CN100434831C - 混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统，有与蒸发冷凝器(4)相接的第一节流元件(5)，有与蒸发器(8)相接的第二节流元件(7)，其特征在于：所述的第一节流元件(5)为静过冷度为0～-20℃的自动膨胀阀，第二节流元件(7)为静过热度为9～20℃的自动膨胀阀。克服了现有技术混合工质必须进行固定配比的技术偏见，以静过冷度为0～-20℃及静过热度为9～20℃的自动膨胀阀作为节流元件，在混合工质非固定配比时，也可根据蒸发器和蒸发冷凝器的出口过热度(过冷度)自动进行供液量的调整，即可避免供液量不足或压缩机回液现象的发生，保证制冷循环系统的正常工作，避免了现有技术所存在的种种弊病，使该技术可以在金枪鱼速冻、冷藏等大中型制冷系统中推广应用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种自动复叠式制冷循环系统，尤其是一种混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统。
背景技术：
公知的自动复叠式制冷循环系统设有一台压缩机，与压缩机的排汽口相接有分凝器，分凝器的出口与汽液分离器(兼贮液器)相接，汽液分离器的汽体出口直接与蒸发冷凝器相接，液体出口通过节流元件与蒸发冷凝器相接，蒸发冷凝器的汽体出口与压缩机的吸汽口相接，液体出口通过贮液器、节流元件与蒸发器相接，蒸发器的出口与压缩机的吸汽口相接。自动复叠式制冷循环系统需要同时充入两种不同蒸发温度的制冷剂(混合工质)，通过分凝器、汽液分离器等分离出两种制冷剂成份(高温制冷剂液体与低温制冷剂汽体)，其中高温制冷剂液体必须通过节流元件在蒸发冷凝器中蒸发制冷，使低温制冷剂汽体冷凝成液体，该低温制冷剂液体再通过节流元件进入蒸发器蒸发制冷，高温制冷剂汽体与低温制冷剂汽体回至压缩机，依次循环以获得冷量。自动复叠式制冷循环系统与两级压缩制冷系统相比，具有体积小、输汽系数大、效率高及节能等优点。
但是，由于目前的分离技术还不能保证两种制冷剂能够完全分离，纯度不高的制冷剂在固定压力蒸发时将产生温度滑移，即高温组分的蒸发温度降低，低温组分的蒸发温度升高，且其温差值较大。为此，现有的应用于单(纯)制冷剂的节流元件——静过热度为2～8℃的自动膨胀阀就不能在自动复叠式制冷循环系统中使用，否则将产生供液不足或压缩机回液等现象，从而使现有的自动复叠式制冷循环系统存在如下弊病：
混合工质必须固定配比，如以R13/R12为混合工质，其配比必须为0.247∶0.753(参考文献1)，当制冷循环系统中的制冷剂发生泄漏(如系统拆修、更换阀件等)，其配比将发生变化，这将直接导致系统参数发生改变，制冷机将不能正常或高效工作。此时，必须把系统中的剩余制冷剂全部放掉，再重新添加由生产厂按比例配好的混合制冷剂，不但造成制冷剂的大量浪费，同时对环境也造成污染。
鉴于现有的自动复叠式制冷循环系统存在着以上问题，其应用范围受到限制，尤其是难以在金枪鱼速冻、冷藏等大中型制冷装置中应用，使得现有金枪鱼速冻、冷藏还只能采用体积大、耗能大、效率低、经济性差的两级压缩制冷系统。
发明内容：
本发明是为了解决现有技术所存在的混合工质必须固定配比，其应用范围受到限制的技术问题，提供一种应用面广、可靠性高的混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统。
本发明的技术解决方案是：一种混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统，有压缩机1，与压缩机1的排汽口相接有分凝器2，分凝器2的出口与汽液分离器兼储液器3相接，汽液分离器兼储液器3的汽体出口直接与蒸发冷凝器4相接，液体出口通过第一节流元件5与蒸发冷凝器4相接，蒸发冷凝器4的汽体出口与压缩机1的吸汽口相接，液体出口通过贮液器6、第二节流元件7与蒸发器8相接，蒸发器8的出口与压缩机1的吸汽口相接，所述的第一节流元件5为静过冷度为0～-20℃的自动膨胀阀，第二节流元件7为静过热度为9～20℃的自动膨胀阀。
