一種模塊化磁懸浮製冷系統及其多功能換熱器結構的製作方法

2023-06-21 18:06:01 1

本發明涉及一種以多功能換熱器為核心部件的模塊化磁懸浮製冷系統，特別是涉及一種應用與數據中心和民用建築的節能型的空調系統。

背景技術：

數據中心與民用建築改造項目需要一種模塊化制冷機組，其主要特點是尺寸小、重量輕可以適應貨用甚至商用電梯進行搬運；具有與傳統冷水機組相同的製冷效率。

目前針對改造項目需求和技術進展情況，最可靠的方案是利用磁懸浮離心式壓縮機、冷凝器和蒸發器都採用板式換熱器(釺焊式)，採用過熱度控制電子膨脹閥，為了平衡板式換熱器在製冷循環中充注量小和吸氣帶液的風險，常在系統循環中設置氣液分離器和回熱器。但是並不能從根本克服嚴重的吸氣帶液風險。採用過熱度控制方式，蒸發器的蒸發溫度難以提高；並且為克服吸氣帶液風險需要在換熱器中增加換熱面積，造成成本增加。

技術實現要素：

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種模塊化磁懸浮製冷系統及其多功能換熱器結構，能充分利用蒸發器的換熱面積，獲得更高的蒸發效率，並且有效規避吸氣帶液風險。

技術方案：為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種模塊化磁懸浮製冷系統，包括由磁懸浮離心式壓縮機、冷凝器、電子膨脹閥和蒸發器組成的製冷循環系統，還包括位於蒸發器上方的實現過冷、回熱及氣液分離功能的多功能換熱器，所述多功能換熱器的換熱組件設有第一進液口和第一出液口，殼體設有第二進液口、第二出液口、進氣口、出氣口和液位傳感器，殼體內上部設有除霧器；冷凝器的出液口通過管路連接至多功能換熱器的第一進液口，電子膨脹閥安裝於多功能換熱器的第一出液口與第二進液口之間的管路上，多功能換熱器的第二出液口通過管路連接至蒸發器，蒸發器的氣體出口通過管路連接至多功能換熱器的進氣口，多功能換熱器的進氣口通過管路連接至磁懸浮離心式壓縮機。

作為優選，所述多功能換熱器的殼體內下部還設有多孔板，第二進液口第二出液口位於殼體底部。

作為優選，所述冷凝器為釺焊式冷凝器，所述蒸發器為釺焊式蒸發器。

一種多功能換熱器結構，包括換熱組件和換熱器殼體，所述換熱組件位於殼體內，設有第一進液口和第一出液口，殼體設有第二進液口、第二出液口、進氣口、出氣口和液位傳感器，殼體內上部設有除霧器；所述進氣口用於接入蒸發器蒸發後的氣體，出氣口用於連接至壓縮機；所述第一進液口用於接入來自冷凝器的製冷劑液體，第一出液口用於連接至電子膨脹閥，第二進液口用於接入經電子膨脹閥節流後的液體，第二出液口用於連接至蒸發器。

作為優選，所述殼體內下部還設有多孔板，第二進液口第二出液口位於殼體底部。

有益效果：與現有技術相比，本發明的優點是：本發明多功能換熱器位於蒸發器上方，存在高差，形成重力供液方式，與傳統的直膨供液方式相比，可以為蒸發器提供更多的製冷劑循環量，並且不採用傳統的過熱度控制方式，換熱器的換熱面積只需要滿足蒸發需求即可，不需要提供過熱；並且蒸發器回氣進入多功能換熱器進行氣液分離，從而規避吸氣帶液風險。

附圖說明

圖1為本發明實施例的多功能換熱器原理圖。

圖2為本發明實施例的模塊化磁懸浮製冷系統原理圖。

圖中，1-換熱組件，2-殼體，3-第一進液口，4-第一出液口，5-第二進液口，6-第二出液口，7-進氣口，8-出氣口，9-除霧器，10-多孔板，11-液位傳感器，20-磁懸浮離心式壓縮機，21-安全閥，22-單向閥，23-蝶閥，24-高壓傳感器，25-板式冷凝器，26-球閥，27-乾燥過濾器，28-電子膨脹閥，29-板式蒸發器，30-多功能換熱器，31-電磁閥。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。

