一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種采用閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)。本實(shí)用新型由高壓級壓縮機(jī)排出的高溫氣體制冷劑進(jìn)入氣體冷卻器進(jìn)行初步冷卻，然后氣體制冷劑依次經(jīng)過閃氣旁通外部換熱器、內(nèi)部換熱器、閃氣旁通內(nèi)部換熱器得到充分冷卻。最后經(jīng)過閃氣旁通外部換熱器的制冷劑氣體與經(jīng)過內(nèi)部換熱器后的制冷劑氣體混合后輸入低壓級壓縮機(jī)。本實(shí)用新型解決了CO2制冷循環(huán)節(jié)流損失大和循環(huán)效率較低的關(guān)鍵問題，大大提高了CO2跨臨界制冷循環(huán)系統(tǒng)效率、拓寬其使用范圍。
【專利說明】
一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及以CO2作為制冷劑的二級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，具體的說，是一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣候變化是當(dāng)今人類社會面臨的重大問題，人工合成制冷劑氟氯烴(CFCs)和氫氟氯烴(HCFCs)類物質(zhì)破壞臭氧層并且具有較高的溫室效應(yīng)，制冷劑的替代工作任重道遠(yuǎn)。從長遠(yuǎn)的角度來看，制冷空調(diào)系統(tǒng)使用自然工質(zhì)才能從根本上解決制冷劑替代問題，實(shí)現(xiàn)制冷空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保目標(biāo)。在這樣的形勢下，CO2制冷系統(tǒng)成為當(dāng)今制冷空調(diào)行業(yè)的研究熱點(diǎn)。
[0003]目前，許多國家已經(jīng)開始對⑶沸丨」冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行研究和應(yīng)用。在發(fā)達(dá)國家，超市展示柜、汽車空調(diào)、自動售貨機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域CO2已有取代HFCs制冷劑的趨勢。
[0004]雖然CO2制冷空調(diào)技術(shù)已應(yīng)用于多個領(lǐng)域，但CO2跨臨界循環(huán)制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵問題仍未得到根本解決，即節(jié)流損失大，運(yùn)行壓力高，系統(tǒng)效率低，比常規(guī)的R134a系統(tǒng)低1/4-1/
3。從技術(shù)角度來看，可以用氣體冷卻器出口超臨界CO2流體的冷卻、閃氣旁通制冷循環(huán)等途徑可以提高CO2制冷系統(tǒng)效率?？偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)，CO2制冷循環(huán)的冷卻可通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn):I)換熱器冷卻方式;2)專用冷卻方式;3)其它冷卻方式。雖然采用專用冷卻方式可提高0)2制冷循環(huán)的C0P，但專用冷卻方式需要增加一套輔助的制冷循環(huán)，提高了成本，增加了系統(tǒng)循環(huán)復(fù)雜程度。
[0005]在其它類型的冷卻方式中，如采用融冰冷卻器以降低氣體冷卻器出口⑶2溫度，太陽能應(yīng)用于CO2跨臨界制冷循環(huán)冷卻過程。但以上兩種冷卻方式對應(yīng)用時間和條件較為嚴(yán)格，推廣應(yīng)用具有一定難度。通過比較分析，基于制冷循環(huán)本身的換熱器冷卻方式更容易實(shí)現(xiàn)和控制，是提高CO2跨臨界制冷循環(huán)系統(tǒng)效率、拓寬其使用范圍的可行措施。