一種採用中間壓力供液的二氧化碳製冷循環系統的製作方法

2023-06-01 10:12:51

本發明涉及製冷循環系統，特別涉及一種採用中間壓力供液的二氧化碳製冷循環系統。

背景技術：

滷代烴中的氯原子和溴原子能與臭氧發生劇烈的化學反應，破壞大氣中的臭氧層，甚至形成了臭氧空洞。大氣中的氯和溴大部分來自於製冷工業排放的氟利昂，因此，製冷行業中採用其他環保工質代替氟利昂成為製冷工業迫在眉睫的任務。二氧化碳以其優良的環保性能和熱物理性能在製冷行業中受到了廣泛的關注。

在大壓縮比條件下，用單級製冷循環製取更低的蒸發溫度，將會產生很多有害因素：

(1)如果壓縮機排氣溫度很高，會使製冷係數下降，而且會惡化潤滑效果，影響壓縮機的使用壽命和正常運行。

(2)壓縮比增大，在正常環境溫度下，當蒸發溫度下降時，壓縮比增加，壓縮機容積效率降低，實際吸氣量減少，製冷量下降，當壓縮比達到某一定值時，壓縮機已經不能製冷。

(3)節流損失增加，製冷劑單位質量製冷量減少，消耗功加大，製冷係數下降。

在採用風冷、蒸發冷作為冷凝器的一般製冷循環系統中，通常採用冷凝液直接為蒸發器高壓供液，因其冷凝壓力受環境溫度影響較大，造成蒸發器的供液壓力和製冷劑的循環量在一年四季中不斷變化，影響了製冷效率，提高了製冷供液管路安裝及維護的成本。

技術實現要素：

本發明針對上述技術問題，提出一種有效規避臭氧破壞，蒸發器供液壓力穩定，避免大壓縮比下製冷系統性能降低，跨臨界二氧化碳壓縮製冷循環系統，安裝成本低，系統安全和穩定性高的一種採用中間壓力供液的二氧化碳製冷循環系統。

為達到以上目的，通過以下技術方案實現的：

一種採用中間壓力供液的二氧化碳製冷循環系統，包括：CO2低壓壓縮機、CO2高壓壓縮機、油分離器、油冷卻器、氣體冷卻器、中間冷卻器、中間空冷器、熱交換器、蒸發器和氣液分離器；

其中，CO2高壓壓縮機的輸出管路與油分離器輸入管路連接，且此管路上設置有止逆閥；

油分離器的氣體輸出管路與氣體冷卻器輸入口連接，油分離器的油輸出管路分為兩路，一路與CO2低壓壓縮機的壓縮機油入口連通，另一路與CO2高壓壓縮機的壓縮機油入口連通，且與CO2低壓壓縮機連接的管路上設置有電磁閥Ⅰ，與CO2高壓壓縮機連接的管路上電磁閥Ⅱ；

氣體冷卻器通過帶有電動膨脹閥Ⅰ的管路與中間冷卻器氣體入口連接；

中間冷卻器的出液管路與熱交換器的進液管路相連；

熱交換器的出液管路分為兩路，一路經電動膨脹閥Ⅲ與蒸發器的進液管路相連，另一路經電動膨脹閥Ⅱ與熱交換器的低壓進液管連接；

蒸發器的出氣管路與氣液分離器入口連接；

氣液分離器的出氣管路與CO2低壓壓縮機吸氣管連接；

CO2低壓壓縮機的排氣口通過管路與中間空冷器的入口連接；

中間冷卻器的出氣管經電動調節閥與熱交換器的低壓出氣管路和中間空冷器的出氣管路匯合後連接在CO2高壓壓縮機的吸氣管路上。

採用上述技術方案的本發明工作時：

製冷劑經CO2高壓壓縮機壓縮後進入油分離器；在油分離器中，製冷劑中的壓縮機油被分離，經油冷卻器冷卻後通過油輸出管路的兩個分路，一路經電磁閥Ⅰ回流到CO2低壓壓縮機，另一路經電磁閥Ⅱ回流到CO2高壓壓縮機；油分離器分離的高溫高壓氣態製冷劑進入氣體冷卻器，冷卻後經電動膨脹閥Ⅰ節流降壓進入中間冷卻器；在中間冷卻器中製冷劑氣液分離，液態製冷劑進入熱交換器進行過冷，過冷後的製冷劑分為兩路，一路經電動膨脹閥Ⅲ進入蒸發器，另一路液體製冷劑經電動膨脹閥Ⅱ進入熱交換器低壓進液管，對自中間冷卻器進入熱交換器的液態製冷劑進行冷卻，液態製冷劑在熱交換器中蒸發吸熱後變成氣態；經蒸發器蒸發後的氣態製冷劑再經過氣液分離器進入CO2低壓壓縮機的吸氣口進行壓縮，CO2低壓壓縮機壓縮後製冷劑輸入到中間空冷器中冷卻，中間空冷器冷卻後的製冷劑與熱交換器的出氣和中間冷卻器的低壓出氣最終匯合輸入至CO2高壓壓縮機內壓縮，進行循環。

