[發明專利]一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環系統

在審

• 申請號: 201610181195.3
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105650921A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 孫志利;吳國強;臧潤清
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: F25B1/10
• 分類號: F25B1/10;F25B41/00;F25B43/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 仝林葉

技術領域

本發明涉及以CO₂作為制冷劑的二級壓縮制冷循環系統，具體的說，是一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環系統。

背景技術

氣候變化是當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）類物質破壞臭氧層并且具有較高的溫室效應，制冷劑的替代工作任重道遠。從長遠的角度來看，制冷空調系統使用自然工質才能從根本上解決制冷劑替代問題，實現制冷空調系統的環保目標。在這樣的形勢下，CO₂制冷系統成為當今制冷空調行業的研究熱點。

目前，許多國家已經開始對CO₂制冷空調系統進行研究和應用。在發達國家，超市展示柜、汽車空調、自動售貨機等應用領域CO₂已有取代HFCs制冷劑的趨勢。

雖然CO₂制冷空調技術已應用于多個領域，但CO₂跨臨界循環制冷系統的關鍵問題仍未得到根本解決，即節流損失大，運行壓力高，系統效率低，比常規的R134a系統低1/4-1/3。從技術角度來看，可以用氣體冷卻器出口超臨界CO₂流體的冷卻、閃氣旁通制冷循環等途徑可以提高CO₂制冷系統效率。總結發現，CO₂制冷循環的冷卻可通過以下幾種方式實現：1）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CO₂制冷循環的COP，但專用冷卻方式需要增加一套輔助的制冷循環，提高了成本，增加了系統循環復雜程度。

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CO₂溫度，太陽能應用于CO₂跨臨界制冷循環冷卻過程。但以上兩種冷卻方式對應用時間和條件較為嚴格，推廣應用具有一定難度。通過比較分析，基于制冷循環本身的換熱器冷卻方式更容易實現和控制，是提高CO₂跨臨界制冷循環系統效率、拓寬其使用范圍的可行措施。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，CO₂制冷循環節流損失大和循環效率較低的問題，提供一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環系統。

本發明通過下述技術方案實現：

一種閃氣旁通梯級冷卻的雙級壓縮制冷循環系統，其特征在于，低壓級壓縮機的出口側與中間冷卻器進口端相連接，所述的中間冷卻器的出口端與高壓級壓縮機的進口端相連接，所述的高壓級壓縮機出口端與氣體冷卻器進口端相連接，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部換熱器的高溫流體入口端相連接，所述的內部換熱器的高溫流體出口端與閃氣旁通內部換熱器入口端相連接，所述的閃氣旁通內部換熱器出口端與節流閥入口端相連接，所述的節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器入口端相連接、所述的蒸發器出口端與內部換熱器的低溫流體入口端相連接，所述的內部換熱器的低溫流體出口端與低壓級壓縮機的出口端相連接，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節閥入口端相連接，所述的閃氣旁通調節閥出口端與低壓級壓縮機入口端相連接。

本發明具有以下技術效果：

1．本發明與傳統的二級CO₂二級壓縮系統相比，其解決了CO₂制冷循環節流損失大和循環效率較低的關鍵問題，大大提高了CO₂跨臨界制冷循環系統效率、拓寬其使用范圍。

2.本發明將閃發氣體直接進行旁通至壓縮機吸氣口，使蒸發器入口完全是液態制冷劑，從而實現蒸發器內制冷劑的均勻分配，降低蒸發器內的壓力損失，強化制冷劑側換熱過程，從而提高制冷系統效率。

3.超臨界CO₂流體避開了傳統制冷劑所經歷的兩相區，這使得換熱器設計中不同工質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、內部換熱器和閃氣旁通內部換熱器被冷卻，換熱兩側的工質保持良好的“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

圖1是本發明的原理示意圖。