專利名稱：Co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種制冷技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，特別是一種CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
CO2是一種自然存在的物質(zhì)，性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)于環(huán)境沒(méi)有破壞作用，因此可以在壓縮式制冷系統(tǒng)中作為制冷劑使用。在現(xiàn)有的壓縮式系統(tǒng)中，CO2以氣態(tài)、液態(tài)或氣液混合的形式在制冷系統(tǒng)中流動(dòng)。由于CO2三相點(diǎn)溫度為-56.8℃，低于三相點(diǎn)溫度將形成固體CO2，即干冰，因此上述采用CO2為制冷劑的制冷系統(tǒng)的最低蒸發(fā)溫度必須高于三相點(diǎn)溫度為-56.8℃，一般不低于-55℃。如果需要制取更低的溫度，則必須解決固體CO2制冷的問(wèn)題。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的公開(kāi)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，A.V.Rozhentsev發(fā)表于Proceedingsof 19thInternational congress of refrigeration，1995，Theme 3，Equipment and Processes176-183(1995年第19屆國(guó)際制冷會(huì)議論文集，專題3裝置和過(guò)程176-183)的論文“A throttle-sublimation refrigeratingmachine using the solid coolant with changeable porous structure”(采用可變多孔結(jié)構(gòu)固態(tài)冷卻劑的節(jié)流升華制冷機(jī))介紹了將二氧化碳?xì)庖汗倘嗷旌衔镏糜诘蜏叵渲蟹謱?，與熱源進(jìn)行換熱來(lái)產(chǎn)生冷量的方法。在這種裝置中，固體二氧化碳不發(fā)生流動(dòng)，制冷量很小，僅在0.5W~16W之間。
為了制取較大的冷量，就需要持續(xù)不斷地供應(yīng)固體二氧化碳，要求固體二氧化碳在系統(tǒng)中不斷流動(dòng)，但固體輸運(yùn)困難，容易堵塞管道，為此需要提出新的制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)CO2最低蒸發(fā)溫度不能低于三相點(diǎn)的問(wèn)題，提供一種CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，使其利用二氧化碳蒸汽—固體顆粒兩相混合物升華制冷，供冷溫度降低，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)制冷劑的有效輸運(yùn)。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括壓縮機(jī)、冷卻器、節(jié)流閥、氣液分離器、高壓流量調(diào)節(jié)閥、可調(diào)噴嘴、升華器、低壓流量調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器。連接方式為壓縮機(jī)出口與冷卻器進(jìn)口相連，冷卻器出口與節(jié)流閥進(jìn)口相連，節(jié)流閥出口與氣液分離器進(jìn)口相連，氣液分離器有兩個(gè)出口，氣液分離器頂部氣相出口與高壓流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)口相連，氣液分離器底部液體出口與可調(diào)噴嘴主進(jìn)口相連，高壓流量調(diào)節(jié)閥出口與低壓流量調(diào)節(jié)閥出口匯合后與可調(diào)噴嘴中間進(jìn)口相連，可調(diào)噴嘴出口與升華器進(jìn)口相連，升華器出口分成兩路，一路與壓縮機(jī)進(jìn)口相連，一路與低壓流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)口相連，溫度傳感器安裝在升華器出口，可調(diào)噴嘴的控制信號(hào)與升華器出口溫度傳感器相連。