綜上，本發明優勢在於：

1、由於本發明採用了雙級壓縮機，能夠有效降低壓縮機排氣溫度，提高了壓縮機的工作效率，保證了壓縮機運行的穩定性。

2、由於本發明採用了中間壓力作為蒸發器的供液壓力，因而能夠有效降低蒸發器的供液壓力，並使供液壓力一年四季趨於平穩，進而保證了蒸發器側製冷劑循環量穩定。

3、由於本發明採用了中間壓力作為蒸發器的供液壓力，降低了管路安裝成本。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

附圖說明

本發明共1幅附圖,其中：

圖1為本發明的系統結構示意圖。

圖中：1、CO2低壓壓縮機，2、中間空冷器，3、CO2高壓壓縮機，4、止逆閥，5、油分離器，6、油冷卻器，7、氣體冷卻器，8、電動膨脹閥Ⅰ，9、中間冷卻器，10、電動調節閥，11、熱交換器，12、電動膨脹閥Ⅱ，13、電動膨脹閥Ⅲ，14、蒸發器，15、氣液分離器，16、電磁閥Ⅰ，17、電磁閥Ⅱ。

具體實施方式

如圖1所示的一種採用中間壓力供液的二氧化碳製冷循環系統，包括：CO2低壓壓縮機1、CO2高壓壓縮機3、油分離器5、油冷卻器6、氣體冷卻器7、中間冷卻器9、中間空冷器2、熱交換器11、蒸發器14和氣液分離器15；

其中，CO2高壓壓縮機3的輸出管路與油分離器5輸入管路連接，且此管路上設置有止逆閥4；

油分離器5的氣體輸出管路與氣體冷卻器7輸入口連接，油分離器5的油輸出管路分為兩路，一路與CO2低壓壓縮機1的壓縮機油入口連通，另一路與CO2高壓壓縮機3的壓縮機油入口連通，且與CO2低壓壓縮機1連接的管路上設置有電磁閥Ⅰ16，與CO2高壓壓縮機3連接的管路上電磁閥Ⅱ17；

氣體冷卻器7通過帶有電動膨脹閥Ⅰ8的管路與中間冷卻器9氣體入口連接；

中間冷卻器9的出液管路與熱交換器11的進液管路相連；

熱交換器11的出液管路分為兩路，一路經電動膨脹閥Ⅲ13與蒸發器14的進液管路相連，另一路經電動膨脹閥Ⅱ12與熱交換器11的低壓進液管連接；

蒸發器14的出氣管路與氣液分離器15入口連接；

氣液分離器15的出氣管路與CO2低壓壓縮機1吸氣管連接；

CO2低壓壓縮機1的排氣口通過管路與中間空冷器2的入口連接；

中間冷卻器9的出氣管經電動調節閥10與熱交換器11的低壓出氣管路和中間空冷器2的出氣管路匯合後連接在CO2高壓壓縮機3的吸氣管路上。

採用上述技術方案的本發明工作時：

製冷劑經CO2高壓壓縮機3壓縮後進入油分離器5；在油分離器5中，製冷劑中的壓縮機油被分離，經油冷卻器6冷卻後通過油輸出管路的兩個分路，一路經電磁閥Ⅰ16回流到CO2低壓壓縮機1，另一路經電磁閥Ⅱ17回流到CO2高壓壓縮機3；油分離器5分離的高溫高壓氣態製冷劑進入氣體冷卻器7，冷卻後經電動膨脹閥Ⅰ8節流降壓進入中間冷卻器9；在中間冷卻器9中製冷劑氣液分離，液態製冷劑進入熱交換器11進行過冷，過冷後的製冷劑分為兩路，一路經電動膨脹閥Ⅲ13進入蒸發器14，另一路液體製冷劑經電動膨脹閥Ⅱ12進入熱交換器11低壓進液管，對自中間冷卻器9進入熱交換器11的液態製冷劑進行冷卻，液態製冷劑在熱交換器11中蒸發吸熱後變成氣態；經蒸發器14蒸發後的氣態製冷劑再經過氣液分離器15進入CO2低壓壓縮機1的吸氣口進行壓縮，CO2低壓壓縮機1壓縮後製冷劑輸入到中間空冷器2中冷卻，中間空冷器2冷卻後的製冷劑與熱交換器11的出氣和中間冷卻器9的低壓出氣最終匯合輸入至CO2高壓壓縮機3內壓縮，進行循環。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。