一種基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取方法及裝置製造方法
2023-07-27 20:30:46
一種基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取方法及裝置，該裝置包括蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路和蒸氣壓縮低溫級製冷循環迴路，以上循環迴路的連接部件為膨脹-壓縮機和蒸發冷凝器。該裝置運行包括蒸氣壓縮高溫級製冷循環和蒸氣壓縮低溫級製冷循環：高溫級製冷循環中，製冷劑在第一蒸發器中蒸發吸熱獲取冷量（0℃以上），滿足冷藏或房間熱舒適性的需求；低溫級製冷循環中，利用膨脹-壓縮機回收的膨脹功，驅動低溫級製冷循環，製冷劑在蒸發冷凝器中冷凝後，經過節流閥進入第二蒸發器中蒸發吸熱獲取低溫（0℃以下），滿足冷凍的需求。本發明能夠實現獲取兩種不同溫區冷量、膨脹功合理利用和提高低溫製冷系統COP的目的。
【專利說明】—種基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多溫區冷量獲取的新方法，是一種基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取方法及裝置，屬於蒸氣壓縮製冷、膨脹功回收和合理利用的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]空調系統能源消耗的日益增加已經引起了人們的普遍關注，提高能源利用效率成為當務之急。蒸氣壓縮製冷系統作為空調系統的主要方式，對其進行節能設計顯得尤為重要。
[0003]許多場所對於冷量有多種需求，並且冷量需求較大，如超市、肉製品工廠等，需要滿足人體舒適性、冷藏以及冷凍的需求，一般分別採取不同溫區的製冷系統實現不同的需求，製冷系統COP低，消耗了大量的能源。例如，超市往往分別採取中溫製冷系統和低溫製冷系統實現冷藏及冷凍，中溫製冷系統蒸發溫度在-15°C?5°C之間，低溫製冷系統蒸發溫度在_30°C?_40°C之間，由於蒸發溫度很低，中溫和低溫製冷系統的COP都很低，一般分別為2和I。
[0004]由於製冷劑節流前後具有較大的壓降，近年來大量學者對膨脹機進行了研究，研究表明膨脹機尤其適用於大型製冷裝置、低溫冷凍系統等。對於一些製冷劑而言，回收膨脹功具有較高的節能潛力，例如CO2跨臨界循環，雖然膨脹比很小，一般為2?4，但膨脹功比較大，通常佔壓縮機耗功的25%?30%。
[0005]從上述分析可知，二者具有較好的互補性，因此，研究新型、高效的多溫區冷量獲取方法具有很重要的意義。
【發明內容】
[0006]發明目的:針對上述現有存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取方法及裝置。
[0007]技術方案:為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案:一種基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取裝置，包括蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路和蒸氣壓縮低溫級製冷循環迴路，其中:所述蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路包括第一蒸發器、壓縮機、冷凝器、膨脹-壓縮機和蒸發冷凝器，所述第一蒸發器的輸出端依次與壓縮機、冷凝器、膨脹-壓縮機的膨脹機進口連接；所述膨脹-壓縮機的膨脹機出口與蒸發冷凝器的左側輸入端連接，蒸發冷凝器的右側輸出端與第一蒸發器的輸入端連接形成循環迴路；所述蒸氣壓縮低溫級製冷循環迴路與蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路共用膨脹-壓縮機和蒸發冷凝器，還包括節流閥和第二蒸發器，所述膨脹-壓縮機的壓縮機出口與蒸發冷凝器的下側輸入端連接，蒸發冷凝器的下側輸出端經過節流閥與第二蒸發器的輸入端連接，第二蒸發器的輸出端與膨脹-壓縮機的壓縮機進口連接。
[0008]一種基於上述裝置實現蒸氣壓縮製冷系統多溫區冷量的方法，蒸氣壓縮高溫級製冷循環中，製冷劑在膨脹-壓縮機中膨脹降壓後，先經過蒸發冷凝器，再進入第一蒸發器蒸發吸熱獲取冷量；蒸氣壓縮低溫級製冷循環中，利用膨脹-壓縮機回收的膨脹功壓縮低壓製冷劑，加壓後的製冷劑在蒸發冷凝器中冷凝，通過節流閥節流降壓，製冷劑在第二蒸發器中蒸發吸熱獲取低溫；蒸氣壓縮低溫級製冷循環中，加壓後的製冷劑由蒸氣壓縮高溫級製冷循環中膨脹後的低溫低壓製冷劑冷凝；蒸氣壓縮高溫級製冷循環中，宜採用相同工況下膨脹功較大的製冷劑。
