La refrigerazione della cascata si riferisce ad un dispositivo della refrigerazione composto (o doppio fase) sistemi di due o più ad un solo stadio del ciclo di refrigerazione di compressione facendo uso di due o più refrigeranti. È utilizzato generalmente nelle facilità a bassa temperatura di -120°C∽-60°C, quali conservazione frigorifera ultrabassa della temperatura, facilità rapide di metodo di congelamento, le industrie biologiche e chimiche che richiedono la tecnologia ultrabassa della temperatura e scatole di bassa temperatura.
Il dispositivo comune della refrigerazione della cascata è diviso in una parte ad alta temperatura della fase ed in una parte della fase di bassa temperatura nella struttura di sistema. La parte ad alta temperatura usa il refrigerante medio della temperatura e la parte di bassa temperatura usa il refrigerante di bassa temperatura. L'evaporazione del refrigerante nella parte ad alta temperatura condensa il refrigerante nella parte di bassa temperatura e le due parti sono collegate da un evaporatore di condensazione per formare un tutto. L'evaporatore di condensazione è sia l'evaporatore della parte ad alta temperatura che il condensatore del divisorio di bassa temperatura. Il diagramma di esempio è come segue:
1. Parte a bassa temperatura della fase: Il gas a bassa temperatura del refrigerante dall'evaporatore, dopo il passaggio tramite il recuperatore a bassa temperatura della fase, è compresso dal compressore a bassa temperatura della fase e poi entra nella frazione dell'olio. La maggior parte dell'olio lubrificante nel refrigerante a bassa temperatura è separato dalla frazione dell'olio. L'olio lubrificante ritorna al compressore ed il gas del refrigerante con poco contenuto di olio entra nel prerefrigeratore da preraffreddare e poi entra nell'evaporatore di condensazione. Nell'evaporatore di condensazione, il calore liberato dal refrigerante a bassa temperatura è assorbito dal refrigerante ad alta temperatura. Quando il refrigerante ad alta temperatura evapora, il refrigerante a bassa temperatura condensa. Il refrigerante a bassa temperatura condensato attraversa un filtro di secchezza, un recuperatore a bassa temperatura e poi attraversa la valvola di ammissione entra nell'evaporatore per completare un ciclo di refrigerazione.
2. Parte ad alta temperatura della fase: il gas ad alta temperatura del refrigerante evaporato dopo l'assorbimento del calore nell'evaporatore di condensazione è succhiato e compresso dal compressore ad alta temperatura della fase e poi entra nel condensatore a aria per condensazione, liberante il calore al medium di raffreddamento ed il liquido ad alta temperatura condensato del refrigerante entra nell'accumulatore e poi entra nell'evaporatore del condensatore tramite il filtro e la valvola a farfalla di secchezza per completare un ciclo di refrigerazione.
A differenza delle unità di refrigerazione ad un solo stadio ordinarie di compressione, le unità di refrigerazione della cascata hanno due componenti speciali, un evaporatore del condensatore e un vaso di espansione. in:
1. Evaporatore di condensazione: Generalmente, uno scambiatore di calore metropolitana tipo o uno scambiatore di calore piatto tipo del piatto è usato. Nel usando uno scambiatore di calore tubolare come evaporatore di condensazione, è solitamente l'evaporazione nel tubo e nella condensazione fra i tubi. Cioè il refrigerante nella parte ad alta temperatura evapora nei tubi ed il refrigerante nella parte di bassa temperatura condensa fra i tubi. Quando uno scambiatore di calore del piatto è usato come evaporatore di condensazione, un distributore commerciale liquido del refrigerante è installato generalmente all'entrata del refrigerante della fase ad alta temperatura, di modo che il refrigerante liquido scorre anche in ogni canale.
2. Vaso di espansione: Quando le fermate del dispositivo della refrigerazione della cascata che corrono, la temperatura di ogni parte del sistema aumenteranno gradualmente, il refrigerante a bassa temperatura sarà vaporizzato in vapore e la pressione continuerà ad aumentare. Poiché altre componenti e condutture nel dispositivo della refrigerazione hanno certa portata di pressione di limite, per impedire la pressione aumentare oltre il valore limite, un vaso di espansione è installato nel divisorio di bassa temperatura. Quando la pressione raggiunge certo valore, la valvola del controllo della pressione è aperta automaticamente per fare la parte della refrigerazione che l'agente entra nel vaso di espansione, limitante la pressione nel sistema da essere troppo alta.
Nell'avviare il dispositivo della refrigerazione della cascata, la parte ad alta temperatura è iniziata generalmente in primo luogo e poi la parte di bassa temperatura è iniziata. L'operazione dovrebbe essere effettuata nell'accordo rigoroso con i requisiti del produttore.
| progetto | Refrigerazione della cascata | Refrigerazione a due stadi di compressione |
| Caratteristiche di sistema | Complesso, richiedendo due insiemi dei sottosistemi e due refrigeranti; I refrigeranti di bassa temperatura sono molto più costosi dei refrigeranti medi della temperatura |
Semplice, appena un refrigerante medio di temperatura. Soltanto un compressore a due stadi della unico macchina è richiesto; nel caso dei compressori a due stadi a due stadi, la distribuzione di olio lubrificante nei due compressori deve essere trattata bene |
| Caratteristiche di funzionamento | 1. C'è una differenza della temperatura della cascata, causante le perdite irreversibili. 2. dovuto la capacità di raffreddamento del grande volume del refrigerante criogenico, la dimensione del compressore criogenico è piccola e l'efficienza meccanica è alta. 3. La pressione di ogni compressore è moderata e l'efficienza volumetrica ed il rendimento totale del processo di compressione possono essere migliorati. 4. Il sistema ha la pressione positiva o pressione negativa delicata, il pericolo di infiltrazione d'aria dell'esterno nel sistema è piccolo e la stabilità dell'operazione è buona. 5. La gamma di adeguamento della temperatura è piccola. |
1. Non c'è perdita irreversibile. 2. Il compressore a bassa pressione della fase ha grande ed efficienza meccanica bassa. 3. L'efficienza ed il rendimento totale volumetrici del compressore a bassa pressione della fase sono bassi. 4. Il grado di pressione negativa della macchina a bassa pressione è alto ed il pericolo di infiltrazione d'aria esterna nel sistema è alto. 5. vasta gamma di adeguamento di temperatura. |
| applicazione principale | Dispositivo per produzione industriale, dispositivo su grande scala di bassa temperatura della prova. | Piccole messe a punto di prova, particolarmente per le applicazioni che richiedono ampia regolazione della temperatura. |