專利名稱：以天然氣為制冷劑的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷劑的應(yīng)用方法，尤其使以天然氣為制冷劑的方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，高溫或中溫制冷技術(shù)已經(jīng)在人們的日常生活中得到廣泛的應(yīng)用，如空調(diào)、冰箱等。而低溫制冷技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較普遍，如食品、石油化工、有機合成等工業(yè)中的分離精煉、結(jié)晶、濃縮、提純、液化等。而對于某些物質(zhì)(半導(dǎo)體等)卻必須在超低溫環(huán)境下才能正常工作。然而，傳統(tǒng)的使用制冷劑的方法卻限制了超低溫(-100～-160℃)制冷技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)在，制冷設(shè)備中所采用的制冷劑基本上是R12、R13、R14、R22、R502等，其制冷設(shè)備也都是由壓縮機、水冷凝器、油分離器、蒸發(fā)器、與蒸發(fā)器相連的膨脹容器以及截止閥、電磁閥、膨脹閥、干燥過濾器等構(gòu)成單機制冷器，或者蒸發(fā)器為蒸發(fā)冷凝器，連接兩個單機制冷機(同一種制冷劑)構(gòu)成雙級復(fù)迭式制冷機，蒸發(fā)冷凝器作為前一級的蒸發(fā)器、后一級的冷凝器。其制冷工作原理都是蒸發(fā)的制冷劑氣體經(jīng)壓縮機壓縮后，經(jīng)水冷凝器、油分離器、蒸發(fā)冷凝器冷凝，必須成為液體后再蒸發(fā)吸收熱量制冷，循環(huán)往復(fù)。這樣，如果采用高中溫制冷劑進行超低溫制冷時，會產(chǎn)生蒸汽壓力過低的現(xiàn)象。而如果采用低溫制冷劑進行超低溫制冷時，雖然會解決蒸發(fā)壓力過低的問題，但是同時卻又存在著冷凝壓力過大的問題。因此，超低溫制冷成為目前所要解決的難題之一。
甲烷等天然氣具有低沸點、低凝固點的特點，本應(yīng)很好地應(yīng)用在超低溫制冷技術(shù)中，但是，由于現(xiàn)在的制冷技術(shù)還不能將天然氣冷凝到完全是液體的狀態(tài)，加之現(xiàn)有的制冷設(shè)備還不能解決普通機油在超低溫狀態(tài)下所發(fā)生的結(jié)臘現(xiàn)象。因此，到目前為止，還沒有以天然氣為制冷劑應(yīng)用在超低溫制冷技術(shù)中的方法及其設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的難以實現(xiàn)超低溫制冷的技術(shù)問題，提供一種以天然氣為制冷劑的方法及其設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種以天然氣為制冷劑的方法，是使天然氣的制冷工作狀態(tài)為汽液混合狀態(tài)。
是將天然氣冷凝至高于沸點10～40℃而使天然氣處于汽液混合狀態(tài)。
所述的冷凝為用雙級復(fù)迭式制冷裝置中的最后一級蒸發(fā)冷凝器進行冷凝。
所述的冷凝是用兩個雙級復(fù)迭式制冷裝置中的最后一級蒸發(fā)冷凝器相串聯(lián)進行冷凝，并以第一個雙級復(fù)迭式制冷裝置中的最后一級蒸發(fā)冷凝器為低溫油汽分離器。
所述的雙級復(fù)迭式制冷裝置中的每一級的制冷劑為不同的制冷劑。
所述的天然氣為甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯。
一種以天然氣為制冷劑的制冷設(shè)備，設(shè)有由一級制冷裝置、二級制冷裝置構(gòu)成的雙級復(fù)迭式制冷裝置，其特征在于與二級制冷裝置中的蒸發(fā)冷凝器1相連接有以天然氣為制冷劑的三級制冷裝置。
與三級制冷裝置中的蒸發(fā)制冷器2相連接有以天然氣為制冷劑的四級制冷裝置。
還設(shè)有由附加一級制冷裝置、附加二級制冷裝置構(gòu)成的雙級復(fù)迭式制冷裝置，所述的四級制冷裝置與附加二級制冷裝置中的蒸發(fā)冷凝器3相連接。
所述的以蒸發(fā)冷凝器3為低溫油汽分離器，其回油管與四級制冷裝置中的壓縮機相接。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的必須將制冷劑全部液化后才能進行蒸發(fā)制冷的技術(shù)偏見，將汽液混合狀態(tài)的天然氣作為蒸發(fā)制冷時的工作制冷劑。因此，只用現(xiàn)有的蒸發(fā)冷凝器對其冷凝，即可使其達到所需要的溫度，從而能夠產(chǎn)生超低溫制冷的效果。其制冷設(shè)備是用幾級單機制冷機復(fù)迭而成，比現(xiàn)有技術(shù)增加了以天然氣為制冷劑的三級、四級單機制冷機。尤其是增加了由附加一級制冷裝置、附加二極制冷裝置構(gòu)成的雙級復(fù)迭式制冷機，使汽液狀態(tài)天然氣兩次經(jīng)過不同溫度的蒸發(fā)冷凝器冷凝，可及時將制冷劑中的機油分離出來，避免產(chǎn)生由于冷凝制冷劑而出現(xiàn)的機油結(jié)臘現(xiàn)象。天然氣資源豐富、成本低廉，可降低整個超低溫制冷的成本，解決了用天然氣不能超低溫制冷的難題，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。
實施例1如圖1所示一種以天然氣為制冷劑的制冷設(shè)備，設(shè)有由R22為制冷劑的一級制冷裝置、以R13為制冷劑的二級制冷裝置構(gòu)成的雙級復(fù)迭式制冷裝置，一級制冷裝置與二級制冷裝置均由壓縮機、水冷凝器、油分離器、蒸發(fā)器以及與蒸發(fā)器相連的膨脹容器等構(gòu)成，整個裝置應(yīng)為耐壓容器。與二級制冷裝置中的蒸發(fā)冷凝器1(最后一級蒸發(fā)冷凝器)相連接有以乙烯為制冷劑的三級制冷裝置。乙烯的沸點為-103℃，通過蒸發(fā)冷凝器1可將其冷凝至-83～-93℃，其機油應(yīng)采用防凍機油。由于制冷劑是在完全密閉狀態(tài)下，因此乙烯在-83～-93℃時為汽液共存的混合狀態(tài)。通過蒸發(fā)器時，其液態(tài)乙烯吸熱蒸發(fā)制冷。
