製冷機多級壓縮方式和多元製冷方式及多效壓縮方式係統圖

多級壓縮方式
在速凍及其他超低溫裝置當中，由於冷媒的蒸發溫度變低，蒸發壓力也隨之下降，同時壓縮比R急速增大，表4.15是R12在該過程內的變化結果。

簡化一下，設冷凝溫度tc=30℃，則冷凝壓力Pc=7.592kg/cm2abs。
如前麵4.3.2節闡述的一樣，壓縮比變高，不僅壓縮機的容積效率．製冷能力下降，壓縮效率也惡化，因此所需功率是不經濟的，同時產生排氣溫度極高等不正常現象。
當蒸發溫度低子-40℃，壓縮比超過10時，這種現象更明顯．為補救這種缺陷，將二台或三台壓縮機串列配置，采用二級或三級壓縮方法，這就是多級壓縮方式．圖4.12是二級壓縮方式的係統圖，圖4.13是二級壓縮方式在英裏爾圖上的狀態。


由高壓壓縮機排出的氣體進入冷凝器液化，經由中間冷卻器被冷卻送至第2膨脹閥。一部分液體分流到第1膨脹閥，膨脹到中間壓力的冷媒進入中間冷卻器，從第2膨脹閥出來並以達到規定溫度的冷媒，在蒸發器內蒸發後被低壓壓縮機吸進。低壓壓縮機排出的氣體進入中間冷卻器。在中間冷卻器內同前麵被分流的冷媒混合，由蒸發潛熱冷卻並為高壓壓縮機吸入。
多元製冷方式
所謂多元製冷方式是對於分為二個以上的壓縮過程的多級壓縮方式，在溫度上將製冷循環分成二個以上的階段。例如二元製冷方式，就是由二個各自獨立的製冷裝置組成。隻是高溫製冷裝置的蒸發器同時是低溫製冷裝置的冷凝器，用前者的蒸發器冷凝後者排出的氣體。一般高溫側和低溫側製冷使用不同種類的冷媒，在高溫側可以用冷凝壓力低的R12或R22。在低溫側就可以用沸點低，並且具有優越的低溫性能的R13，R14或者乙烷。
從以上解釋很容易看出這種方式的優點，由於能自由選擇冷媒，所以比多級壓縮方式更容易獲得低溫效率。用二元製冷方式可獲得低達-100～-120℃左右的低溫。圖4.14是此種方式的有代表性的係統圖

多效壓縮方式
在多效壓縮式製冷機裏，用二個不同的壓力將蒸汽壓入一個汽缸內。即：在冷凝器內已液化的冷煤，通過第1膨脹閥減壓到中間壓力，在溫度下降的同時，一部分冷媒蒸發變成蒸汽，這部分蒸汽在分離器內和液體分離。分離後的液體通過第2膨脹閥進入蒸發器內被蒸發後為壓縮機吸入，在這個吸氣行程的最後階段，從汽缸壁上的氣孔吸入由分離器分離出的中間壓力蒸汽。圖4.15是多效壓縮方式的係統圖，圖4.16是其莫裏爾圖。


在二氧化碳製冷機裏，當冷卻水溫度很高，冷媒剛剛通過膨脹閥就被蒸發產生大量蒸汽，這些不產生製冷效果的蒸汽，若在多效壓縮方式中就不需要再膨脹，再通過冷卻器冷卻，盡管壓力高密度大也可以為壓縮機吸收。因此，多效壓縮方式的製冷能力比普通單級壓縮方式可增加50～60%，功率可節約10%。多效壓縮方式關鍵要選好分離器的壓力；要保證壓縮機吸氣的蒸汽量。有的製冷機為了保證蒸汽量，和分離器並排安裝了高溫蒸發器。二氧化碳製冷現在已銷聲匿跡了。