[發明專利]二氧化碳相變液化循環制冷系統及循環方法和空調制冷器

在審

• 申請號: 202110364477.8
• 申請日: 2021-04-05
• 公開（公告）號: CN113375357A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 楊景峰
• 申請（專利權）人: 上海復璐帝流體技術有限公司
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00;F25B9/08;F25B43/00;F25B41/20;F25B49/02;F25B39/02
• 代理公司: 上海領譽知識產權代理有限公司 31383
• 代理人: 高振紅

本發明公開了一種二氧化碳相變液化循環制冷系統及循環方法和空調制冷器，該制冷系統，包括：一壓力氣源，用于為系統提供高壓氣體；至少兩并聯布置的液態CO₂儲罐，液態CO₂儲罐分別與壓力氣源連接，以交替通入高壓氣體控制液態CO₂儲罐內的壓力；一蒸發器，蒸發器分別連接液態CO₂儲罐，以交替接收液態CO₂儲罐提供的液態CO₂冷媒并在蒸發器內氣化，由流經蒸發器管壁外表面的載冷劑降溫所釋放的顯熱進行換熱。本發明利用液態CO₂冷媒逆向循環原理制冷，液態CO₂冷媒通過高壓空氣壓送進入蒸發器氣化成蒸氣氣化過程中需吸收潛熱，吸收的潛熱來源于流經蒸發器表面的載冷劑降溫所放出的顯熱，載冷劑放出顯熱后溫度下降實現制冷過程。

技術領域

本發明涉及空調制冷技術領域，尤其涉及一種二氧化碳相變液化循環制冷系統及循環方法和空調制冷器。

背景技術

人工制冷方式主要有四種，相變制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷和熱電制冷。每種制冷方法各有其特點。選擇合理的制冷方法，滿足制冷的要求，實現制冷中的節能，達到良好的經濟效益，同時制冷系統應符合環保要求。相變是指物質集聚態的變化。物質在發生相變時，必然伴隨著一定數量的能量交換，這是一種物理現象。相變制冷就是利用冷媒相變時的吸熱效應，達到降低溫度的效果。冷媒液體的汽化，是吸熱的相變過程，通過這個相變過程吸收大量熱量，就可獲得低溫。

在制冷技術中，廣泛利用制冷劑(液體)在低壓下的汽化過程來制取冷量。利用這種原理的制冷方式可分為蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷和蒸汽噴射式制冷。制冷過程需要的是制冷劑可循環使用的一個過程，制冷劑吸熱氣化是制冷過程，升溫回收后的氣態制冷劑液化循環過程是制冷系統的COP的決定因素。在蒸氣壓縮式制冷中，工質(制冷劑)的蒸氣首先被壓縮到比較高的壓力，被外部冷卻介質(冷卻水或空氣)冷卻而轉變為液體，再經節流，使壓力和溫度同時降低，利用低壓力下工質液體的汽化即可吸熱制冷。汽化后的蒸氣再由壓縮機吸入壓縮，不斷循環。在整個循環過程中，壓縮機將經過換熱的氣態制冷劑加壓后液化循環使用，壓縮機的能耗決定了系統的COP值。

而二氧化碳是一種新興的自然工質。液態二氧化碳蒸發點是溫度為-56.6C，壓力為520kPa。二氧化碳作為制冷工質有許多獨特的優勢:從對環境的影響來看，除水和空氣以外，二氧化碳是與環境最為友善的制冷工質。二氧化碳具備有良好的安全性和化學穩定性，二氧化碳安全無毒，即便在高溫下也不產生有害氣體，具有與制冷循環和設備相適應的熱物理性質，單位容積制冷量相當高，運動黏度低。因此，將二氧化碳通過調整循環的排氣壓力，可使氣體在冷凝器中液化放熱過程較好地適應外部熱源的溫度和溫升需要。

發明內容

本發明為解決現有技術中的上述問題，提出的一種利用二氧化碳相變和氣體膨脹制冷、氣體變壓降溫液化技術的二氧化碳相變液化循環制冷系統及循環方法和空調制冷器。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一個方面是提供一種二氧化碳相變液化循環制冷系統，包括：

一壓力氣源，用于為系統提供高壓氣體；

至少兩并聯布置的液態CO₂儲罐，所述液態CO₂儲罐分別與所述壓力氣源連接，以交替通入所述高壓氣體控制所述液態CO₂儲罐內的壓力；

一蒸發器，所述蒸發器分別連接所述液態CO₂儲罐，以交替接收所述液態 CO₂儲罐提供的液態CO₂冷媒并在所述蒸發器內氣化；

其中，液態CO₂氣化吸收的氣化潛熱及氣化后的低溫蒸氣升溫吸收的顯熱由流經所述蒸發器管壁外表面的載冷劑降溫所釋放的顯熱進行換熱，且所述蒸發器內的液態CO₂轉化為氣態的CO₂流出。