[發明專利]一種帶有內部回熱器雙噴射器的制冷循環系統及其方法

在審

• 申請號: 202010553776.1
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111595049A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 張信榮;曾民強;章學來;鄭秋云
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00;F25B9/08;F25B9/10;F25B40/06;F25B49/02
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種帶有內部回熱器雙噴射器的制冷循環系統及其方法。本發明將CO₂作為制冷工質，制冰量大，并且能夠實現氣體冷卻器熱量能夠很好被梯級利用；采用雙壓縮機和雙噴射器，提高循環效率，減小能耗；本發明的制冷循環系統相對于傳統二氧化碳制冷循環效率提高18～25％，損失大約能減少35～45％；相對于新型噴射器二氧化碳制冷循環效率提高6～12％，在氣體冷卻器壓力較低時，減小10％左右損失，隨著壓力增大，二者損失差距非常小；本發明的制熱性能系數增長很小，制冷性能系數提高10～25％，因此在溜冰場這種低蒸發溫度工況下更應該增加回熱，有效利用冷能，降低運行成本。

技術領域

本發明涉及溜冰場制冷循環技術，具體涉及一種帶有內部回熱器和具有雙噴射器的跨臨界二氧化碳制冷循環系統及其方法。

背景技術

目前制冷系統的兩個重要方面是環境角度和能源成本。一些對環境有害的傳統制冷劑已被排除在市場之外，以天然制冷劑為代表的第二代制冷劑，例如氨氣NH₃，已開發了50多年，具有許多優勢。但是，在系統的安全性和效率方面仍然存在一些缺點。

NH₃泄漏的風險是間接設計的主要原因，因為該設計會在系統中盡可能限制NH₃，因此在分配循環中需要另一種液體。因此，由于系統中不同工作流體之間的熱交換，間接NH₃/鹽水系統的能耗比直接系統高。而二氧化碳是天然制冷劑，有望解決該問題。在溜冰場中使用二氧化碳的第一個概念是在1999年的奧地利(GEA2011)，第二個周期中使用了二氧化碳，其次級泵功率降低了80％。然后，憑借在超市中成功應用二氧化碳的成功案例，2011年在加拿大魁北克的一個溜冰場中，將二氧化碳的第二個概念用于整個生產周期，這使結果非常積極。

二氧化碳在現有的人工溜冰場的應用中采用間接制冷或傳統制冷系統較多，同時制冷循環中節流閥處的能量損失很大，使得系統總性能系數C-COP(Comprehensivecoefficient of performance)下降，損失也增大，并且在現有人工溜冰場中，熱量需求供給不足，通常會配套輔助加熱系統，不利于節能減排。

發明內容

針對目前溜冰場等制冷場合中二氧化碳制冷循環效率低且能耗大的不足，本發明提出了一種帶有內部回熱器的具有雙噴射器的跨臨界二氧化碳制冷循環系統及其方法。

本發明的一個目的在于提出一種帶有內部回熱器的具有雙噴射器的跨臨界二氧化碳制冷循環系統，用于低蒸發溫度的制冷場合。

本發明的帶有內部回熱器的具有雙噴射器的跨臨界二氧化碳制冷循環系統包括：高壓壓縮機、氣體冷卻器、回熱器、第一噴射器、第一二氧化碳氣液分離器、第二噴射器、第二二氧化碳氣液分離器、低壓壓縮機、第一節流閥、第二節流閥以及冷端除濕設備；其中，高壓壓縮機的出口通過主回路管道依次經過氣體冷卻器和回熱器連接至第一噴射器的主流體入口；第一噴射器的出口通過管道連接至第一二氧化碳氣液分離器的入口；第一二氧化碳氣液分離器的頂端氣體出口通過第一回路管道經由回熱器連接至高壓壓縮機的入口；第一二氧化碳氣液分離器的底端液體出口通過管道連接至第二噴射器的主流體入口，并且第一二氧化碳氣液分離器的頂端氣體出口連接第一旁路管道，與連接第一二氧化碳氣液分離器的底端液體出口的管道合路連接至第二噴射器的主流體入口；第二噴射器的出口通過管道連接至第二二氧化碳氣液分離器的入口；第二二氧化碳氣液分離器的頂端氣體出口通過第二回路管道經由回熱器連接至低壓壓縮機的入口；低壓壓縮機的出口連接至第一噴射器的次流體入口；第二二氧化碳氣液分離器的底端液體出口通過管道連通至制冷場合內的蒸發器，在管道上設置第二節流閥，并且第二二氧化碳氣液分離器的頂端氣體出口連接第二旁路管道，與連接第二二氧化碳氣液分離器的底端液體出口的管道合路連通至制冷場合內的蒸發器，第二旁路管道上設置第一節流閥；制冷場合內設置冷端除濕設備；冷端除濕設備通過第三回路管道經由回熱器連接至第二噴射器的次流體入口；在回熱器內的部分，主回路管道位于中心，第一至第三回路管道分別位于主回路管道的兩側；