制
冷
技
术
第三节 蒸汽压缩式制冷循环的改善
上面所述的循环，是单级蒸气压缩式制冷
的理论循环，也是最简单的循环。在实用
上，根据实际条件对循环往往要作一些改
进，以便提高循环的热力完善度。这些改
进主要有液体过冷、吸气过热、回热、多
级压缩、复叠式制冷循环。
制
冷
技
术
将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝
温度的状态，称为过冷。
1,液体过冷循环
带有过冷的循环，叫做过冷循环。
制
冷
技
术
图 2-2 过冷循环在 T-s图（ a）和 lgp-h图（ b）上的表示
定性分析：
在 1点一定时，若 5点越靠近饱和液体线，即干
度越接近于 0，单位质量的湿蒸气所含的饱和
液体越多，对制冷越有利。
制
冷
技
术
图 2-2 过冷循环在 T-s图（ a）和 lgp-h图（ b）上的表示
? q h h h h0 5 5 4 4? ? ? ? ? ?
(2-13)
与无过冷的循环 1-2-3-4-5-1相比，过
冷循环的单位制冷量的增加量为
制
冷
技
术
在图 2-2（ b）中,?q0以线段 5’-5
表示。因两个循环的理论耗功 w0相
同，过冷循环的制冷系数
??比无过冷循环的制冷系数
? 要大。
? ? ? ?
? ?
? ? ? ?
?
? ? ?
?
? ?
h h h h
h h
c t
h h
1 4 4 4
2 1
0
2 1
?(2-14)
制
冷
技
术
采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数都
是有利的。
措施：
1、增加冷凝器的散热面积
2、在冷凝器后串接再冷器（但要考虑经济性）
制
冷
技
术
2.吸入蒸气过热循环
压缩机吸入前的制冷剂蒸气的温度高于
吸气压力下制冷剂的饱和温度时，称为
过热。具有吸气过热的循环，称为过热
循环。
图 2-3示出了过热循环 1-1‘-2’-3-4-5-1的 T-
s图和 lgp-h图。图中 1-1‘是吸气的过热过
程，其余与理论循环相同。
制
冷
技
术
图 2-3过热循环在 T-s图（ a）和 lgp-h图（ b）上的表示
110 hhq ' ???
(2-15)
制
冷
技
术
)hh()hh(w '' 12120 ?????
(2-16)
有效过热循环的制冷系数可表示为
00
000
ww
qq
w
q '
??
??
?
?
???
(2-17)
在过热区，过热度越大，其等熵线的斜率
越大，根据式（ 2-1），得
00 ??w
（ 2-18）
制
冷
技
术
措施：
1、增加蒸发器的传热面积（有效过热）
制冷系数、制冷量变化？
2、压缩机吸气管道保温不好（无效过热）
制冷系数、制冷量变化？
制
冷
技
术
图 2-4有效过热的过热度对制冷系数的影响
过热度
℃
R502 R600a R290 R134a R22 NH3
0 45.3 37.4 44.4 44.1 55.9 93.0
30 73.9 65.7 72.1 72.9 86.3 131.5
表 2-2过热度对排气温度的影响
制
冷
技
术
3.回热循环
利用回热使节流前的制冷剂液体与压缩
机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，使
液体过冷、蒸气过热，称之为回热。
制
冷
技
术
制
冷
技
术
图 2-5 回热循环在 T-s图（ a）和 lgp-h图（ b）上的表示
制
冷
技
术
若不计回热器与环境空气之间的热交换，
则液体过冷的热量等于使蒸气过热的热量，
其热平衡关系为
h h h h4 4 1 1? ? ?? ?
? ? ? ?? ? ? ?? ?c t t c t tk p4 0 1 0
制
冷
技
术
（ 2-21）
回热循环的性能指标如下：
单位制冷量
41410 hhhh'q ???? ??
（ 2-22）
（ 2-23）
12 ?? ?? hh'w
12
410
??
?
?
?
??
hh
hh
'w
'q
'?
单位功
制冷系数
制
冷
技
术
由图（ 2-5）可知，与无回热循环 1-2-
3-4-5-1相比较，回热循环的单位制冷
量增大了
Rp tchhhhq ??????? ?? 011440
但单位功也增大了
)hh()hh(w'ww 121200 ?????????
