專利名稱：二氧化碳自動(dòng)阻燃且具有精分器的復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，尤其是一種二氧化碳自動(dòng)阻燃且具有精分 器的復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公知的復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，有雙壓縮機(jī)的普通復(fù)疊式制冷系統(tǒng)和單壓縮機(jī)的自動(dòng)復(fù) 疊式制冷系統(tǒng)，后者具有只需用一臺(tái)壓縮機(jī)、體積小、輸汽系數(shù)大、效率高及節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，但 是兩種制冷劑要相互混合。在公知的自動(dòng)復(fù)疊式制冷系統(tǒng)中，由于兩種制冷劑相互混合，特別是兩者相容性 好，沸點(diǎn)差不大時(shí)，很難保證兩種制冷劑的分離精度，這樣，在固定壓力下蒸發(fā)時(shí)，將產(chǎn)生溫 度滑移，即高溫制冷劑的蒸發(fā)溫度要降低，而低溫制冷劑的蒸發(fā)溫度要升高。這使靜過熱度 只有2-8°C的自動(dòng)膨脹閥不能用在自動(dòng)復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)中，否則將產(chǎn)生供液不足或壓 縮機(jī)回液等現(xiàn)象，限制了自動(dòng)復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用。中國(guó)專禾Ij “混合工質(zhì)無需固定配比的自動(dòng)復(fù)疊式制冷循環(huán)系 統(tǒng)，，(ZL200610045838. 8)公開了采用靜過冷度為0_20 °C的自動(dòng)膨脹閥和靜過熱度為 9-20°C的自動(dòng)膨脹閥，在兩種制冷劑的分離精度不高的條件下，繞道解決了這一問題?！睹商乩麪栕h定書》和《京都議定書》的雙重要求下，尋找零ODP且GWP值低的環(huán)保 制冷劑，已成為全球制冷空調(diào)業(yè)面臨的共同責(zé)任。CO2是最早的自然制冷劑之一，已經(jīng)有100多年的使用歷史，并且有過很輝煌的時(shí) 期。只是后來被熱力學(xué)性質(zhì)較好的合成制冷劑CFCs所取代。但是，從上世紀(jì)70年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)合成制冷劑CFC及HCFC會(huì)破壞大氣臭氧層及 有溫室效應(yīng)后，它們又面臨全面禁用的局面，這是一個(gè)歷史教訓(xùn)。CO2作為零ODP且GWP值低的環(huán)保制冷劑，從新又被關(guān)注。由于(X)2的臨界溫度只 有31. 1°C，采用傳統(tǒng)Perkin蒸汽壓縮制冷循環(huán)時(shí)冷量損失較大，且存在著飽和壓力過高， 壓縮機(jī)功耗過大的缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)，雖然已由前國(guó)際制冷學(xué)會(huì)主席挪威籍Lorentzen洛倫茲教授(1915 1995)在1989年提出的跨臨界(X)2制冷循環(huán)系統(tǒng)，得到解決。但是還存在系統(tǒng)的運(yùn)行壓力 過高，使換熱設(shè)備和管路存在安全問題。此外，跨臨界(X)2制冷系統(tǒng)和現(xiàn)有的HCFC系統(tǒng)的 硬件設(shè)備差異過大，增加了替代的社會(huì)成本。NH3和可燃低分子有機(jī)物(以下簡(jiǎn)稱可燃制冷劑)等自然工質(zhì)，也是理想的零ODP 且GWP值低的環(huán)保制冷劑，但是它們的毒性和可燃性，在推廣應(yīng)用上，尚有安全性的難題， 必需要特別注意，采用相應(yīng)的技術(shù)措施。尋找一種新的替代HCFCs零ODP且GWP值低的環(huán)保制冷劑，世界各國(guó)投入了大量 的人力和物力，進(jìn)行研究開發(fā)。目前，在替代品的研究上，國(guó)際上有兩條技術(shù)路線。美、日支持開發(fā)單組分 和多組分的可燃低分子有機(jī)物，而德國(guó)和北歐一些國(guó)家則主張采用自然工質(zhì)，如CO2,R290和R717等。在我國(guó)，政府尚沒有出臺(tái)明確的導(dǎo)向意見。從各高校、院所和企業(yè)發(fā) 表的研究報(bào)告數(shù)量上看，重點(diǎn)似乎放在單組分和多組分的低分子有機(jī)物上。