本發(fā)明制冷工質(zhì)采用CO2。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，壓縮機(jī)吸收CO2蒸汽，并將它壓縮到高壓，接著高壓高溫的CO2流入冷卻器冷卻。冷卻后的高壓CO2流體經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流到一個(gè)中間壓力(稍高于三相點(diǎn)壓力)，進(jìn)入氣液分離器。從氣液分離器底部排出的CO2飽和液體進(jìn)入可調(diào)噴嘴，與升華器出口管路分流到低壓流量調(diào)節(jié)閥的飽和CO2蒸汽以及高壓流量調(diào)節(jié)閥出口的CO2混合，混合后的氣液兩相混合物降壓變成均勻的固體顆粒，經(jīng)擴(kuò)壓段噴射而出。而從氣液分離器頂部排出的飽和蒸汽經(jīng)高壓流量調(diào)節(jié)閥再次節(jié)流降壓，與壓縮機(jī)進(jìn)口管路分流而來(lái)的飽和CO2蒸汽混合流入可調(diào)噴嘴?？烧{(diào)噴嘴出口的氣體—固體顆粒兩相流，進(jìn)入升華器與管外的熱源進(jìn)行換熱。升華器進(jìn)口流體中所有的固體顆粒均沉積在管內(nèi)表面，且與管外熱源進(jìn)行充分的熱交換而被完全升華，升華器出口的CO2為升華壓力下的飽和蒸汽。部分升華器出口飽和蒸汽被壓縮機(jī)吸入壓縮到高壓，另一部分通過(guò)低壓流量調(diào)節(jié)閥被引射到可調(diào)噴嘴里。升華器出口管路上安裝的溫度傳感器信號(hào)，控制可調(diào)噴嘴，調(diào)節(jié)可調(diào)噴嘴中形成的固體顆粒大小。
可調(diào)噴嘴將氣液分離器底部的液體通過(guò)降壓至三相壓力以下來(lái)產(chǎn)生CO2固體顆粒，并根據(jù)溫度傳感器的溫度信號(hào)調(diào)節(jié)噴嘴的截面積或其他參數(shù)，改變形成的固體顆粒大小。可調(diào)噴嘴的工作壓力在6~7bar。
升華器用來(lái)取代蒸發(fā)器提供所需要的冷量。熱源在管外流動(dòng)放熱給管內(nèi)沉積的CO2固體顆粒，固體顆粒吸熱升華。升華器由一系列并列的突擴(kuò)管道構(gòu)成，上游的管道內(nèi)徑小而短，下游管道內(nèi)徑大而長(zhǎng)。在正常運(yùn)行時(shí)，固體顆粒的沉積和升華達(dá)到平衡，速率相同，管內(nèi)壁上有一薄層沉積的固體顆粒。
本發(fā)明與現(xiàn)有的氣液相變制冷系統(tǒng)相比，具有顯著的特點(diǎn)和積極效果。第一，采用氣液分離器、可調(diào)噴嘴、升華器以及低壓流量調(diào)節(jié)閥和高壓流量調(diào)節(jié)閥代替了原來(lái)的蒸發(fā)器，降低了供冷溫度；第二，利用噴嘴的引射作用將升華器出口蒸汽通過(guò)低壓流量調(diào)節(jié)閥和氣液分離器出口飽和蒸汽通過(guò)高壓流量調(diào)節(jié)閥引射到可調(diào)噴嘴，降低了氣固兩相流中固體的含量，有效避免了固體的大量沉積和管道堵塞，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)制冷劑的有效輸運(yùn)；第三，提高了制冷系統(tǒng)的能效比；第四，采用自然工質(zhì)二氧化碳作為制冷劑，不破壞臭氧層，環(huán)保性好。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
圖中，1為壓縮機(jī)，2為冷卻器，3為節(jié)流閥，4為氣液分離器，5為高壓流量調(diào)節(jié)閥，6為可調(diào)噴嘴，7為升華器，8為低壓流量調(diào)節(jié)閥，9為溫度傳感器。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括壓縮機(jī)1、冷卻器2、節(jié)流閥3、氣液分離器4、高壓流量調(diào)節(jié)閥5、可調(diào)噴嘴6、升華器7、低壓流量調(diào)節(jié)閥8、溫度傳感器9。連接方式為壓縮機(jī)1出口與冷卻器2進(jìn)口相連，冷卻器2出口與節(jié)流閥3進(jìn)口相連，節(jié)流閥3出口與氣液分離器4進(jìn)口相連，氣液分離器4有兩個(gè)出口，氣液分離器4頂部氣相出口與高壓流量調(diào)節(jié)閥5進(jìn)口相連，氣液分離器4底部液體出口與可調(diào)噴嘴6主進(jìn)口相連，高壓流量調(diào)節(jié)閥5出口與低壓流量調(diào)節(jié)閥8出口匯合后與可調(diào)噴嘴6中間進(jìn)口相連，可調(diào)噴嘴6出口與升華器7進(jìn)口相連，升華器7出口分成兩路，一路與壓縮機(jī)1進(jìn)口相連，另一路與低壓流量調(diào)節(jié)閥8進(jìn)口相連。溫度傳感器9設(shè)置在升華器7出口，其控制信號(hào)與可調(diào)噴嘴6相連。
本發(fā)明制冷工質(zhì)采用CO2。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，壓縮機(jī)1吸收CO2蒸汽，并將它壓縮到高壓，接著高壓高溫的CO2流入冷卻器2冷卻。冷卻后的高壓CO2流體經(jīng)節(jié)流閥3節(jié)流到一個(gè)中間壓力(稍高于三相點(diǎn)壓力)，進(jìn)入氣液分離器4。從氣液分離器4底部排出的CO2飽和液體進(jìn)入可調(diào)噴嘴6，與升華器7出口管路分流到低壓流量調(diào)節(jié)閥8的飽和CO2蒸汽以及高壓流量調(diào)節(jié)閥5出口的CO2混合，混合后的氣液兩相混合物降壓變成均勻的固體顆粒，經(jīng)可調(diào)噴嘴6擴(kuò)壓段噴射而出。而從氣液分離器4頂部排出的飽和蒸汽經(jīng)高壓流量調(diào)節(jié)閥5再次節(jié)流降壓，與壓縮機(jī)1進(jìn)口管路分流而來(lái)的飽和CO2蒸汽混合流入可調(diào)噴嘴6?？烧{(diào)噴嘴6出口的氣體—固體顆粒兩相流，進(jìn)入升華器7與管外的熱源進(jìn)行換熱。升華器7進(jìn)口流體中所有的固體顆粒均沉積在管內(nèi)表面，且與管外熱源進(jìn)行充分的熱交換而被完全升華，升華器7出口的CO2為升華壓力下的飽和蒸汽。部分升華器7出口飽和蒸汽被壓縮機(jī)1吸入壓縮到高壓，另一部分通過(guò)低壓流量調(diào)節(jié)閥8被引射到可調(diào)噴嘴6里。升華器7出口管路上安裝的溫度傳感器9的信號(hào)，用以控制可調(diào)噴嘴6的截面積，調(diào)節(jié)可調(diào)噴嘴6中形成的固體顆粒大小。
