[實用新型]高壓氣體渦流膨脹的二氧化碳低溫制冷系統

有效

• 申請號: 201420050445.6
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN203758073U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 寧靜紅;劉圣春;郭憲民;葉慶銀
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: F25B9/04
• 分類號: F25B9/04
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 肖莉麗

技術領域

本實用新型涉及制冷技術領域，特別是涉及一種高壓氣體渦流膨脹的二氧化碳低溫制冷系統。

背景技術

隨著科技的飛速發展，造成的環境污染和資源匱乏，引發當今國際社會共同關注節能環保這一關乎可持續性發展的重要議題。自然工質替代以及制冷系統的性能提高是制冷行業工作者亟待解決的問題。CO₂具有良好的熱力特性，提高CO₂制冷系統的性能以及開發新型CO₂制冷循環系統引起研究者的關注。

現有的CO₂制冷系統中CO₂流體是跨臨界循環，節流降壓元件的節流過程損失較大，系統的性能系數較低。因此，如何減少CO₂的節流損失，使節流過程接近等熵膨脹過程，提高循環系統的能效，節約能源，是亟待解決的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術存在的技術缺陷，提供一種利用渦流膨脹降壓，以減少系統不可逆損失的二氧化碳低溫制冷系統。

為實現本實用新型的目的所采用的技術方案是：

一種高壓氣體渦流膨脹的二氧化碳低溫制冷系統，包括氣體冷卻器、換熱器、高壓級壓縮機、低壓級壓縮機、蒸發器和渦流管；所述渦流管包括渦流室、冷段和熱擴壓段，所述熱擴壓段包括與所述渦流室連通的擴壓本體，所述擴壓本體的內壁上設置有飽和液體收集凹槽，所述飽和液體收集凹槽的底部連接有收集飽和液體出口接管；所述擴壓本體的出口處密封有底板，所述底板上連接有熱氣體出口接管，所述底板的中心位置安裝有使中心區冷氣體朝向冷段折返的中心擋板；所述渦流室上連接有高壓氣體進口接管，所述冷段上連接有冷氣體出口接管；所述高壓級壓縮機的出口與所述氣體冷卻器的入口連接，所述氣體冷卻器的出口與所述渦流管的高壓氣體進口接管連接，所述渦流管的冷段的冷氣體出口接管分成兩路，一路與所述渦流管的收集飽和液體出口接管并聯后與所述蒸發器的入口連接，另一路與所述換熱器的低溫冷氣體入口接管連接，所述換熱器的低溫冷氣體出口與所述蒸發器的出口并聯后與所述低壓級壓縮機的入口連接，所述低壓級壓縮機的出口與所述換熱器的高溫熱氣體出口并聯后與所述高壓級壓縮機的入口連接，所述渦流管的熱氣體出口接管與所述換熱器的高溫熱氣體入口連接。

所述中心擋板與擋板徑向面積調節機構連接。

所述擋板徑向面積調節機構包括密封安裝于所述底板上的絲杠伸縮調節機構、底盤和多個伸縮套，多個所述伸縮套之間可伸縮連接，所述中心擋板固定安裝于首端的所述伸縮套中心，末端的所述伸縮套與所述底盤固定連接，所述絲杠伸縮調節機構的絲杠穿過所述底盤和多個伸縮套與所述中心擋板固定連接,通過所述絲杠調節所述中心擋板的伸縮，通過所述中心擋板帶動所述多個伸縮套與所述中心擋板平齊，使得多個所述伸縮套的截面與所述中心擋板組合成不同徑向面積的端面，以實現冷熱氣體流量的調節。

所述絲杠伸縮調節機構包括螺母、絲杠和連接件，所述連接件與所述底板固定連接，所述絲杠與所述連接件螺紋連接，所述絲杠下端與所述中心擋板固定連接，所述絲杠上端與所述螺母螺紋連接。

所述中心擋板與所述多個伸縮套成階梯型排列。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型的高壓氣體渦流膨脹的二氧化碳低溫制冷系統，采用具有擴壓作用的渦流管，利用超臨界區、氣體冷卻器出口的高壓氣體渦流膨脹降壓，能夠減少系統的不可逆損失，同時，分離出的液體蒸發沸騰吸熱，能夠同時充分利用冷氣體和熱氣體的能量，可以有效地改善系統的性能，保護環境、節約能源。

2、本實用新型的高壓氣體渦流膨脹的二氧化碳低溫制冷系統采用渦流管代替常規節流降壓元件，使得節流過程接近等熵膨脹過程，結構簡單、安裝方便、工作穩定。

3、本實用新型的制冷系統中采用具有擴壓作用的渦流管的擴壓段，使分離出的熱氣流擴壓至中間壓力，結構簡單，無運動部件，結構輕巧，成本低，易維護，使用壽命長。

4、本實用新型的制冷系統中，能夠通過徑向面積可調的中心擋板調節冷熱氣體的流量，提高循環系統的能效。

附圖說明

圖1所示為本實用新型高壓氣體渦流膨脹的低溫制冷系統示意圖；

圖2所示為渦流管的接管示意圖；

圖3所示為熱擴壓段的結構示意圖；

圖4所示為圖3的A-A剖視圖。