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，CO2制冷循環(huán)節(jié)流損失大和循環(huán)效率較低的問題，提供一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，低壓級壓縮機(jī)的出口側(cè)與中間冷卻器進(jìn)口端相連接，所述的中間冷卻器的出口端與高壓級壓縮機(jī)的進(jìn)口端相連接，所述的高壓級壓縮機(jī)出口端與氣體冷卻器進(jìn)口端相連接，所述的氣體冷卻器出口端與閃氣旁通外部換熱器的高溫流體入口端相連接，所述的閃氣旁通外部換熱器的高溫流體出口端與內(nèi)部換熱器的高溫流體入口端相連接，所述的內(nèi)部換熱器的高溫流體出口端與閃氣旁通內(nèi)部換熱器入口端相連接，所述的閃氣旁通內(nèi)部換熱器出口端與節(jié)流閥入口端相連接，所述的節(jié)流閥出口端與所述的沖擊T型連接氣液分離器相連通，所述的沖擊T型連接氣液分離器底部與蒸發(fā)器入口端相連接、所述的蒸發(fā)器出口端與內(nèi)部換熱器的低溫流體入口端相連接，所述的內(nèi)部換熱器的低溫流體出口端與低壓級壓縮機(jī)的出口端相連接，所述的沖擊T型連接氣液分離器頂部與閃氣旁通外部換熱器的低溫流體入口端相連接，所述的閃氣旁通外部換熱器的低溫流體出口端與閃氣旁通調(diào)節(jié)閥入口端相連接，所述的閃氣旁通調(diào)節(jié)閥出口端與低壓級壓縮機(jī)入口端相連接。
[0009]本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果:
[0010]1.本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的二級CO2 二級壓縮系統(tǒng)相比，其解決了 CO2制冷循環(huán)節(jié)流損失大和循環(huán)效率較低的關(guān)鍵問題，大大提高了 CO2跨臨界制冷循環(huán)系統(tǒng)效率、拓寬其使用范圍。
[0011 ] 2.本實(shí)用新型將閃發(fā)氣體直接進(jìn)行旁通至壓縮機(jī)吸氣口，使蒸發(fā)器入口完全是液態(tài)制冷劑，從而實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的均勻分配，降低蒸發(fā)器內(nèi)的壓力損失，強(qiáng)化制冷劑側(cè)換熱過程，從而提高制冷系統(tǒng)效率。
[0012]3.超臨界CO2流體避開了傳統(tǒng)制冷劑所經(jīng)歷的兩相區(qū)，這使得換熱器設(shè)計(jì)中不同工質(zhì)之間的換熱具有更好的熱匹配性，減小傳熱過程“火用”損失。在相同的窄點(diǎn)溫差下，氣體冷卻器出口的超臨界CO2流體分別在閃氣旁通外部換熱器、內(nèi)部換熱器和閃氣旁通內(nèi)部換熱器被冷卻，換熱兩側(cè)的工質(zhì)保持良好的“熱追隨”，使其傳熱過程有較小的“火用”損耗和“火用”損失。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本系統(tǒng)詳細(xì)說明。
[0015]如圖1所示，低壓級壓縮機(jī)I的出口側(cè)與中間冷卻器2進(jìn)口端相連接，所述的中間冷卻器2的出口端與高壓級壓縮機(jī)3的進(jìn)口端相連接，所述的高壓級壓縮機(jī)3出口端與氣體冷卻器4進(jìn)口端相連接，所述的氣體冷卻器4出口端與閃氣旁通外部換熱器5的高溫流體入口端相連接，所述的閃氣旁通外部換熱器5的高溫流體出口端與內(nèi)部換熱器6的高溫流體入口端相連接，所述的內(nèi)部換熱器6的高溫流體出口端與閃氣旁通內(nèi)部換熱器7入口端相連接，所述的閃氣旁通內(nèi)部換熱器7出口端與節(jié)流閥8入口端相連接，所述的節(jié)流閥8出口端與所述的沖擊T型連接氣液分離器9相連通，所述的沖擊T型連接氣液分離器9底部與蒸發(fā)器10入口端相連接、所述的蒸發(fā)器10出口端與內(nèi)部換熱器6的低溫流體入口端相連接，所述的內(nèi)部換熱器6的低溫流體出口端與低壓級壓縮機(jī)I的出口端相連接，所述的沖擊T型連接氣液分離器9頂部與閃氣旁通外部換熱器5的低溫流體入口端相連接，所述的閃氣旁通外部換熱器5的低溫流體出口端與閃氣旁通調(diào)節(jié)閥11入口端相連接，所述的閃氣旁通調(diào)節(jié)閥11出口端與低壓級壓縮機(jī)I入口端相連接。