如圖1所示，本發明實施例公開的一種多功能換熱器是一種具有過冷、回熱、氣液分離功能的特殊換熱器，包括換熱組件1和換熱器殼體2，換熱組件1設有第一進液口3和第一出液口4。殼體2內上部設有除霧器9，下部設有多孔板10，殼體2上設有第二進液口5和第二出液口6，以及進氣口7和出氣口8；第二進液口5和第二出液口6位於殼體2底部，出氣口8位於除霧器9上方，進氣口7位於除霧器9下方。進氣口7用於連接蒸發器出氣口8，引入蒸發器蒸發後的氣體，出氣口8用於連接至壓縮機吸氣口；第一進液口3用於接入來自冷凝器的製冷劑液體，第一出液口4用於連接至電子膨脹閥，第二進液口5用於接入經電子膨脹閥節流後的液體，第二出液口6用於連接至蒸發器。多功能換熱器還設有探測殼體內製冷劑液面位置的液位傳感器11。

多功能換熱器換熱組件1是一組銅管組合螺旋結構，來自冷凝器的製冷劑液體在其管內流動，在多功能換熱器殼體2內的液體(來自電子膨脹閥節流之後的氣液兩相液體)蒸發從而冷卻製冷劑液體；蒸發器蒸發後的氣體經過多功能換熱器內上部換熱器組件，從而為製冷劑氣體提供過熱，與除霧器9配合從而實現氣液分離功能。除霧器9可採用不鏽鋼材質金屬網或者鈑金組成的多孔板或者鋁合金網等方式，將製冷劑氣體中混雜的微小液滴進行隔離。殼體2內下部的多孔板10具有均勻分配流體的作用，使製冷劑在多功能換熱器中液面穩定，避免波動，提供阻力利於製冷劑液體分配，並為克服蒸發器阻力提供動力。

如圖2所示，本發明實施例公開的一種模塊化磁懸浮製冷系統，在傳統的由磁懸浮離心式壓縮機20、冷凝器25、電子膨脹閥28和蒸發器29組成的製冷循環系統基礎上，設計了如圖1所示的具有過冷、回熱、氣液分離功能的多功能換熱器30。多功能換熱器30位於蒸發器29上方，冷凝器25的出液口通過管路連接至多功能換熱器30的第一進液口3，電子膨脹閥28安裝於多功能換熱器30的第一出液口4與第二進液口5之間的管路上，多功能換熱器30的第二出液口6通過管路連接至蒸發器29，蒸發器29的氣體出口通過管路連接至多功能換熱器30的進氣口7，多功能換熱器30的進氣口7通過管路連接至磁懸浮離心式壓縮機20。本實施例製冷系統中製冷劑的工作流程是：從壓縮機20經過單向閥、冷凝器25、乾燥過濾器27、多功能換熱器30(內置換熱組件1)、電子膨脹閥28、多功能換熱器30(殼體2)、蒸發器29、功能換熱器(殼體2)再回到壓縮機20形成循環。

本實施例的電子膨脹閥28採用液位控制方式，多功能換熱器30設有探測殼體內製冷劑液面位置的液位傳感器11，根據液位傳感器11信號控制電子膨脹閥28開度。具體控制方法為：設定液位控制目標值作為控制量，如果檢測的液位高於目標值，則減小電子膨脹閥28開度，使進入蒸發器29的製冷劑流量降低；如果檢測的液位低壓於目標值，則增大電子膨脹閥28開度，使進入蒸發器29的製冷劑流量增大。通過檢測多功能換熱器的液位位置直接控制進入蒸發器的製冷劑循環量，從而控制進入壓縮機吸氣口的製冷劑氣體為近似飽和狀態，充分利用蒸發器的換熱面積，從而獲得更高的蒸發效率。