Rp tcq'q ??? 000
制
冷
技
术
1 10
0 0
? ? ?
c
q
t
t
T
p
R
R? ?
即
c T qp 0 0 0?
（ 2-31）
如果要使回热循环的单位容积制冷
量及制冷系数比无回热循环高，其
条件应是
制
冷
技
术
注意：
1、并不是所有的制冷剂都适合采用回热循环。
氨不适合采用。
2、注意制冷量的计算。
3、为什么能实现热量的交换。
措施：
1、采用一个热交换器
2、将压缩机的回气管与冷凝器的出液管扎在一
起
制
冷
技
术
4、多级蒸汽压缩式制冷循环
单级压缩指的是制冷剂蒸气只经过一个
压缩机进行一次压缩。单级压缩制冷循环所
能达到的最低蒸发温度是有限的。通常，最
低只能达到 -40℃ 左右。
当蒸发温度过低，超出极限使用
条件时会带来如下问题,
制
冷
技
术
(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 。
(1)压缩比增大时压缩机效率显著下降。
压缩比,PK/P0一般不超过 10。
制
冷
技
术
所以, 为了获得比较低的温度 （ － 40～
－ 70℃ ）, 同时又能使压缩机的工作压力控
制在一个合适的范围内, 就要采用多级压缩
制冷循环 。
多级压缩 指的是制冷剂蒸气不只经过一个
压缩机进行不止一次压缩。如果经过两次压
缩就称为两级压缩制冷循环。制冷剂蒸气被
第一次压缩的压缩机称为低压压缩机，压缩
比为 Pm/P0,后一台压缩机称为高压压缩机，
压缩比为 PK/Pm。 PK/ P0 = Pm/P0× PK/Pm
制
冷
技
术 图 2-6 一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环
( a ) 流程图 b ) lgp-h图
制
冷
技
术
5、复叠式蒸气压缩式制冷循环
由两个（或数个） 不同制冷剂 工作的
单级 （也可以是多级）制冷系统 组合 而成。
定义
制
冷
技
术
为什么要采用复叠式制冷循环?
受到制冷剂本身物理性质的限制．这是因为：
1)蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点，否则制
冷剂无法进行制冷循环。如：氨的凝固点为 -77。
7度,不能制取更低的温度。
2) 制冷剂的蒸发温度过低时．其相应的蒸发压
力也非常低，空气容易渗入系统，严重影响制
冷循环的正常运行。 R12(-29.8度 )R22(-40.8度 )
3)临界温度很低,R13的临界温度为 28.8度,而
临界压力高达 38,57bar。若采用一般冷却水，
由于水温接近临界温度，使气态制冷剂难以冷
凝。 R13的凝固点为 -181度，沸点为 -81.4度 。
制
冷
技
术
制
冷
技
术
两个单级压缩循环组成的复叠
式制冷机
高温压缩机
冷凝器
节流阀
冷凝蒸发器
高温系统
制冷剂 R22
制
冷
技
术
压缩机
冷凝蒸发器
节流阀
蒸发器
低温系统
制冷剂 R13
制
冷
技
术
低温级 R13制冷循环：蒸发温度 -80度，蒸发冷凝器中冷
凝温度 -25度 (冷凝器 )；
高温级 R22制冷循环：蒸发冷凝器中蒸发温度 -30度 (蒸发
器 )，冷凝温度 30度；
制
冷
技
术
第五节 蒸气压缩式制冷的实际循环
实际循环和理论循环有许多不同之
处，主要有下列一些差别：
1．流动过程有阻力损失，体现为压力的降低。
2．制冷剂流经管道及阀门时同周围环境有热交
换；压缩过程也存在热交换。
例：从蒸发器到压缩机的流动过程：
由于阻力损失，制冷剂蒸气压力降低；
由于从外界吸收热量，制冷剂蒸气温度升高。
制
冷
技
术 4｀ -1蒸发器 1-1｀蒸发器到压缩机1｀ -1〃 压缩机吸气 1〃 -2s压缩过程
2s-2s｀压缩机排气 2s｀ -3冷凝器
3-4｀节流阀
冷
技
术
第三节 蒸汽压缩式制冷循环的改善
上面所述的循环，是单级蒸气压缩式制冷
的理论循环，也是最简单的循环。在实用
上，根据实际条件对循环往往要作一些改
进，以便提高循环的热力完善度。这些改
进主要有液体过冷、吸气过热、回热、多
级压缩、复叠式制冷循环。
制
冷
技
术
将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝
温度的状态，称为过冷。
1,液体过冷循环
带有过冷的循环，叫做过冷循环。
制
冷
技
术
图 2-2 过冷循环在 T-s图（ a）和 lgp-h图（ b）上的表示
定性分析：
在 1点一定时，若 5点越靠近饱和液体线，即干
度越接近于 0，单位质量的湿蒸气所含的饱和
液体越多，对制冷越有利。
制
冷
技
术
图 2-2 过冷循环在 T-s图（ a）和 lgp-h图（ b）上的表示
? q h h h h0 5 5 4 4? ? ? ? ? ?