可調(diào)噴嘴6將氣液分離器4底部的液體通過(guò)降壓至三相壓力以下來(lái)產(chǎn)生CO2固體顆粒，并根據(jù)溫度傳感器9的溫度信號(hào)調(diào)節(jié)可調(diào)噴嘴6的面積或其他參數(shù)，使形成的固體顆粒大小改變。可調(diào)噴嘴6的工作壓力在6~7bar，其流動(dòng)截面調(diào)節(jié)范圍為全開(kāi)截面積的50％~100％。
升華器7用來(lái)取代蒸發(fā)器提供所需要的冷量。熱源在管外流動(dòng)放熱給管內(nèi)沉積的CO2固體顆粒，固體顆粒吸熱升華。升華器7由一系列并列的突擴(kuò)管道構(gòu)成，上游的管道內(nèi)徑小而短，下游管道內(nèi)徑大而長(zhǎng)。在正常運(yùn)行時(shí)，固體顆粒的沉積和升華達(dá)到平衡，速率相同，管內(nèi)壁上有一薄層沉積的固體顆粒。升華器7采用殼管式換熱器。
溫度傳感器9采用鉑電阻式溫度傳感器，測(cè)量范圍為-80~50℃。
高壓流量調(diào)節(jié)閥5、低壓流量調(diào)節(jié)閥8可采用針閥。
權(quán)利要求
1.一種CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(1)、氣體冷卻器(2)、節(jié)流閥(3)、氣液分離器(4)、其特征在于，還包括高壓流量調(diào)節(jié)閥(5)、可調(diào)噴嘴(6)、升華器(7)、低壓流量調(diào)節(jié)閥(8)、溫度傳感器(9)，制冷工質(zhì)采用CO2，壓縮機(jī)(1)出口與冷卻器(2)進(jìn)口相連，冷卻器(2)出口與節(jié)流閥(3)進(jìn)口相連，節(jié)流閥(3)出口與氣液分離器(4)進(jìn)口相連，氣液分離器(4)有兩個(gè)出口，氣液分離器(4)頂部氣相出口與高壓流量調(diào)節(jié)閥(5)進(jìn)口相連，氣液分離器(4)底部液體出口與可調(diào)噴嘴(6)主進(jìn)口相連，高壓流量調(diào)節(jié)閥(5)出口與低壓流量調(diào)節(jié)閥(8)出口匯合后與可調(diào)噴嘴(6)中間進(jìn)口相連，可調(diào)噴嘴(6)出口與升華器(7)進(jìn)口相連，升華器(7)出口分成兩路，一路與壓縮機(jī)(1)進(jìn)口相連，另一路與低壓流量調(diào)節(jié)閥(8)進(jìn)口相連，溫度傳感器(9)設(shè)置在升華器(7)出口，其信號(hào)與可調(diào)噴嘴(6)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，其特征是，溫度傳感器(9)的溫度信號(hào)用以控制可調(diào)噴嘴(6)的截面積，調(diào)節(jié)可調(diào)噴嘴(6)中形成的固體顆粒大小。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，其特征是，可調(diào)噴嘴(6)，其流動(dòng)截面調(diào)節(jié)范圍為全開(kāi)截面積的50％~100％。
4.如權(quán)利要求1或者2所述的CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，其特征是，可調(diào)噴嘴(6)的工作壓力在6~7bar。
5.如權(quán)利要求1所述的CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，其特征是，升華器(7)由突擴(kuò)管道構(gòu)成，上游的管道內(nèi)徑小而短，下游管道內(nèi)徑大而長(zhǎng)。
6.如權(quán)利要求1或者5所述的CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，其特征是，升華器(7)采用殼管式換熱器。
7.如權(quán)利要求1所述的CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，其特征是，溫度傳感器(9)采用鉑電阻式溫度傳感器，測(cè)量范圍為-80~50℃。
8.如權(quán)利要求1所述的CO2蒸汽—固體顆粒制冷系統(tǒng)，其特征是，高壓流量調(diào)節(jié)閥(5)、低壓流量調(diào)節(jié)閥(8)采用針閥。
全文摘要
一種制冷技術(shù)領(lǐng)域的CO
文檔編號(hào)F25D3/12GK1743760SQ20051003026
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者黃冬平, 丁國(guó)良 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)