[0016]所述的沖擊T型連接氣液分離器，對節(jié)流過程的閃發(fā)氣體進(jìn)行氣液分離，底部液體進(jìn)入到蒸發(fā)器，頂部與閃氣旁通外部換熱器相連，頂部出來的低溫氣體對經(jīng)過氣體冷卻器的蒸汽進(jìn)一步冷卻。沖擊T型連接氣液分離器能夠?qū)庖褐评鋭┑囊合嗖糠诌M(jìn)行阻隔(提高氣液分離效率)和內(nèi)部換熱器出口超臨界C02流體換熱。
[0017]所述的閃氣旁通外部換熱器，通過沖擊T型連接氣液分離器出來的低溫蒸汽與經(jīng)過氣體冷卻器的高溫氣體進(jìn)行換熱，然后低溫蒸汽通過閃氣旁通調(diào)節(jié)閥。
[0018]所述的內(nèi)部換熱器，通過蒸發(fā)器出來的低溫蒸汽與經(jīng)過閃氣旁通外部換熱器的高溫蒸汽進(jìn)行換熱，冷卻后高溫C02蒸汽進(jìn)入到?jīng)_擊T型連接氣液分離器進(jìn)一步冷卻。
[0019]所述的閃氣旁通內(nèi)部換熱器，利用氣液分離器中的低溫氣體制冷劑對由內(nèi)部換熱器過來的高溫氣體蒸汽進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻。
[0020]本實(shí)用新型閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)中的工作原理如下:由低壓機(jī)壓縮機(jī)排出的高溫氣體制冷劑進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行初步冷卻，然后經(jīng)高壓級壓縮機(jī)壓縮后排出的高溫氣體制冷劑依次經(jīng)過氣體冷卻器、閃氣旁通外部換熱器、內(nèi)部換熱器、是閃氣旁通內(nèi)部換熱器得到充分冷卻。然后制冷劑氣體經(jīng)過節(jié)流后產(chǎn)生的閃發(fā)氣體通過沖擊T型連接進(jìn)行氣液分離，利用分離過程和分離后CO2低溫低壓氣體對氣體冷卻器出口的超臨界CO2冷卻，提高制冷循環(huán)效率。為提高氣液分離效率在氣液分離器(分流器)內(nèi)部和外部分別設(shè)置換熱器，稱之為閃氣旁通內(nèi)部換熱器和閃氣旁通外部換熱器，其中閃氣旁通內(nèi)部換熱器的主要作用是對氣液制冷劑的液相部分進(jìn)行阻隔(提高氣液分離效率)和內(nèi)部換熱器出口超臨界CO2流體換熱；閃氣旁通外部換熱器的主要作用是將閃氣旁通氣體與氣體冷卻器出口超臨界CO2流體換熱，通過兩個換熱器的設(shè)置降低超臨界CO2流體的溫度。此外，系統(tǒng)中還設(shè)置了內(nèi)部換熱器，將蒸發(fā)器出口的低溫CO2流體與閃氣旁通外部換熱器出口的高溫C02流體進(jìn)行換熱，進(jìn)一步對C02流體冷卻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，低壓級壓縮機(jī)(I)的出口側(cè)與中間冷卻器(2)進(jìn)口端相連接，所述的中間冷卻器(2)的出口端與高壓級壓縮機(jī)(3)的進(jìn)口端相連接，所述的高壓級壓縮機(jī)(3)出口端與氣體冷卻器(4)進(jìn)口端相連接，所述的氣體冷卻器(4)出口端與閃氣旁通外部換熱器(5)的高溫流體入口端相連接，所述的閃氣旁通外部換熱器(5)的高溫流體出口端與內(nèi)部換熱器(6)的高溫流體入口端相連接，所述的內(nèi)部換熱器(6)的高溫流體出口端與閃氣旁通內(nèi)部換熱器(7)入口端相連接，所述的閃氣旁通內(nèi)部換熱器(7)出口端與節(jié)流閥(8)入口端相連接，所述的節(jié)流閥(8)出口端與沖擊T型連接氣液分離器(9)相連通，所述的沖擊T型連接氣液分離器(9)底部與蒸發(fā)器(10)入口端相連接、所述的蒸發(fā)器(10)出口端與內(nèi)部換熱器(6)的低溫流體入口端相連接，所述的內(nèi)部換熱器(6)的低溫流體出口端與低壓級壓縮機(jī)(I)的出口端相連接，所述的沖擊T型連接氣液分離器(9)頂部與閃氣旁通外部換熱器(5)的低溫流體入口端相連接，所述的閃氣旁通外部換熱器(5)的低溫流體出口端與閃氣旁通調(diào)節(jié)閥(11)入口端相連接，所述的閃氣旁通調(diào)節(jié)閥(11)出口端與低壓級壓縮機(jī)(I)入口端相連接。
【文檔編號】F25B1/10GK205561326SQ201620242839
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】孫志利, 吳國強(qiáng), 臧潤清
【申請人】天津商業(yè)大學(xué)