目前，普 遍認(rèn)為具有替代優(yōu)勢(shì)的有似90，R32，R600, R600a,杜邦公司推出了 R1234yf (CF3CF =CH22, 3, 3,3-tetrafluoropropene),禾口 R1234ze(CF3CH = CHF，trans-1，3，3， 3-tetrafluoro-propene)。據(jù)杜邦公司稱“這兩種制冷劑，可能是現(xiàn)有的替代產(chǎn)品中取代 R134a的全球性解決方案”。我國(guó)的高校、院所和企業(yè)在多組分混合制冷劑上也做了大量研 發(fā)工作，如天津大學(xué)的R32/R125/R15h，RTJU3 ；清華大學(xué)的清華1號(hào)；浙江大學(xué)和浙江藍(lán)天 環(huán)保公司的R32/R125/R161多組分混合制冷劑；日本開發(fā)的氫氟醚HFEs制冷劑等。但是，上述具有替代優(yōu)勢(shì)的制冷劑都是可燃的，而R1234的價(jià)格太貴，且其燃燒產(chǎn) 物有毒，安全上存有隱患。盡管在尋找零ODP且GWP值低的環(huán)保制冷劑方面，我國(guó)和國(guó)際社 會(huì)都投入了大量人力和物力，但遺憾的是，迄今為止，還未能找到一個(gè)理想的替代制冷劑?？磥恚瑔渭円揽刻岣咧评鋭┑男阅?，在可預(yù)見的相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，是不可能全面解 決制冷空調(diào)業(yè)面臨的環(huán)保、安全、節(jié)能、替代簡(jiǎn)易而成本又不高的客觀需求。何況，新的合成 制冷劑，在長(zhǎng)期、大量采用后，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境新的違害，仍是一個(gè)不確定的因素。這是擺 在世界制冷空調(diào)業(yè)界的一項(xiàng)難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這項(xiàng)難題，本發(fā)明提供了一種二氧化碳自動(dòng)阻燃且具有精分器的復(fù)疊式 制冷循環(huán)系統(tǒng)，其主要技術(shù)措施是1.采用CO2 (低溫)制冷劑和可燃(高溫)制冷劑兩種 制冷劑，和復(fù)疊式(兩級(jí))制冷系統(tǒng)；2.在CO2和可燃制冷劑的兩個(gè)儲(chǔ)罐間，設(shè)置裝有自動(dòng) 排放閥、聲、光報(bào)警裝置和相應(yīng)的連通管道；3.設(shè)置了兩種制冷劑的精分器。下面結(jié)合附圖和典型的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1是本發(fā)明的基本流程圖，圖2是房間空調(diào)器和汽車空調(diào)器的流程圖，圖3是熱 泵熱水器的流程圖，圖4是適用于大型超市同時(shí)具有冷藏和冷凍系統(tǒng)的流程圖。圖中1.壓 縮機(jī)，2.冷凝器，3.精分器，4.可燃制冷劑罐，5.可燃制冷劑節(jié)流閥，6.蒸發(fā)冷凝器，7. (X)2 罐，8. CO2節(jié)流閥，9. CO2蒸發(fā)器，10. CO2自動(dòng)排放閥，11.風(fēng)扇，12.室內(nèi)機(jī)換熱器，13室外機(jī) 換熱器，14.空氣(水)熱源，15.水加熱器，16.冷藏系統(tǒng)，17.冷凍系統(tǒng)。圖1是本發(fā)明的基本流程圖。兩種制冷劑(CO2和可燃制冷劑的混合物)由壓縮機(jī) 1從a點(diǎn)吸入，壓縮后為高壓態(tài)的b點(diǎn)，經(jīng)冷凝器2冷凝成為兩相流的e點(diǎn)進(jìn)到精分器3，在 這里分離為氣態(tài)的(X)2由頂部外排(f點(diǎn))，液態(tài)可燃制冷劑由底部外排(h點(diǎn))到可燃制冷 劑罐4，液態(tài)可燃制冷劑經(jīng)i點(diǎn)和可燃制冷劑節(jié)流閥5節(jié)流后送至蒸發(fā)冷凝器6中，在這里， 液態(tài)可燃制冷劑吸熱被蒸發(fā)，而由f點(diǎn)來的氣態(tài)(X)2放熱被冷凝成液態(tài)C02，下排(1點(diǎn))到 CO2罐7，液態(tài)(X)2經(jīng)點(diǎn)m和(X)2節(jié)流閥8節(jié)流后送至(X)2蒸發(fā)器9中，吸收冷載體的熱量而 蒸發(fā)為氣態(tài)CO2，由0點(diǎn)外排，并與由蒸發(fā)冷凝器6來的氣態(tài)可燃制冷劑(k點(diǎn))混合，至壓 縮機(jī)的吸氣口 a點(diǎn)，完成了兩種制冷劑的一次循環(huán)。所述的冷凝器2，CO2蒸發(fā)器9，室內(nèi)機(jī)換熱器12，室外機(jī)換熱器13推薦采用 由申請(qǐng)人發(fā)明的《一種微通道平行流換熱器》(CN201010210051.9)。