[發明專利]復疊式制冷系統

有效

• 申請號: 201410405366.7
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104180548A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 祁影霞;孟祥麒;周林溪
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

技術領域

本發明涉及一種低溫級制冷系統，特別涉及一種低溫級制冷系統的增壓系統優化的復疊式制冷系統。

背景技術

隨著國際社會對臭氧空洞和氣候變暖問題深入的關注和高度的重視，我國已于2010年全面完成了CFC類工質的替代。但R134a、R410A、R290作為新的替代產物，雖然不破壞臭氧層但其全球變暖潛值也很高。因此，HFCs作為過渡制冷劑無法實現對環境的零污染，尋找新型替代制冷劑也是當前所面臨的問題，而二氧化碳作為新一代制冷劑，已開始應用于各領域中。

CO2與水在較低的溫度與較高的壓力下，可以形成氣體水合物，在一立方米的水內可以吸納約200倍的標準體積的CO2。由于在0℃以上CO2水合物的相平衡曲線有一轉折點，高于該溫度時相平衡壓力會急劇的增長，因此，我們可以在該轉折溫度以下利用較低的壓力促使水合物合成，然后在高于轉折點的溫度下將水合物分解，就可以獲得比較高的氣體壓力。因此，利用這樣的二氧化碳水合反應，可以替代壓縮機，同時可以解決制冷劑的污染問題及二氧化碳壓縮機制造難的問題。

這種情況下，CO2進行水合反應的反應器也尤為重要，其絕熱保溫性能決定了水合反應的速率等因素，因此利用高壓絕熱噴淋裝置作為反應器，可以有效控制水合物的合成與分解，同時熱源采用盤管式換熱器。

發明內容

本發明是要提供一種復疊式制冷系統，該系統利用CO2在低溫低壓下在高壓絕熱密封容器內與噴淋水形成水合物，在溫度升高后水合物分解時放出高壓氣體，實現高低壓力循環來替代壓縮機，同時利用高溫級制冷系統產生的低溫冷凍水作為低溫級制冷系統的冷卻水，對反應器產生的高溫高壓的氣體進行冷卻后送入膨脹閥，最后進入蒸發器完成低溫級制冷循環。

本發明所采用的技術方案是：一種復疊式制冷系統，包括由高溫級制冷系統壓縮機、高溫級制冷系統冷凝器、高溫級制冷系統膨脹閥、高溫級制冷系統蒸發器構成的高溫級制冷系統，由低溫級制冷系統冷凝器、低溫級制冷系統膨脹閥、低溫級制冷系統蒸發器構成的低溫級制冷系統，低溫級制冷系統通過冷卻水路連接高溫級制冷系統，其特征在于：該系統還包括水合物反應器，所述水合物反應器內部裝設換熱盤管和噴淋裝置，外部設有冷卻水溫的低溫冷源，換熱盤管連接低溫級制冷系統熱源，所述水合物反應器的低壓氣體進氣口連接接有CO2氣罐的低壓儲氣罐，高壓氣體排氣口連接高壓儲氣罐，低壓儲氣罐與高壓儲氣罐之間通過低溫級制冷系統冷凝器、低溫級制冷系統蒸發器、低溫級制冷系統膨脹閥和單向閥連接，從噴淋裝置噴出的噴淋水利用CO2在低溫下形成水合物，吸收氣體而同時放熱，在溫度升高后水合物分解時放出高壓氣體，實現高低壓力循環來替代高溫級制冷系統壓縮機；高溫級制冷系統產生的低溫冷凍水作為低溫級制冷系統的冷卻水，對水合物反應器產生的高溫高壓的氣體進行冷卻后送入低溫級制冷系統膨脹閥，并進入低溫級制冷系統蒸發器完成低溫級制冷循環。

水合物反應器為高壓絕熱密封容器，高壓絕熱密封容器的絕熱層由氣凝膠、真空絕熱板、聚氨酯發泡三層復合構成，高壓絕熱密封容器內不裝有水合物生成促進裝置或水中加入水合物生成促進劑。

低溫冷源為恒溫槽，恒溫槽與噴淋裝置連接，為噴淋裝置提供低溫水噴霧，用于增加氣體與水的接觸面積，吸收氣體。

低溫級制冷系統熱源為盤管式換熱器，盤管式換熱器中的盤管與水合物反應器內的換熱盤管連接，與水合物換熱，換熱后的冷凍水可為空調的末端供冷水。

低溫級制冷系統冷凝器，其管程內通過冷卻水，冷卻水是高溫級制冷系統提供的低溫冷凍水；其殼程內通制過冷劑蒸汽。

低壓儲氣罐上設有充氣口，進氣口和排氣口，其進氣口連接低溫級制冷系統蒸發器，用于儲存來自低溫級制冷系統蒸發器的氣體。

高壓儲氣罐上設有進氣口和排氣口，其進氣口連接水合物反應器，用于儲存來自水合物分解釋放的高壓氣體；其排氣口經由單向閥連接低溫級制冷系統冷凝器和低溫級制冷系統膨脹閥，用于提供高壓節流氣體。