(2-13)
与无过冷的循环 1-2-3-4-5-1相比，过
冷循环的单位制冷量的增加量为
制
冷
技
术
在图 2-2（ b）中,?q0以线段 5’-5
表示。因两个循环的理论耗功 w0相
同，过冷循环的制冷系数
??比无过冷循环的制冷系数
? 要大。
? ? ? ?
? ?
? ? ? ?
?
? ? ?
?
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h h h h
h h
c t
h h
1 4 4 4
2 1
0
2 1
?(2-14)
制
冷
技
术
采用液体过冷对提高制冷量和制冷系数都
是有利的。
措施：
1、增加冷凝器的散热面积
2、在冷凝器后串接再冷器（但要考虑经济性）
制
冷
技
术
2.吸入蒸气过热循环
压缩机吸入前的制冷剂蒸气的温度高于
吸气压力下制冷剂的饱和温度时，称为
过热。具有吸气过热的循环，称为过热
循环。
图 2-3示出了过热循环 1-1‘-2’-3-4-5-1的 T-
s图和 lgp-h图。图中 1-1‘是吸气的过热过
程，其余与理论循环相同。
制
冷
技
术
图 2-3过热循环在 T-s图（ a）和 lgp-h图（ b）上的表示
110 hhq ' ???
(2-15)
制
冷
技
术
)hh()hh(w '' 12120 ?????
(2-16)
有效过热循环的制冷系数可表示为
00
000
ww
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(2-17)
在过热区，过热度越大，其等熵线的斜率
越大，根据式（ 2-1），得
00 ??w
（ 2-18）
制
冷
技
术
措施：
1、增加蒸发器的传热面积（有效过热）
制冷系数、制冷量变化？
2、压缩机吸气管道保温不好（无效过热）
制冷系数、制冷量变化？
制
冷
技
术
图 2-4有效过热的过热度对制冷系数的影响
过热度
℃
R502 R600a R290 R134a R22 NH3
0 45.3 37.4 44.4 44.1 55.9 93.0
30 73.9 65.7 72.1 72.9 86.3 131.5
表 2-2过热度对排气温度的影响
制
冷
技
术
3.回热循环
利用回热使节流前的制冷剂液体与压缩
机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换，使
液体过冷、蒸气过热，称之为回热。
制
冷
技
术
制
冷
技
术
图 2-5 回热循环在 T-s图（ a）和 lgp-h图（ b）上的表示
制
冷
技
术
若不计回热器与环境空气之间的热交换，
则液体过冷的热量等于使蒸气过热的热量，
其热平衡关系为
h h h h4 4 1 1? ? ?? ?
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制
冷
技
术
（ 2-21）
回热循环的性能指标如下：
单位制冷量
41410 hhhh'q ???? ??
（ 2-22）
（ 2-23）
12 ?? ?? hh'w
12
410
??
?
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hh
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'q
'?
单位功
制冷系数
制
冷
技
术
由图（ 2-5）可知，与无回热循环 1-2-
3-4-5-1相比较，回热循环的单位制冷
量增大了
Rp tchhhhq ??????? ?? 011440
但单位功也增大了
)hh()hh(w'ww 121200 ?????????
