[發(fā)明專利]一種雙蒸發(fā)溫度位的低溫混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111136842.6
• 申請(qǐng)日: 2021-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113915787B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王林;談瑩瑩;苑佳佳;段麗平;譚凱棟;王占偉;李修真;李少?gòu)?qiáng);何婕婕;李雅琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B5/04
• 分類號(hào): F25B5/04;F25B39/00;F25B39/02;F25B41/30;F25B41/40;F25B43/02
• 代理公司: 洛陽(yáng)公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 吳佳

一種雙蒸發(fā)溫度位的低溫混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)，采用壓縮機(jī)梯級(jí)壓縮的流程結(jié)構(gòu)，使中壓混合工質(zhì)壓縮過(guò)程能耗低于低壓混合工質(zhì)壓縮過(guò)程能耗，降低壓縮機(jī)總能耗，第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器串聯(lián)流程實(shí)現(xiàn)低溫冷量梯級(jí)利用和低沸點(diǎn)組分的梯級(jí)壓縮，滿足物質(zhì)保存對(duì)低溫溫度的需求；精餾柱采用兩級(jí)節(jié)流和兩級(jí)精餾串聯(lián)流程獲得更低制冷溫度；兩個(gè)蒸發(fā)冷凝器串聯(lián)結(jié)構(gòu)流程實(shí)現(xiàn)富含高沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì)的分級(jí)汽化和梯級(jí)壓縮；多級(jí)回?zé)崞骺梢曰厥找徊糠掷淞浚M(jìn)而有效減少節(jié)流損失，提高制冷效率。本發(fā)明減少節(jié)流損失、降低壓縮機(jī)排氣溫度和平均壓縮比，節(jié)省高品位電能，滿足了多蒸發(fā)溫度位的低溫制冷場(chǎng)合需求，節(jié)能效果顯著，運(yùn)行可靠穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙蒸發(fā)溫度位的低溫混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

混合工質(zhì)制冷技術(shù)最早在1936年被Podbielniak提及，而在1959年被科學(xué)家A Pkleemenko采用碳?xì)浠衔镒髦评鋭┏晒Φ膽?yīng)用在液化天然氣領(lǐng)域。由于低沸點(diǎn)的工質(zhì)可以獲得較低的制冷溫度，高沸點(diǎn)的工質(zhì)因其比熱較大，往往可得到更大的制冷量，因此在低溫節(jié)流制冷系統(tǒng)中多采用高、低沸點(diǎn)工質(zhì)混合作為制冷劑。而非共沸制冷劑由于蒸發(fā)和冷凝過(guò)程中存在溫度滑移，在變溫?zé)嵩辞闆r下可以有效減小傳熱溫差，這在一定程度上能夠彌補(bǔ)單一制冷劑在熱物性方面的缺陷。非共沸混合工質(zhì)同時(shí)也具備各純質(zhì)制冷工質(zhì)近似平均的性質(zhì)，能實(shí)現(xiàn)純質(zhì)制冷工質(zhì)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、并具有潛在節(jié)能的可能性。基于混合工質(zhì)及其節(jié)流制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制冷溫區(qū)寬等特點(diǎn)，該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于低溫生物、醫(yī)療、軍事軍工及天然氣液化等領(lǐng)域，同時(shí)在系列深冷冰箱及低溫速凍箱行業(yè)均已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣。

根據(jù)現(xiàn)有的改進(jìn)自復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)以及該系統(tǒng)的控制方法來(lái)看，該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的自復(fù)疊系統(tǒng)相比，在冷凝器與氣液分離器之間增加了回?zé)崞骱凸?jié)流裝置兩個(gè)部件，不僅能夠使兩股流體在蒸發(fā)冷凝器內(nèi)更加充分地?fù)Q熱，而且能夠防止壓縮機(jī)吸氣帶液，提升整個(gè)系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力，降低壓縮機(jī)的壓比，提高壓縮機(jī)的效率，從而提高系統(tǒng)的制冷量，改善循環(huán)系統(tǒng)的性能。但此系統(tǒng)僅采用了一級(jí)節(jié)流和一次蒸發(fā)吸熱，不能很好的使富含高沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì)和富含低沸點(diǎn)組分的混合工質(zhì)更高程度的提純，進(jìn)而不能實(shí)現(xiàn)更低的制冷溫度和有效減少節(jié)流損失。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的目的在于提供一種雙蒸發(fā)溫度位的低溫混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種雙蒸發(fā)溫度位的低溫混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、冷凝器、第一氣液分離器、第二氣液分離器、第一蒸發(fā)冷凝器和第二蒸發(fā)冷凝器；所述壓縮機(jī)上設(shè)有高壓排氣口、中壓吸氣口和低壓吸氣口，所述高壓排氣口通過(guò)冷凝器與所述第一氣液分離器的入口連接；第一氣液分離器頂部氣相出口分離出的低沸點(diǎn)工質(zhì)依次連接至第一蒸發(fā)冷凝器和第二蒸發(fā)冷凝器的冷凝側(cè)，并在其中與第一氣液分離器底部液相出口分離出的高沸點(diǎn)工質(zhì)換熱，第二蒸發(fā)冷凝器輸出的低沸點(diǎn)工質(zhì)連接至第一蒸發(fā)器形成第一蒸發(fā)溫度位，第一蒸發(fā)器出口連接至第二氣液分離器，第二氣液分離器底部液相出口連接至第二蒸發(fā)器形成第二蒸發(fā)溫度位。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述第一氣液分離器底部液相出口分離出的高沸點(diǎn)工質(zhì)一部分經(jīng)過(guò)第一蒸發(fā)冷凝器后連接至第三氣液分離器的入口，第三氣液分離器底部液相出口連接至第二蒸發(fā)冷凝器。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述第一氣液分離器底部液相出口分離出的高沸點(diǎn)工質(zhì)經(jīng)第二回?zé)崞鞯母邷貍?cè)一部分連接至第一蒸發(fā)冷凝器，第二蒸發(fā)冷凝器輸出的高沸點(diǎn)工質(zhì)經(jīng)第二回?zé)崞鞯牡蜏貍?cè)連接至壓縮機(jī)的低壓吸氣口。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述第二蒸發(fā)冷凝器輸出的低沸點(diǎn)工質(zhì)經(jīng)第一回?zé)崞鞯母邷貍?cè)連接至第一蒸發(fā)器，第二蒸發(fā)器輸出的低沸點(diǎn)工質(zhì)經(jīng)第一回?zé)崞鞯牡蜏貍?cè)與輸入第二蒸發(fā)冷凝器的高沸點(diǎn)工質(zhì)匯流。

進(jìn)一步優(yōu)化，所述第一氣液分離器的頂部出口連接有精餾柱，第一氣液分離器的底部出口連接第二回?zé)崞骱蠓譃閮蓷l支路，其中一條支路連接至第一蒸發(fā)冷凝器另一支路連接至精餾柱，并與第一氣液分離器頂部出口輸入精餾柱的低沸點(diǎn)工質(zhì)換熱。