Многоступенчатое сжатие

Выполняя различные производственные функции, компрессорные холодильные машины могут работать с большим отношением давлений нагнетания к всасыванию. Большое отношение давлений даёт значительное отклонение действительного цикла от обратимого. Кроме того с увеличением коэффициент подачи компрессора ухудшается. При эксплуатации компрессоров также имеет значение температура конца процесса сжатия, которая повышается с увеличением и может привести к воспламенению масла. Практически отношение давлений в современных одноступенчатых поршневых компрессорах .

Для получения более низких температур кипения отношение давлений может оказаться больше 9. Поэтому, чтобы устранить недостатки одноступенчатого сжатия и получения низких температур, применяют многоступенчатое сжатие.

Сущность многократного сжатия можно показать на примере цикла двухступенчатой холодильной машины. Сравнение циклов одноступенчатой и двухступенчатой холодильной машины показан на рис. 11.

 

Рис. 11. Сравнение циклов одноступенчатой и двухступенчатой холодильной машины

 

При переходе к двухступенчатому сжатию применяется промежуточное охлаждение (процесс ). Применение промежуточного охлаждения приводит к снижению затраты работы на величину эквивалентную площади Δl = площадь .

Применение двукратного дросселирования уменьшает дроссельные потери и, следовательно, увеличивает удельную холодопроизводительность цикла на величину эквивалентную площади :

 

.

 

Кроме этого, температура конца процесса сжатия существенно снижается .

Следовательно, применение двухступенчатой холодильной машины в рассматриваемом варианте увеличивает термодинамическую эффективность цикла.

В общем случае, применение многократного сжатия увеличивает термодинамическую эффективность цикла холодильной машины, однако усложняется конструкция компрессора и тогда оптимальное число ступеней сжатия определяется технико-экономическим расчётом.

При температурах кипения °C применяются холодильные машины двухступенчатого сжатия. При более низких – многоступенчатые и каскадные холодильные машины.