Rp tcq'q ??? 000
制
冷
技
术
1 10
0 0
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即
c T qp 0 0 0?
（ 2-31）
如果要使回热循环的单位容积制冷
量及制冷系数比无回热循环高，其
条件应是
制
冷
技
术
注意：
1、并不是所有的制冷剂都适合采用回热循环。
氨不适合采用。
2、注意制冷量的计算。
3、为什么能实现热量的交换。
措施：
1、采用一个热交换器
2、将压缩机的回气管与冷凝器的出液管扎在一
起
制
冷
技
术
4、多级蒸汽压缩式制冷循环
单级压缩指的是制冷剂蒸气只经过一个
压缩机进行一次压缩。单级压缩制冷循环所
能达到的最低蒸发温度是有限的。通常，最
低只能达到 -40℃ 左右。
当蒸发温度过低，超出极限使用
条件时会带来如下问题,
制
冷
技
术
(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 。
(1)压缩比增大时压缩机效率显著下降。
压缩比,PK/P0一般不超过 10。
制
冷
技
术
所以, 为了获得比较低的温度 （ － 40～
－ 70℃ ）, 同时又能使压缩机的工作压力控
制在一个合适的范围内, 就要采用多级压缩
制冷循环 。
多级压缩 指的是制冷剂蒸气不只经过一个
压缩机进行不止一次压缩。如果经过两次压
缩就称为两级压缩制冷循环。制冷剂蒸气被
第一次压缩的压缩机称为低压压缩机，压缩
比为 Pm/P0,后一台压缩机称为高压压缩机，
压缩比为 PK/Pm。 PK/ P0 = Pm/P0× PK/Pm
制
冷
技
术 图 2-6 一级节流、中间完全冷却的两级压缩制冷循环
( a ) 流程图 b ) lgp-h图
制
冷
技
术
5、复叠式蒸气压缩式制冷循环
由两个（或数个） 不同制冷剂 工作的
单级 （也可以是多级）制冷系统 组合 而成。
定义
制
冷
技
术
为什么要采用复叠式制冷循环?
受到制冷剂本身物理性质的限制．这是因为：
1)蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点，否则制
冷剂无法进行制冷循环。如：氨的凝固点为 -77。
7度,不能制取更低的温度。
2) 制冷剂的蒸发温度过低时．其相应的蒸发压
力也非常低，空气容易渗入系统，严重影响制
冷循环的正常运行。 R12(-29.8度 )R22(-40.8度 )
3)临界温度很低,R13的临界温度为 28.8度,而
临界压力高达 38,57bar。若采用一般冷却水，
由于水温接近临界温度，使气态制冷剂难以冷
凝。 R13的凝固点为 -181度，沸点为 -81.4度 。
制
冷
技
术
制
冷
技
术
两个单级压缩循环组成的复叠
式制冷机
高温压缩机
冷凝器
节流阀
冷凝蒸发器
高温系统
制冷剂 R22
制
冷
技
术
压缩机
冷凝蒸发器
节流阀
蒸发器
低温系统
制冷剂 R13
制
冷
技
术
低温级 R13制冷循环：蒸发温度 -80度，蒸发冷凝器中冷
凝温度 -25度 (冷凝器 )；
高温级 R22制冷循环：蒸发冷凝器中蒸发温度 -30度 (蒸发
器 )，冷凝温度 30度；
制
冷
技
术
第五节 蒸气压缩式制冷的实际循环
实际循环和理论循环有许多不同之
处，主要有下列一些差别：
1．流动过程有阻力损失，体现为压力的降低。
2．制冷剂流经管道及阀门时同周围环境有热交
换；压缩过程也存在热交换。
例：从蒸发器到压缩机的流动过程：
由于阻力损失，制冷剂蒸气压力降低；
由于从外界吸收热量，制冷剂蒸气温度升高。
制
冷
技
术 4｀ -1蒸发器 1-1｀蒸发器到压缩机1｀ -1〃 压缩机吸气 1〃 -2s压缩过程
2s-2s｀压缩机排气 2s｀ -3冷凝器
3-4｀节流阀