[0009]有益效果:與現有技術相比，本發明具有以下優點:1、此方法可以同時獲取兩種不同溫區的冷量，滿足多種需求；2、本方法利用蒸氣壓縮高溫級製冷循環中的低溫低壓製冷劑冷凝低溫級製冷循環中加壓後的氣態製冷劑，低溫級製冷循環冷凝溫度較低，並且不受環境影響，有效提高傳統蒸氣壓縮低溫製冷循環的COP ;3、本裝置利用膨脹-壓縮機驅動蒸氣壓縮低溫級製冷循環，無需額外的電力消耗，同時製冷劑膨脹可以提高蒸氣壓縮高溫級製冷循環中的製冷量；4、本方法和裝置為實現獲取多溫區冷量提供了一種可行的方法與方案，只需要將技術已經很成熟的蒸氣壓縮製冷裝置加以改造和升級即可實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的結構示意圖。
[0011]其中，第一蒸發器1，壓縮機2，冷凝器3，膨脹-壓縮機4，蒸發冷凝器5，節流閥6，第二蒸發器7。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例，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。
[0013]如圖1所示，本發明所述的基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取裝置，包括蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路和蒸氣壓縮低溫級製冷循環迴路；蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路包括第一蒸發器1、壓縮機2、冷凝器3、膨脹-壓縮機4和蒸發冷凝器5，所述第一蒸發器I的輸出端依次通過壓縮機2和冷凝器3後與膨脹-壓縮機4的膨脹機進口連接；所述膨脹-壓縮機4的膨脹機出口與蒸發冷凝器5的左側輸入端連接，蒸發冷凝器5的右側輸出端與第一蒸發器I的輸入端連接形成循環迴路；蒸氣壓縮低溫級製冷循環迴路與蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路共用膨脹-壓縮機4和蒸發冷凝器5，還包括節流閥6和第二蒸發器7，膨脹-壓縮機4的壓縮機出口與蒸發冷凝器5的下側輸入端連接，蒸發冷凝器5的下側輸出端經過節流閥6與第二蒸發器7的輸入端連接，第二蒸發器7的輸出端與膨脹-壓縮機4的壓縮機進口連接。
[0014]蒸氣壓縮高溫級製冷循環中，製冷劑在膨脹-壓縮機4中膨脹降壓後，先經過蒸發冷凝器5冷凝來自低溫級製冷循環中的氣態製冷劑，再進入第一蒸發器I蒸發吸熱獲取冷量，第一蒸發器I出口的低壓氣態製冷劑經過壓縮機2加壓後，進入冷凝器3冷凝為高壓液態製冷劑，高壓液態製冷劑進入膨脹-壓縮機4中膨脹降壓完成循環過程；蒸氣壓縮低溫級製冷循環中，利用膨脹-壓縮機4回收的膨脹功壓縮低壓製冷劑，加壓後的製冷劑在蒸發冷凝器5中冷凝，通過節流閥6節流降壓後，製冷劑在第二蒸發器7中蒸發吸熱獲取低溫。
[0015]蒸氣壓縮低溫級製冷循環中，加壓後的氣態製冷劑由蒸氣壓縮高溫級製冷循環中膨脹後的低溫低壓製冷劑冷凝；蒸氣壓縮高溫級製冷循環中，宜採用相同工況下膨脹功較大的製冷劑。
[0016]本發明的技術方案是將傳統的蒸氣壓縮製冷循環加以改造並輔以輔助功能部件即可實現。
【權利要求】
1.一種基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取裝置，其特徵在於:包括蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路和蒸氣壓縮低溫級製冷循環迴路，其中: 所述蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路包括第一蒸發器、壓縮機、冷凝器、膨脹-壓縮機和蒸發冷凝器，所述第一蒸發器的輸出端依次通過壓縮機和冷凝器後與膨脹-壓縮機的膨脹機進口連接；所述膨脹-壓縮機的膨脹機出口與蒸發冷凝器的左側輸入端連接，蒸發冷凝器的右側輸出端與第一蒸發器的輸入端連接形成循環迴路； 所述蒸氣壓縮低溫級製冷循環迴路與蒸氣壓縮高溫級製冷循環迴路共用膨脹-壓縮機和蒸發冷凝器，還包括節流閥和第二蒸發器，所述膨脹-壓縮機的壓縮機出口與蒸發冷凝器的下側輸入端連接，蒸發冷凝器的下側輸出端經過節流閥與第二蒸發器的輸入端連接，第二蒸發器的輸出端與膨脹-壓縮機的壓縮機進口連接。
2.一種如權利要求1所述的基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取方法，其特徵在於:蒸氣壓縮高溫級製冷循環中，製冷劑在膨脹-壓縮機中膨脹降壓後，先經過蒸發冷凝器冷凝低溫級製冷循環中的製冷劑，再進入第一蒸發器蒸發吸熱獲取冷量；蒸氣壓縮低溫級製冷循環中，利用膨脹-壓縮機回收的膨脹功壓縮低壓製冷劑，加壓後的製冷劑在蒸發冷凝器中冷凝，通過節流閥節流降壓後，製冷劑在第二蒸發器中蒸發吸熱獲取低溫。
3.根據權利要求2所述的基於膨脹功回收驅動的多溫區冷量獲取方法，其特徵在於:蒸氣壓縮低溫級製冷循環中，加壓後的氣態製冷劑由蒸氣壓縮高溫級製冷循環中膨脹後的低溫低壓製冷劑冷凝；蒸氣壓縮高溫級製冷循環中，採用R744或R404A或R507製冷劑。
【文檔編號】F25B9/06GK103615824SQ201310658797
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】折曉會, 殷勇高, 張小松 申請人:東南大學常州研究院