[發明專利]一種多級冷卻二氧化碳制冷空調及制冷方法

有效

• 申請號: 202010549715.8
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111912131B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 曹鋒;葉祖樑;王驛凱;宋昱龍;殷翔
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00;F25B5/02;F25B31/00;F25B41/20;F25B41/30;F25B49/02;F24F11/65;F24F11/72;F24F11/84;F24F11/86
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種多級冷卻二氧化碳制冷空調，其特征在于，包括：高壓級壓縮機(1)、氣體冷卻器(3)、高壓膨脹閥(4)、閃蒸罐(5)、第一級蒸發器(10)、第二級蒸發器(11)、第三級蒸發器(12)、中壓級壓縮機(13)和低壓級壓縮機(14)；

高壓級壓縮機(1)的出口連接氣體冷卻器(3)的入口，氣體冷卻器(3)的出口連接高壓膨脹閥(4)的入口，高壓膨脹閥(4)的出口連接閃蒸罐(5)的入口，閃蒸罐(5)上部的出口連接高壓級壓縮機(1)的入口，閃蒸罐(5)下部的液體出口連接第一級蒸發器(10)的入口、第二級蒸發器(11)的入口、第三級蒸發器(12)的入口；

第三級蒸發器(12)的出口連接低壓級壓縮機(14)的入口，低壓級壓縮機(14)的出口和第二級蒸發器(11)的出口共同連接中壓級壓縮機(13)的入口，中壓級壓縮機(13)的出口、第一級蒸發器(10)的出口和閃蒸罐(5)上部的出口共同連接高壓級壓縮機(1)的入口；

閃蒸罐(5)的上部的出口通過閃蒸氣旁通閥(6)連接高壓級壓縮機(1)的入口；閃蒸罐(5)下部的液體出口通過第一級節流閥(7)、第二級節流閥(8)和第三級節流閥(9)分別連接第一級蒸發器(10)的入口、第二級蒸發器(11)的入口和第三級蒸發器(12)的入口；

第一級蒸發器(10)的出口和第二級蒸發器(11)的出口之間連接第一電磁閥(15)；第二級蒸發器(11)的出口和第三級蒸發器(12)的出口之間連接第二電磁閥(16)；

環境側風機(21)安裝于氣體冷卻器(3)，蒸發側風機(22)安裝于冷卻風道的出風口；蒸發側冷卻風道內安裝有第一風閥(23)和第二風閥(24)；第一風閥(23)和第二風閥(24)由限位器控制位置，打開時與風道平行，關閉時與風道垂直；

所述多級冷卻二氧化碳制冷空調包括以下運行模式：單蒸發器單級冷卻模式，雙蒸發器單級冷卻模式，雙蒸發器雙級冷卻模式，三蒸發器雙級冷卻模式，三蒸發器三級冷卻模式；

單蒸發器單級冷卻模式下，高壓級壓縮機(1)運行，中壓級壓縮機(13)和低壓級壓縮機(14)停機；第一級節流閥(7)打開，第二級節流閥(8)和第三級節流閥(9)關閉；第一電磁閥(15)和第二電磁閥(16)關閉；第一風閥(23)關閉，第二風閥(24)打開；

雙蒸發器單級冷卻模式下，高壓級壓縮機(1)運行，中壓級壓縮機(13)和低壓級壓縮機(14)停機；第一級節流閥(7)和第二級節流閥(8)打開，第三級節流閥(9)關閉；第一電磁閥(15)打開，第二電磁閥(16)關閉；第一風閥(23)和第二風閥(24)打開；

雙蒸發器雙級冷卻模式下，高壓級壓縮機(1)和中壓級壓縮機(13)運行，低壓級壓縮機(14)停機；第一級節流閥(7)和第二級節流閥(8)打開，第三級節流閥(9)關閉；第一電磁閥(15)和第二電磁閥(16)關閉；第一風閥(23)和第二風閥(24)關閉；

三蒸發器雙級冷卻模式下，高壓級壓縮機(1)和低壓級壓縮機(14)運行，中壓級壓縮機(13)停機；第一級節流閥(7)、第二級節流閥(8)和第三級節流閥(9)打開；第一電磁閥(15)打開，第二電磁閥(16)關閉；第一風閥(23)和第二風閥(24)打開；

三蒸發器三級冷卻模式下，高壓級壓縮機(1)、中壓級壓縮機(13)和低壓級壓縮機(14)運行；第一級節流閥(7)、第二級節流閥(8)和第三級節流閥(9)打開；第一電磁閥(15)和第二電磁閥(16)關閉；第一風閥(23)和第二風閥(24)關閉。

2.根據權利要求1所述的一種多級冷卻二氧化碳制冷空調，其特征在于，高壓級壓縮機(1)的出口連接油氣分離器(2)的入口，油氣分離器(2)的工質出口連接氣體冷卻器(3)的入口。

3.根據權利要求2所述的一種多級冷卻二氧化碳制冷空調，其特征在于，油氣分離器(2)的底部潤滑油出口連接儲油器(17)的入口；

儲油器(17)的出口通過第一油路電磁閥(18)、第二油路電磁閥(19)和第三油路電磁閥(20)分別連接高壓級壓縮機(1)的回油口、中壓級壓縮機(13)的回油口和低壓級壓縮機(14)的回油口。