所述的蒸發(fā)冷凝器6，推薦采用由申請(qǐng)人發(fā)明的用《用于跨臨界(X)2制冷系統(tǒng)的內(nèi)部換熱器及制造方法》 (CN201010210066. 5)。為了提高兩種制冷劑的分離精度，依據(jù)對(duì)分離精度的要求和系統(tǒng)布局的可能，可 采用三項(xiàng)措施①從液態(tài)(X)2罐7中引出部分液態(tài)(X)2作為回流，經(jīng)g點(diǎn)送到精分器3的頂 部；②在可燃制冷劑罐4中設(shè)置加熱系統(tǒng)，以盡可能地蒸出(X)2因此，可燃制冷劑罐7實(shí)際 上是一個(gè)再沸器。加熱的熱源有兩種，一種是利用壓縮機(jī)出口的高溫氣態(tài)兩種制冷劑經(jīng)c 點(diǎn)再由d點(diǎn)回流，另一種是用電加熱器；③在精分器3內(nèi)設(shè)置高效規(guī)整填料。所述(X)2自動(dòng)排放閥10，設(shè)置在可燃制冷劑罐4和(X)2罐7的聯(lián)通管道上，當(dāng)可燃 制冷劑發(fā)生泄漏后，可燃制冷劑罐4的壓力下降趨零，CO2自動(dòng)排放閥10兩端的壓力差增 大，靠壓差傳感器的指令，打開此閥，于是(X)2就自動(dòng)流往可燃制冷劑系統(tǒng)中，沿著原有的可 燃制冷劑的泄漏點(diǎn)外泄，發(fā)揮CO2稀釋、阻燃和滅火的作用。在(X)2自動(dòng)排放閥動(dòng)作的同時(shí)， 還啟動(dòng)聲、光報(bào)警裝置，以強(qiáng)化安全。所述的可燃制冷劑推薦有I^90，R600，R600a，R601a，R611和R32。它們的正常沸 點(diǎn)如下表，它們與CO2的正常沸點(diǎn)差越大，則分離精度可以越高，此外，正常沸點(diǎn)還影響蒸發(fā) 溫度和冷凝溫度，可根據(jù)制冷的要求來選擇可燃制冷劑。
權(quán)利要求
1.一種二氧化碳自動(dòng)阻燃具精分器的復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于采用CO2(低 溫)制冷劑和可燃(高溫)制冷劑兩種制冷劑，和復(fù)疊式(兩級(jí))制冷系統(tǒng)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的二氧化碳自動(dòng)阻燃具精分器的復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特 征在于在(X)2和可燃制冷劑的兩個(gè)儲(chǔ)罐間，裝設(shè)有(X)2自動(dòng)排放閥、聲、光報(bào)警裝置和相應(yīng)的 連通管道。
3.—種如權(quán)利要求1所述的二氧化碳自動(dòng)阻燃具精分器的復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特 征在于設(shè)置了兩種制冷劑的精分器。
4.一種如權(quán)利要求1和3所述的二氧化碳自動(dòng)阻燃具精分器的復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)， 其特征在于在精分器下面的可燃制冷劑罐中設(shè)置有加熱裝置，所述加熱裝置的熱源有電和 壓縮后的高溫制冷劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二氧化碳自動(dòng)阻燃且具有精分器的復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)。CO2和可燃制冷劑，是理想的零ODP且GWP值低的環(huán)保制冷劑，但單獨(dú)使用時(shí)，都有缺點(diǎn)CO2的臨界溫度低，不適于用在環(huán)境溫度較高的地區(qū)，飽和壓力過高，壓縮機(jī)功耗過大，替代現(xiàn)有的制冷系統(tǒng)，社會(huì)成本過高；而可燃制冷劑易燃易爆，有安全隱患。復(fù)疊式(兩級(jí))制冷系統(tǒng)，擴(kuò)大了室內(nèi)外的溫度梯度，避免了跨臨界CO2制冷系統(tǒng)引發(fā)的高壓需求。用作熱泵空調(diào)器，能使熱泵房間空調(diào)器的市場(chǎng)向高緯度地區(qū)擴(kuò)展。用作氣(水)源熱水器，可輕松獲得80℃以上的熱水?？赏瑫r(shí)獲得冷藏和冷凍兩種冷源，特別適用于大型超市同時(shí)需冷藏和冷凍的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F25B49/02GK102121758SQ20101054802
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者吳植仁 申請(qǐng)人:吳植仁