[發明專利]一種雙蒸發溫度位的低溫混合工質制冷系統

有效

• 申請號: 202111136842.6
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113915787B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 王林;談瑩瑩;苑佳佳;段麗平;譚凱棟;王占偉;李修真;李少強;何婕婕;李雅琪
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: F25B5/04
• 分類號: F25B5/04;F25B39/00;F25B39/02;F25B41/30;F25B41/40;F25B43/02
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 吳佳

一種雙蒸發溫度位的低溫混合工質制冷系統，采用壓縮機梯級壓縮的流程結構，使中壓混合工質壓縮過程能耗低于低壓混合工質壓縮過程能耗，降低壓縮機總能耗，第一蒸發器和第二蒸發器串聯流程實現低溫冷量梯級利用和低沸點組分的梯級壓縮，滿足物質保存對低溫溫度的需求；精餾柱采用兩級節流和兩級精餾串聯流程獲得更低制冷溫度；兩個蒸發冷凝器串聯結構流程實現富含高沸點組分的混合工質的分級汽化和梯級壓縮；多級回熱器可以回收一部分冷量，進而有效減少節流損失，提高制冷效率。本發明減少節流損失、降低壓縮機排氣溫度和平均壓縮比，節省高品位電能，滿足了多蒸發溫度位的低溫制冷場合需求，節能效果顯著，運行可靠穩定。

技術領域

本發明屬于低溫制冷技術領域，具體涉及一種雙蒸發溫度位的低溫混合工質制冷系統。

背景技術

混合工質制冷技術最早在1936年被Podbielniak提及，而在1959年被科學家A Pkleemenko采用碳氫化合物作制冷劑成功的應用在液化天然氣領域。由于低沸點的工質可以獲得較低的制冷溫度，高沸點的工質因其比熱較大，往往可得到更大的制冷量，因此在低溫節流制冷系統中多采用高、低沸點工質混合作為制冷劑。而非共沸制冷劑由于蒸發和冷凝過程中存在溫度滑移，在變溫熱源情況下可以有效減小傳熱溫差，這在一定程度上能夠彌補單一制冷劑在熱物性方面的缺陷。非共沸混合工質同時也具備各純質制冷工質近似平均的性質，能實現純質制冷工質的優勢互補、并具有潛在節能的可能性?；诨旌瞎べ|及其節流制冷系統的結構簡單、制冷溫區寬等特點，該系統被廣泛應用于低溫生物、醫療、軍事軍工及天然氣液化等領域，同時在系列深冷冰箱及低溫速凍箱行業均已實現產業化推廣。

根據現有的改進自復疊制冷循環系統以及該系統的控制方法來看，該系統與傳統的自復疊系統相比，在冷凝器與氣液分離器之間增加了回熱器和節流裝置兩個部件，不僅能夠使兩股流體在蒸發冷凝器內更加充分地換熱，而且能夠防止壓縮機吸氣帶液，提升整個系統的蒸發壓力，降低壓縮機的壓比，提高壓縮機的效率，從而提高系統的制冷量，改善循環系統的性能。但此系統僅采用了一級節流和一次蒸發吸熱，不能很好的使富含高沸點組分的混合工質和富含低沸點組分的混合工質更高程度的提純，進而不能實現更低的制冷溫度和有效減少節流損失。

發明內容

為解決現有技術不足，本發明的目的在于提供一種雙蒸發溫度位的低溫混合工質制冷系統。

本發明的技術方案是：一種雙蒸發溫度位的低溫混合工質制冷系統，包括壓縮機、冷凝器、第一氣液分離器、第二氣液分離器、第一蒸發冷凝器和第二蒸發冷凝器；所述壓縮機上設有高壓排氣口、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工質依次連接至第一蒸發冷凝器和第二蒸發冷凝器的冷凝側，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工質換熱，第二蒸發冷凝器輸出的低沸點工質連接至第一蒸發器形成第一蒸發溫度位，第一蒸發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器形成第二蒸發溫度位。

進一步優化，所述第一氣液分離器底部液相出口分離出的高沸點工質一部分經過第一蒸發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冷凝器。

進一步優化，所述第一氣液分離器底部液相出口分離出的高沸點工質經第二回熱器的高溫側一部分連接至第一蒸發冷凝器，第二蒸發冷凝器輸出的高沸點工質經第二回熱器的低溫側連接至壓縮機的低壓吸氣口。

進一步優化，所述第二蒸發冷凝器輸出的低沸點工質經第一回熱器的高溫側連接至第一蒸發器，第二蒸發器輸出的低沸點工質經第一回熱器的低溫側與輸入第二蒸發冷凝器的高沸點工質匯流。

進一步優化，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熱器后分為兩條支路，其中一條支路連接至第一蒸發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工質換熱。