[發明專利]一種多級串聯式大型低溫制冷系統

在審

• 申請號: 201710684071.1
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107477898A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 李佳敏;康慧芳
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F25B5/04
• 分類號: F25B5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明提供一種多級串聯式大型低溫制冷系統,主要由壓縮單元、N(N＝1，2，3…)級串聯式制冷單元、低溫換熱器、膨脹機、節流閥和儲液罐等串聯而成；所述串聯式制冷單元由一個換熱器和一個膨脹機串聯組成；系統中制冷劑在壓縮單元中壓縮至所需狀態，然后進入第一級串聯式制冷單元的換熱器中與低壓回流制冷劑進行換熱，溫度降低，之后經膨脹機進一步降溫降壓，減小高低壓流體之間的換熱溫差；再依次進入各級串聯式制冷單元，最后經低溫換熱器進一步降溫后，通過節流閥的節流作用全部或部分液化，最后進入儲液罐。而儲液罐中未被液化的氣體會被引出，進入最后一級低溫換熱器與高壓制冷劑進行換熱，隨后依次進入第N級、N-1級…和第一級串聯式制冷單元中的換熱器與高壓制冷劑換熱，最后返回到壓縮機入口，完成一個循環。本發明采用換熱器和膨脹機串聯的結構，降低高低壓流體換熱溫差，提高系統循環效率的同時，便于靈活調節系統制冷量和工作特性參數；各部分連接關系如下：壓縮單元的出口與第一級串聯式制冷單元的換熱器高溫側的入口相連，每級換熱器高溫側的出口與該級膨脹機的入口相連，膨脹機的出口與下一級串聯式制冷單元的換熱器高溫側的入口相連，如此循環，直至第N級串聯式制冷單元的膨脹機出口與低溫換熱器高溫側入口相連，低溫換熱器高溫側的出口與節流閥相連，節流閥的另一側與儲液罐的入口相連，儲液罐的出口與低溫換熱器低溫側的入口相連，低溫換熱器低溫側的出口與第N級串聯式制冷單元的換熱器低溫側入口相連，如此依次連接N-1級…和第一級串聯式制冷單元中的換熱器，第一級換熱器低溫側的出口與壓縮機的入口相連。

2.根據權利要求1所述的一種多級串聯式大型低溫制冷系統，其特征在于：換熱器的高溫側和膨脹機依次串聯，使制冷劑高溫側溫度梯級降低，使熱組合曲線和冷組合曲線趨于平行，保證不同品質能量的有效利用。

3.根據權利要求1所述的一種多級串聯式大型低溫制冷系統，其特征在于：低溫換熱器與儲液罐之間可連接節流閥，也可連接濕膨脹機。

4.根據權利要求1所述的一種多級串聯式大型低溫制冷系統，其特征在于：系統中的制冷劑可以為氦、氖、氫、氮、甲烷和天然氣等。

5.根據權利要求1所述的一種多級串聯式大型低溫制冷系統，其特征在于：壓縮單元為多級壓縮中間冷卻系統。

6.根據權利要求1所述的一種多級串聯式大型低溫制冷系統，其特征在于：所述串聯式制冷單元還可以進一步與并聯式制冷單元進行連接。