[發(fā)明專利]高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110055474.2
• 申請(qǐng)日: 2011-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102182490A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣彥龍;李俊;施紅;徐雷;周年勇;蔡玉飛;潘家辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F3/00
• 分類號(hào): E21F3/00;E21F11/00;F25B11/00;F25B27/00;F01D15/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)及方法，屬于安全救生及環(huán)境控制工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近幾年，礦難事故頻發(fā)，礦難發(fā)生后為無(wú)法及時(shí)撤離的遇險(xiǎn)人員提供生命保障的緊急避險(xiǎn)設(shè)施勢(shì)在必行。該設(shè)施對(duì)外要求能夠抵御高溫?zé)煔猓艚^有毒有害氣體，對(duì)內(nèi)要求提供氧氣、食物、水，去除有毒有害氣體，創(chuàng)造生存基本條件，為應(yīng)急救援創(chuàng)造條件、贏得時(shí)間。目前，緊急避險(xiǎn)設(shè)施主要包括永久避難硐室、臨時(shí)避難硐室、可移動(dòng)式救生艙，其中環(huán)境溫度的控制主要采用冰蓄冷、電制冷、開(kāi)放式液化氣體膨脹制冷三種方式。

對(duì)于冰蓄冷方式，由于冰的儲(chǔ)存溫度較低，平時(shí)維護(hù)時(shí)需持續(xù)蓄冷，故障率高且耗電量大，同時(shí)，在使用過(guò)程中，隨著冰的融化，救生艙內(nèi)溫度會(huì)逐漸升高，艙內(nèi)溫度不夠穩(wěn)定。電制冷方式，蓄電池體積龐大且需防爆處理，成本昂貴，且當(dāng)外界環(huán)境溫度較高時(shí)，空調(diào)裝置能效比將大大降低，甚至不能正常工作。開(kāi)放式液化氣體膨脹制冷方式，雖然艙內(nèi)溫度控制穩(wěn)定，性能可靠，但是所需液化氣體積較大，當(dāng)儲(chǔ)存環(huán)境溫度較高時(shí)，能量不能充分利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，適用于礦井、潛艇等密閉空間的非電式的高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)及方法。

一種高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)制冷機(jī)組，該蒸發(fā)制冷機(jī)組依次由第一蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥組成；其特征在于：還包括與蒸發(fā)制冷機(jī)組相連的動(dòng)力發(fā)生裝置，該動(dòng)力發(fā)生裝置依次由液化氣儲(chǔ)罐、氣液轉(zhuǎn)換器、渦輪、第二蒸發(fā)器組成，其中第二蒸發(fā)器的出口與上述冷凝器的冷邊相連；該系統(tǒng)還包括風(fēng)扇；其中渦輪、壓縮機(jī)和風(fēng)扇同軸工作。

上述的高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)工作方式，其特征在于包括以下過(guò)程：（a）、液化氣儲(chǔ)罐中的高壓液化介質(zhì)通過(guò)氣液轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為高壓氣體，同時(shí)與周圍空氣換熱，使氣液轉(zhuǎn)換器周圍空氣冷卻；（b）、高壓氣體進(jìn)入渦輪進(jìn)口，驅(qū)動(dòng)渦輪帶動(dòng)壓縮機(jī)和風(fēng)扇同軸工作；（c）、高壓氣體從渦輪出口排出，進(jìn)入第二蒸發(fā)器與周圍空氣換熱，使第二蒸發(fā)器周圍空氣冷卻；（d）、高壓氣體繼續(xù)從第二蒸發(fā)器的出口進(jìn)入制冷機(jī)組冷凝器的冷邊，與冷凝器中的制冷劑換熱，降低冷凝器中制冷劑的溫度，最后由冷凝器排出系統(tǒng)外。

上述高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)及工作方式，其特征在于：還包括空氣凈化系統(tǒng)。

上述高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)及工作方式，其特征在于：所述空氣凈化系統(tǒng)由化學(xué)制氧劑、脫硫劑、CO催化劑組成。在常溫下可有效去除二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、氮氧化物及人體代謝揮發(fā)性有機(jī)物等，

上述的高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)及工作方式，其特征在于：上述空氣凈化系統(tǒng)沿空氣凈化順序依次為化學(xué)制氧劑、脫硫劑、CO催化劑；化學(xué)制氧劑與艙內(nèi)CO₂和水反應(yīng)生成氧氣并產(chǎn)生熱量；該熱量能促進(jìn)CO催化劑對(duì)CO的催化效率；同時(shí)空氣凈化裝置入口和出口存在高度以及溫度差，因此會(huì)形成煙囪效應(yīng)，為空氣凈化裝置空氣流通提供動(dòng)力。

上述高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)及工作方式，其特征在于：上述空氣凈化系統(tǒng)位于氣液轉(zhuǎn)換器附近；化學(xué)制氧劑與艙內(nèi)CO₂和水反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及CO催化劑催化氧化CO產(chǎn)生的熱量能夠提高氣液轉(zhuǎn)換器的蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力，從而提高液化氣經(jīng)過(guò)渦輪前后焓差，使得渦輪做功增加。

本發(fā)明所述的高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)及方法在設(shè)計(jì)上滿足礦井環(huán)境控制要求，不使用電力及其它外部能源，具有制冷能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等突出優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)的原理性示意圖；

圖中的標(biāo)號(hào)名稱：1、液化氣儲(chǔ)罐，2、氣液轉(zhuǎn)換器，3、渦輪，4、第二蒸發(fā)器，5、冷凝器，6、膨脹閥，7、第一蒸發(fā)器，8、壓縮機(jī)，9、風(fēng)扇，10、化學(xué)制氧劑，11、脫硫劑，12、CO催化劑。

具體實(shí)施方式

附圖1為高壓動(dòng)力源高效制冷系統(tǒng)，由制冷系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)組成。制冷系統(tǒng)包括液化氣儲(chǔ)罐1、氣液轉(zhuǎn)換器2、渦輪3、蒸發(fā)制冷機(jī)組、第二蒸發(fā)器4。蒸發(fā)制冷機(jī)組包括冷凝器5、膨脹閥6、第一蒸發(fā)器7、壓縮機(jī)8和風(fēng)扇9。空氣凈化系統(tǒng)主要包括化學(xué)制氧劑10、脫硫劑11、CO催化劑12。