[實用新型]雙級節流非共沸工質機械過冷CO2

有效

• 申請號: 201921465727.1
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN210861850U
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 代寶民;楊茜茹;馬牧宇;王璐;何小敏;楊和澄;郭夢迪
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: F25B41/06
• 分類號: F25B41/06;F25B43/00;F25B9/10;F25B1/10
• 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

本實用新型公開了一種雙級節流非共沸工質機械過冷CO₂跨臨界制冷循環系統。本實用新型CO₂跨臨界制冷循環系統包括氣體冷卻器、中溫級冷卻蒸發器、低溫級冷卻蒸發器、膨脹閥、蒸發器、壓縮機；非共沸工質機械過冷雙級節流循環系統包括中溫級壓縮機、冷凝器、儲液器、中溫級節流閥、低溫級節流閥、低溫級壓縮機。通過非共沸工質增壓機械循環可對CO₂循環氣體冷卻器出口的CO₂流體進行一次和二次冷卻，降低節流損失，提高系統整體能效。通過雙級節流非共沸工質機械輔助過冷循環，使換熱形成更良好的溫度匹配，縮小了傳熱溫差、減小了過程的不可逆損失，進而減小了冷凝器和蒸發器的傳熱不可逆損失，使制冷循環的效率得以提高。

技術領域

本實用新型涉及制冷技術領域，特別是涉及一種雙級節流非共沸工質機械過冷CO₂跨臨界制冷循環系統。

背景技術

隨著全球變暖、臭氧層被破壞等環境問題的日益凸顯，為了替代對臭氧層有破壞作用以及產生溫室效應的CFCs、HCFCs、HFCs等工質，尋找新型友好的自然制冷工質成為制冷空調領域的研究重點。其中，CO₂由在其無毒不可燃、安全環保等優勢，引起了人們的普遍關注。

但由于CO₂較低的臨界溫度和較高的臨界壓力，使其節流損失大、制冷效率較低，尤其是當環境溫度較高時，CO₂的制冷能力急劇下降。如果對氣體冷卻器出口的CO₂流體進行過冷，隨著過冷度的增加，節流損失降低，循環冷量增加，循環COP得以提升。CO₂制冷循環的過冷可通過內部換熱器、機械過冷、熱電過冷等方式實現。一些學者對機械過冷用于CO₂跨臨界制冷循環進行了理論研究，即通過蒸氣壓縮制冷循環對主循環(CO₂跨臨界制冷循環)氣體冷卻器出口的CO₂進行冷卻。機械過冷不僅能夠增加制冷量，而且可以降低主循環的運行高壓，降低壓縮機排氣壓力，延長壓縮機的使用壽命

常規機械過冷循環均采用純工質，蒸發相變過程溫度保持不變，但超臨界CO₂流體冷卻過程為降溫過程，二者換熱過程溫度不匹配，造成換熱過程不可逆損失大。并且對于環境溫度較高、蒸發溫度較低的應用場所，CO₂過冷度高達20℃以上。機械過冷制冷循環冷凝側與空氣進行換熱，蒸發側與CO₂流體進行換熱，空氣側的溫升一般不超過8℃，而CO₂的溫降為20℃左右。

如果機械過冷循環采用非共沸工質，其蒸發和冷凝相變過程的溫度滑移接近，冷凝側和蒸發側不能同時與空氣及CO₂形成良好的溫度匹配，從而又會引起較大的不可逆損失。

實用新型內容

本實用新型目的在于，為克服上述現有技術中存在的不足，而提供一種雙級節流非共沸工質機械過冷CO₂跨臨界制冷循環系統。

本實用新型由機械過冷制冷循環和CO₂跨臨界制冷循環組成，其中機械過冷制冷循環為兩個蒸發壓力的蒸汽壓縮制冷循環，制冷劑為溫度滑移合理的混合制冷劑CO₂/R1234ze、CO₂/R1234yf、R41/R1234ze、R41/R1234yf、R32/R1234ze、R32/R1234yf或R32/R600a。

本實用新型循環系統由非共沸工質機械過冷雙級節流循環系統和CO₂跨臨界制冷循環系統耦合組成；

所述CO₂跨臨界制冷循環系統包括氣體冷卻器、中溫級冷卻蒸發器、低溫級冷卻蒸發器、膨脹閥、蒸發器、壓縮機；所述壓縮機出口與氣體冷卻器入口相連，氣體冷卻器出口與中溫級冷卻蒸發器入口相連，所述中溫級冷卻蒸發器出口與低溫級冷卻蒸發器入口相連，低溫級冷卻蒸發器出口與膨脹閥入口連接，膨脹閥出口與蒸發器入口相連，蒸發器入口與壓縮機相連；