所述的分凝器2与汽液分离器兼储液器3之间相接有冷凝压力调节阀10。
所述的汽液分离器兼储液器3与压缩机1之间接有泄压阀11。
所述的蒸发器8的出口通过蒸发冷凝器4与压缩机1的吸汽口相接。
所述的冷凝压力调节阀10为背压阀。
所述的泄压阀11为电磁阀，电磁阀由与压缩机相接的压力传感器、继电器控制。
本发明克服了现有技术混合工质必须进行固定配比的技术偏见，以静过冷度为0～-20℃及静过热度为9～20℃的自动膨胀阀作为节流元件，在混合工质非固定配比时，也可根据蒸发器和蒸发冷凝器的出口过热度(过冷度)自动进行供液量的调整，可避免供液量不足或压缩机回液现象的发生，保证制冷循环系统的正常工作，避免了现有技术所存在的种种弊病。由于混合工质无需固定配比，可将其应用于金枪鱼速冻、冷藏等大中型制冷装置中，与目前普遍使用的两级压缩制冷系统相比，其压缩机的输汽量减小8倍以上，提高能效比3倍左右，同时减少了压缩机的功率；当系统中制冷剂发生泄漏而不足时，可对不足之组分单独添加，无须为保证混合工质的固定配比进行精确计算地重新添加混合制冷剂，操作简单、省时省力，避免制冷剂的大量浪费而给金枪鱼速冻、冷藏等水产加工企业带来的经济损失；系统中设置的冷凝压力调节阀，可以调节分凝器中的压力，防止高压过低高温制冷剂在分凝器中不能充分冷凝的问题，可适应不同的制冷剂组合；在汽液分离器与压缩机之间设置的电磁阀，可以在压缩机启动压力超过设定值时，自动泄压，既可保证压缩机不过载，同时又可使降温时间大大缩短。
附图说明：
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式：
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例1：
设有压缩机1，与压缩机1的排汽口相接有分凝器2，分凝器2的出口与汽液分离器兼储液器3相接，汽液分离器兼储液器3的汽体出口直接与蒸发冷凝器4相接，液体出口通过第一节流元件5与蒸发冷凝器4相接，蒸发冷凝器4的汽体出口与压缩机1的吸汽口相接，液体出口通过贮液器6、第二节流元件7与蒸发器8相接，蒸发器8的出口与压缩机1的吸汽口相接，所用制冷剂为R12和R23，也可用R134a和R23，无需固定配比，其充入量分别满足蒸发冷凝器、蒸发器的正常工作需要即可，高温与低温组分比例一般为50～80∶20～50。所述的第一节流元件5为静过冷度为0～-20℃的自动膨胀阀，第二节流元件7为静过热度为9～20℃的自动膨胀阀。
静过冷度为0～-20℃的自动膨胀阀和静过热度为9～20℃的自动膨胀阀可以是热力自动膨胀阀或电力自动膨胀阀。只要热力膨胀阀生产厂对充注压力及弹簧力进行调整既可制成静过冷度为0～-20℃的自动膨胀阀，可以采用蒸发压力低10～20℃的热力膨胀阀进行弹簧改造以增大其弹簧力。例如当制冷剂为R134a与R23时，R134a的热力膨胀阀(蒸发冷凝器用)可采用R22的热力膨胀阀，更换弹簧，增加调节范围，即可获得15℃左右的过冷度。静过热度为9～20℃的自动膨胀阀可以通过以下两种方式制成。一是采用更换热力膨胀阀的弹簧、增大弹簧力的办法；二是降低充注感温介质的压力，需要在专业生产厂试验调整。
试验机组先加入400g R12和300g R 23，当工作稳定后逐步加R12，试验结果如下表：
| 开机20分 | 加100gR12 | 加100gR12 | 加100gR12 | 加100gR12 | |
| 冷凝压力(表压bar) | 15.5 | 14.6 | 14.5 | 14 | 13.6 |
| 吸汽压力(表压bar) | 2.0 | 2.2 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| R12节流前温度(℃) | 21.2 | 20.6 | 20.6 | 20.1 | 19.4 |
| R12进蒸发冷凝器(℃) | -19.8 | -16.8 | -17.4 | -16.7 | -16.2 |
