120 蒸气压缩式制冷热泵-多级循环

120 蒸气压缩式制冷热泵-多级循环

     ●背景

    当装置的热侧温度和冷侧温度之差较大时(如需要制冷-50℃左右的低温冷库,或制取45℃热水而环境空气温度为-25℃的空气源热泵热水器等),可采用的方案之一是多级循环结构流程,多级循环中最常用的是两级循环。

      ●两级循环流程

    两级循环也有多种结构流程,一种基于两级压缩、两级膨胀的典型流程如下图所示(其他结构流程可参见《热泵技术手册》第1版第16.3节)。

       上图循环在温-熵图上的表示如下图所示。

    图中高压压缩机排出的工质经冷凝器冷凝为液态,经高压膨胀阀后变为工质湿蒸气进入闪蒸器,在闪蒸器中,工质湿蒸气中的饱和气与饱和液分离;饱和气进入高压压缩机的吸气口,与低压压缩机排出的工质过热蒸气混合后一同进入高压压缩机;闪蒸器中的工质饱和液则经低压膨胀阀后进入蒸发器吸热制冷,出蒸发器时变为低压低温气态工质进入低压压缩机。

    ●两级循环的实现方式

    两级压缩的实现方式主要有三种:一是采用两个独立压缩机,一个作为低压压缩机,另一个作为高压压缩机;二是两个压缩机腔封装在一个壳体内,一个压缩腔进行低压压缩,另一个压缩腔进行高压压缩,但从外观看,只是一台压缩机;三是对螺杆式、涡旋式等型式的压缩机,可在压缩腔的适当位置开设补气口,把高压膨胀阀产生的中压工质饱和气引入补气口。称为中间补气循环,也可近似实现两级压缩的效果。

    除由于热侧温度与冷侧温度之差较大时可采用多级压缩外,即使在蒸气压缩式制冷热泵热侧与冷侧温差不太大时,也可采用多级压缩,具有提高装置制冷系数或制热系数的优势。

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