實施例2如圖1所示是與三級制冷裝置中的蒸發(fā)制冷器2相連接有以甲烷為制冷劑的四級制冷裝置，同實施例1相同，整個裝置應(yīng)為耐壓裝置。制冷劑甲烷通過油分離器后，再通過蒸發(fā)冷凝器2冷凝，可將其冷凝至-121～-131℃(甲烷的沸點為-161℃)，其機油應(yīng)采用防凍機油。由于制冷劑是在完全密閉狀態(tài)下，因此甲烷在-121～-131℃時為汽液共存的混合狀態(tài)。通過蒸發(fā)器時，其液態(tài)甲烷吸熱蒸發(fā)制冷。
實施例3如圖1所示是在實施例2的基礎(chǔ)上，還增加了由附加一級制冷裝置、附加二級制冷裝置構(gòu)成的雙級復(fù)迭式制冷裝置，附加一級制冷裝置用R22為制冷劑、附加二級制冷裝置用R13為制冷劑。四級制冷裝置通過油分離器與附加二級制冷裝置中的蒸發(fā)冷凝器3相連接后再與三級制冷裝置中的蒸發(fā)制冷器2相連接。
四級制冷裝置中的普通機油可通過油分離器分離，再通過蒸發(fā)冷凝器3分離，分離的機油通過回油管路回到壓縮機內(nèi)。通過串聯(lián)的蒸發(fā)冷凝器2、蒸發(fā)冷凝器3可將其冷凝至-121～-131℃(甲烷的沸點為-161℃)，其機油應(yīng)采用防凍機油。由于制冷劑是在完全密閉狀態(tài)下，因此甲烷在-121～-131℃時為汽液共存的混合狀態(tài)。通過蒸發(fā)器時，其液態(tài)甲烷吸熱蒸發(fā)制冷。
在以上三個實施例中的制冷劑可為乙烷、丙烷、丙烯等天然氣。
權(quán)利要求
1.一種以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于天然氣的制冷工作狀態(tài)為汽液混合狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于將天然氣冷凝至高于沸點10～40℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于所述的冷凝為用雙級復(fù)迭式制冷裝置中的最后一級蒸發(fā)冷凝器進行冷凝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于所述的冷凝是用兩個雙級復(fù)迭式制冷裝置中的最后一級蒸發(fā)冷凝器相串聯(lián)進行冷凝，并以第一個雙級復(fù)迭式制冷裝置中的最后一級蒸發(fā)冷凝器為低溫油汽分離器進行油汽分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于所述的雙級復(fù)迭式制冷裝置中的每一級的制冷劑為不同的制冷劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于所述的天然氣為甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯。
7.一種以天然氣為制冷劑的制冷設(shè)備，設(shè)有由一級制冷裝置、二級制冷裝置構(gòu)成的雙級復(fù)迭式制冷裝置，其特征在于與二級制冷裝置中的蒸發(fā)冷凝器(1)相連接有以天然氣為制冷劑的三級制冷裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的以天然氣為制冷劑的制冷設(shè)備，其特征在于與三級制冷裝置中的蒸發(fā)制冷器(2)相連接有以天然氣為制冷劑的四級制冷裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的以天然氣為制冷劑的制冷設(shè)備，其特征在于還設(shè)有由附加一級制冷裝置、附加二級制冷裝置構(gòu)成的雙級復(fù)迭式制冷裝置，所述的四級制冷裝置通過附加二級制冷裝置中的蒸發(fā)冷凝器(3)與三級制冷裝置中的蒸發(fā)制冷器(2)相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的以天然氣為制冷劑的制冷設(shè)備，其特征在于所述的以蒸發(fā)冷凝器(3)為低溫油汽分離器，其回油管與四級制冷裝置中的壓縮機相接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種以天然氣為制冷劑的方法及其設(shè)備，方法是使天然氣的制冷工作狀態(tài)為汽液混合狀態(tài)。設(shè)備是有由一級制冷裝置、二級制冷裝置構(gòu)成的雙級復(fù)迭式制冷裝置，與二級制冷裝置中的蒸發(fā)冷凝器(1)相連接有以天然氣為制冷劑的三級制冷裝置?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)所存在的必須將制冷劑全部液化后才能進行蒸發(fā)制冷的技術(shù)偏見，將汽液混合狀態(tài)的天然氣作為蒸發(fā)制冷時的工作制冷劑。因此，只用現(xiàn)有的蒸發(fā)冷凝器對其冷凝，即可使其達到所需要的溫度，從而能夠產(chǎn)生超低溫制冷的效果。天然氣資源豐富、成本低廉，可降低整個超低溫制冷的成本，解決了用天然氣不能超低溫制冷的難題，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號F25B7/00GK1474116SQ03133660
公開日2004年2月11日 申請日期2003年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者侯君, 侯 君 申請人:侯君, 侯 君