lg多級泵、lg型多級泵、lg立式多級泵、da多級泵、md多級泵、多級泵系列

多級結(jié)晶器由Concast 提出，是為提高鑄坯拉速而產(chǎn)生的。多級結(jié)晶器是在結(jié)晶器出口下方鑄坯表面設(shè)置4塊帶有彈簧壓緊裝置的銅板，以加強對初離結(jié)晶器坯殼的支撐和冷卻，并通過設(shè)置在鑄坯角部的噴淋加強對坯角的冷卻。多級結(jié)晶器銅板靠彈簧支撐緊貼在鑄坯表面，確保冷卻均勻，拉坯阻力稍大些，但支撐、冷卻效果較好，主要應(yīng)用在小方坯連鑄機管式結(jié)晶器上。

多級結(jié)晶器能有效保護結(jié)晶器下方的薄坯殼，減少漏鋼危險，保證連鑄坯最佳冷卻。與足輥結(jié)構(gòu)相比，在對薄弱坯殼的支撐和對初離結(jié)晶器鑄坯冷卻的均勻性方面，都更具有優(yōu)越性，更有利于坯殼均勻生長 。