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多级制冷循环能量的分析
《化工热力学》过程论文
题目:
多级制冷循环能量分析
系别:
化学材料与工程系
班级:
13级化工卓越班
姓名:
学号:
1303022014
教师:
日期:
2016-1-12
多级制冷循环能量分析
摘要本文综合分析了多级蒸汽压缩制冷循环的特点,主要介绍了两级蒸汽压缩制冷的系统流程及能量分析。
关键词多级蒸汽压缩制冷;循环;能量分析
1引言-3-
2两级压缩制冷的循环形式-4-
2.1两级压缩制冷的工作原理-4-
2.2两级蒸气压缩类型-5-
3两级压缩制冷的系统流程与循环分析-7-
3.1一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环-7-
3.2热力计算-8-
4多级离心压缩制冷循环-9-
5结论-9-
6参考文献-9-
1引言
单级压缩在常温冷却条件下,能获得的低温程度有限。
在此条件下,获得低温的制约因素是压缩比和排气温度。
压缩比和排气温度升高后的危害:
①压缩比增大时压缩机的余隙系数λv大为降低,压缩机的输气量及效率显著下降。
当压缩比提高到一定数值后,压缩机的余隙系数变为零,压缩机不再吸气,制冷机虽然在不断运行,制冷量却变为零;②压缩机排气温度过高,使润滑油的粘度急剧下降,影响压缩机的润滑。
当排气温度与润滑油的闪点接近时,会使润滑油碳化和出现拉缸等现象;③制冷剂过热损失增加,单位容积制冷量下降过大,经济性显著下降。
2两级压缩制冷的循环形式
2.1两级压缩制冷的工作原理
压缩过程分两阶段进行:
低压级压缩高压级压缩
①.来自蒸发器的低温制冷剂蒸气(压力为P0)先进入低压级压缩机,在其中压缩到中间压力Pm;
②.经过中间冷却器冷却(分为两种情况:
中间完全冷却为饱和蒸气和中间不完全冷却为过热蒸气);
③再进入高压级压缩机,将其压缩为冷凝压力Pk,排入冷凝器中。
2.2两级蒸气压缩类型
1)按压缩机台数分
单机双级:
一台压缩机,气缸一部分为高压级,另一部分为低压级。
双机双级:
两台压缩机,分别作为高压级和低压级。
2)按中间冷却方式分
中间完全冷却:
将低压级的排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。
3)中间不完全冷却:
低压级排气虽经冷却,但并未冷却到饱和蒸气状态,仍然是过热蒸汽。
4)按节流方式分
两次节流循环:
将高压液体先从冷凝压力Pk节流到中间压力Pm,然后再由Pm节流降压至蒸发压力P0。
一次节流循环:
制冷剂液体由冷凝压力Pk直接节流至蒸发压力P0
常用的组成型式:
①一次节流、中间完全冷却
②一次节流、中间不完全冷却
③两次节流、中间完全冷却
④两次节流、中间不完全冷却
3两级压缩制冷的系统流程与循环分析
3.1一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环
3.2热力计算
一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环
假定已知制冷量Q0
①单位质量制冷量:
q0=h1-h8kJ/kg
②低压级比功:
wD=h2-h1kJ/kg
③低压级制冷剂质量流量:
qm,D=Ø0/q0kg/s
④低压级压缩机轴功率:
Pk,D=qm,DwD/ηK,Dkw
⑤低压级输气量:
实际:
qvs,D=qm,Dv1m3/s;理论:
qvh,D=qvs,D/λDm3/s(低压级压缩机的容积效率λD等于相同压力下单级压缩的90%)
⑥高压级比功:
wG=h4﹣h3kJ/kg
⑦高压级制冷剂质量流量(由中间冷却器热平衡确定)
质量平衡:
qm,G=qm,D+qm6=qm6+qm7qm7=qm,D
能量平衡:
qm,Dh2+qm,Dh5+(qmG-m,D)h6=qm,Gh3+qm,Dh7;qm,G=qm,D(h2﹣h7)/(h3﹣h6)kg/s
⑧高压级压缩机轴功率:
Pk,G=qm,GWG/ηk,Gkw
⑨高压级输气量:
实际:
qvs,G=qm,Gv3m3/s;理论:
qvh,G=qvs,G/λGm3/s(λG等于相同压力下单级压缩的容积效率)
⑩性能系数:
理论循环:
COP=Ø0/(qm,GWG+qm,DWD);实际循环:
COPs=Ø0/(qm,GWG/ηk,G+qm,DWD/ηk,D)
4多级离心压缩制冷循环
5结论
通过本文的介绍可知,多级蒸汽压缩制冷循环较之前所学的单级蒸汽压缩制冷要复杂些,·但多级压缩制冷可以提供多种不同温度下的制冷量,更适合化工生产中需要各种温度下的冷量[3]。
6参考文献
[1]施云海等.化工热力学.:
华东理工大学,2007..
[2]朱自强,吴有庭.化工热力学.第三版:
化学工业,2010.
[3]钟秀,顾飞燕,胡望明等.化工热力学.第三版:
化学工业,2011.
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