[發明專利]一種使復疊式低溫制冷機長周期穩定運行的裝置和方法

在審

• 申請號: 201810687047.8
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN109059327A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 喬思懷;趙鐸;陳聚良;史紅軍;李曉峰;鄭黎;易明玉;董哲;王海林;王亞新;陳亞春;郭衛東;歐玲;徐然;許婭;張昌會
• 申請（專利權）人: 河南神馬尼龍化工有限責任公司;平頂山市普恩科技有限公司
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新;張麗

一種使復疊式低溫制冷機長周期高制冷量穩定運行的裝置和方法，屬于制冷技術領域，包括低溫制冷系統和載冷劑加熱系統，所述低溫制冷系統包括制冷劑儲罐、第一蒸發器、第二蒸發器、低溫級壓縮機、冷卻器、油氣分離器、載冷劑儲罐和循環泵；制冷劑儲罐出口管道的末端分為兩路，第一路經第一膨脹閥、第一蒸發器與低溫級壓縮機相連，第二路經第二膨脹閥、第二蒸發器與低溫級壓縮機相連，低溫級壓縮機、冷卻器、油氣分離器和制冷劑儲罐依次通過管道相連；所述載冷劑儲罐通過管道和循環泵相連，循環泵的出口管道的末端分為兩路，第一路經第一電磁閥、第一蒸發器、第二電磁閥返回至載冷劑儲罐，第二路經第三電磁閥、第二蒸發器、第四電磁閥返回至載冷劑儲罐。

技術領域

本發明屬于制冷領域，具體涉及一種使復疊式低溫制冷機長周期穩定運行的裝置和方法。

背景技術

復疊式制冷循環是將較大的總溫差分割成兩段或若干段，根據每段的溫區選擇適宜的制冷劑循環，然后將它們疊加起來，用高溫級的制冷量來承擔低溫級的冷凝負荷，從而獲取較低制冷溫度的方式。

復疊式制冷屬于蒸汽壓縮式制冷的一種特殊形式，通常由兩到三個工作溫區不同的獨立蒸汽壓縮式制冷循環組成，以兩級復疊式制冷循環為例，它由高溫級和低溫級兩部分組成，高溫級中使用中溫制冷劑，低溫級中使用低溫制冷劑，形成兩個單級壓縮制冷系統復疊工作的循環。兩級系統之間采用冷凝蒸發器銜接起來，高溫級的中溫制冷劑在其中蒸發制冷，使低溫制冷劑在其中放熱，與蒸發的中溫制冷劑進行熱交換后被冷凝成液體。從冷凝蒸發器出來的中溫制冷劑蒸氣帶走低溫制冷劑的冷凝熱量，經過高溫級制冷循環將熱量傳遞給環境介質。而從冷凝蒸發器出來的低溫制冷劑液體，經低溫級節流閥降壓后，進入蒸發器吸取被冷卻物的熱量而蒸發制冷，獲取所需要的低溫。

復疊式循環制冷的優點在于通過常規的蒸氣壓縮式制冷循環，在正常工作壓力范圍和壓比的前提下能實現低至-140 ℃的制冷溫度，在使工作效率的同時極大地拓寬了常規系統的制冷溫區。復疊式深冷機組主要在冷庫，制藥上運用較多，但是在單機制冷量大于300kw，溫區在-60℃至-90℃，大于72小時長周期不停機工況下運行，國內制冷機很難達到。

發明內容

為了解決低溫制冷機長周期運行時制冷能力下降的問題，本發明的目的在于提供一種適用于溫區為-60℃至-90℃，使復疊式低溫制冷機長周期穩定運行的裝置和方法。

一種使復疊式低溫制冷機長周期穩定運行的裝置，包括低溫制冷系統和載冷劑加熱系統，所述低溫制冷系統包括制冷劑儲罐、第一蒸發器、第二蒸發器、低溫級壓縮機、冷卻器、油氣分離器和載冷劑儲罐；制冷劑儲罐出口管道的末端分為兩路，第一路經第一膨脹閥、第一蒸發器與低溫級壓縮機相連，第二路經第二膨脹閥、第二蒸發器與低溫級壓縮機相連，低溫級壓縮機、冷卻器和油氣分離器依次通過管道相連，油氣分離器的出口通過管道和制冷劑儲罐的進口相連；

所述載冷劑儲罐的出口管道上設有兩個支路，一個支路上設有循環泵，另一個支路上設有供冷泵，循環泵的出口管道的末端分為兩路，第一路經第一電磁閥、第一蒸發器、第二電磁閥返回至載冷劑儲罐，第二路經第三電磁閥、第二蒸發器、第四電磁閥返回至載冷劑儲罐，進入供冷泵的載冷劑經換熱器加熱后返回至載冷劑儲罐。

所述載冷劑加熱系統包括載冷劑加熱罐和復熱屏蔽泵，載冷劑加熱罐和復熱屏蔽泵通過管道連接，復熱屏蔽泵出口管路的末端設有兩個支路，一個支路經第五電磁閥、第一蒸發器、第六電磁閥返回至載冷劑加熱罐，另一個支路經第七電磁閥、第二蒸發器、第八電磁閥返回至載冷劑加熱罐。

所述載冷劑加熱罐的頂部通過管道和載冷劑儲罐相連，且該管道上設有安全閥。

所述載冷劑儲罐的出口管道上設有兩個支路，一個支路上設有循環泵，另一個支路上設有供冷泵。

低溫制冷系統應用的制冷劑是R23，冷凍油為SOLEST32，載冷劑是二氯甲烷。

所述制冷劑儲罐的進出口管道上、油氣分離器的出口管道上均設有調節閥。