[發明專利]一種自復疊制冷系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201810499113.9
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108679867B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 樊超超;晏剛;魚劍琳
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F25B41/00;F25B49/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種自復疊制冷系統及其控制方法，該制冷系統包括蒸發器、冷凝器、兩相噴射壓縮機、三個電子膨脹閥、兩個氣液分離器、兩個蒸發冷凝器和一個回熱器；所述制冷系統采用二元非共沸混合工質，使用兩相噴射壓縮機，一方面減小了一次節流過程和蒸發冷凝器中換熱過程的不可逆損失，提升了系統能效，另一方面，可有效降低壓縮機排氣溫度，提高壓縮機可靠性；所述制冷系統包含兩個串聯的氣液分離器，以實現混合工質的兩級分離，提高蒸發器中低溫工質的含量，可有效提高蒸發壓力、降低壓縮機壓比，從而減小壓縮機耗功；普通自復疊制冷系統有壓比大、排氣溫度高、能效低等缺點，本發明可有效解決這些問題。

技術領域

本發明涉及自復疊制冷設備技術領域，具體涉及到一種新型自復疊制冷系統及其控制方法。

背景技術

自復疊制冷技術由于其僅使用單壓縮機便可達到較低溫度的優勢，廣泛應用于制冷溫度-40℃以下的低溫冷柜，其結構及性能的優化是多年來的研究熱點。對于自復疊制冷系統，有兩個技術指標直接影響其系統性能：其一是自復疊制冷系統的冷凝溫度與蒸發溫度之差可達80℃以上，造成了壓縮機壓比過高，從而影響壓縮機效率，能效比較低；另一個是低溫工質的添加會導致系統冷凝壓力過高，從而導致壓縮機排氣溫度過高，會嚴重影響壓縮機可靠性。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，同時降低自復疊制冷系統壓縮機的壓比和排氣溫度，并提高系統能效；本發明的目的在于提出一種新型自復疊制冷系統，該系統采用二元非共沸混合制冷劑，使用兩相噴射壓縮機，利用中間冷卻的方式降低了排氣溫度，同時可以減小一次節流過程和蒸發冷凝器中換熱過程的不可逆損失，提高系統能效；另外，所述制冷系統采用了兩個串聯的氣液分離器，以實現兩級分離，提高蒸發器內低溫工質的含量，即可提升蒸發壓力，從而降低壓縮機壓比，減小壓縮機耗功。對于所述的制冷系統，本發明提出了一種可行有效的控制方法。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種自復疊制冷系統，包括兩相噴射壓縮機CP，兩相噴射壓縮機CP的出口與冷凝器CD的入口相連，冷凝器CD的出口與第一氣液分離器S1的入口相連；第一氣液分離器S1的氣相出口依次與第一蒸發冷凝器C1和第二氣液分離器S2入口相連；第一氣液分離器S1液相出口依次與第一電子膨脹閥E1、第一蒸發冷凝器C1和第二電子膨脹閥E2出口相連；第二氣液分離器S2液相出口與第二電子膨脹閥E2連接；第二電子膨脹閥E2出口依次與第二蒸發冷凝器C2和兩相噴射壓縮機CP引射口連接；第二氣液分離器S2氣相出口依次與第二蒸發冷凝器C2、回熱器HX、第三電子膨脹閥E3和蒸發器EV的入口連接；蒸發器EV出口依次與回熱器HX和兩相噴射壓縮機CP吸氣口相連。

所述自復疊制冷系統采用二元非共沸混合制冷劑，經兩相噴射壓縮機CP壓縮后的高溫高壓氣相制冷劑進入冷凝器CD部分冷凝后，經由第一氣液分離器S1實現一級組分分離，液相制冷劑含有較多的高溫工質，氣相制冷劑含有較多的低溫制冷劑；第一氣液分離器S1中的液相制冷劑經第一電子膨脹閥E1節流至中間壓力后，經第一蒸發冷凝器C1實現部分蒸發；第一氣液分離器S1中的氣相制冷劑經第一蒸發冷凝器C1部分冷凝后，進入第二氣液分離器S2實現二級組分分離，氣相制冷劑中會含有更多的低溫制冷劑；第二氣液分離器S2中的液相制冷劑經第二電子膨脹閥E2節流后，與第一蒸發冷凝器C1部分蒸發后的制冷劑混合，混合后的制冷劑經過第二蒸發冷凝器C2部分蒸發后進入兩相噴射壓縮機CP引射口；第二氣液分離器S2中的氣相制冷劑流經第二蒸發冷凝器C2被冷凝后，流經回熱器HX被過冷，過冷后的制冷劑經第三電子膨脹閥E3節流后，進入蒸發器EV部分蒸發；從蒸發器EV中流出的兩相制冷劑經回熱器HX蒸發并加熱后，進入兩相噴射壓縮機CP吸氣口；吸氣口的制冷劑被壓縮至中間壓力后，與引射口的兩相制冷劑混合成過熱氣相制冷劑，經兩相噴射壓縮機CP壓縮至冷凝壓力。