| R12出蒸发冷凝器(℃) | 8.4 | 3.3 | 3.8 | 1.8 | -0.1 |
| R23进蒸发冷凝器(℃) | 21.7 | 22 | 21.9 | 22 | 21.9 |
| R23出蒸发冷凝器(℃) | 4.8 | 2.2 | 1.6 | 0.8 | 0.1 |
| R23进蒸发器温度(℃) | -44.8 | -45.4 | -46.1 | -46.2 | -46.6 |
| R23出蒸发器温度(℃) | -41.5 | -42.7 | -43.3 | -43.4 | -43.7 |
由此可见，本发明实施例中的制冷剂配比发生变化对工作性能几乎没有影响。
实施例2：
制冷剂采用R22与R23。
其它如实施例1，只是在分凝器2与汽液分离器兼贮液器3之间相接有冷凝压力调节阀10，可采用背压阀等。
当采用R22与R23为混合工质时，各组分经分凝分离后，由于互溶性影响，压缩机吸汽压力达到大气压力时，高温组分在蒸发冷凝器中的蒸发温度达到-50℃以下，而低温组分只有-70℃左右。由于高温组分(R22)在蒸发冷凝器中蒸发温度低，使低温组分的冷凝压力很低，会使压缩机排汽压力降低，造成分凝器中的高温部分(R22)无法冷凝。
实验中，低温组分在蒸发冷凝器中的冷凝压力只有0.7Mpa，而高温组分(R22)在冷却水温度为20℃时，加上温差及溶合影响，冷凝压力必须达到1.2Mpa。因此，当两种制冷剂的标准蒸发温度相差较小且高温组分的冷凝压力要超过低温组分的冷凝压力时，需采用背压阀。这样，除可对分凝器强化传热外，还可通过背压阀提高分凝器中的压力，防止高压过低高温制冷剂在分凝器中不能充分冷凝的问题。
实施例3：
其它如实施例1或实施例2，只是在汽液分离器兼储液器3与压缩机1之间接有泄压阀11，泄压阀11可为电磁阀，电磁阀由与压缩机相接的压力传感器、继电器控制。在压缩机刚开始启动时，排汽压力将介于2.0～3.0Mpa，调定泄压阀开启压力为1.8Mpa，则机组开机后，压力传感器、继电器会开启电磁阀泄压，使压缩机排汽压力在一段时间内保持在1.8Mpa。由于分凝器的工作不受泄压影响，高温组分冷剂正常节流蒸发，逐渐使蒸发冷凝器温度、压力下降，很快(10分钟左右)使压缩机排汽压力降低到1.8Mpa以下，泄压电磁阀自动关闭，机组投入正常降温。
实施例4：
其它如实施例1或实施例2，只是蒸发器8的出口与蒸发冷凝器4的液体入口相接，即通过蒸发冷凝器4后再与压缩机1相接，有利于节能，提高压缩机吸汽温度。
参考文献1：《新型低温技术》第200～201页，陈国邦，上海交大出版社。
Claims (6)
1.一种混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统，有压缩机(1)，与压缩机(1)的排汽口相接有分凝器(2)，分凝器(2)的出口与汽液分离器兼储液器(3)相接，汽液分离器兼储液器(3)的汽体出口直接与蒸发冷凝器(4)相接，液体出口通过第一节流元件(5)与蒸发冷凝器(4)相接，蒸发冷凝器(4)的汽体出口与压缩机(1)的吸汽口相接，液体出口通过贮液器(6)、第二节流元件(7)与蒸发器(8)相接，蒸发器(8)的出口与压缩机(1)的吸汽口相接，其特征在于：所述的第一节流元件(5)为静过冷度为0～-20℃的自动膨胀阀，第二节流元件(7)为静过热度为9～20℃的自动膨胀阀。
2.根据权利要求1所述的混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统，其特征在于：所述的分凝器(2)与汽液分离器兼储液器(3)之间相接有冷凝压力调节阀(10)。
3.根据权利要求1或2所述的混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统，其特征在于：所述的汽液分离器兼储液器(3)与压缩机(1)之间接有泄压阀(11)。
4.根据权利要求1或2所述的混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统，其特征在于：所述的蒸发器(8)的出口通过蒸发冷凝器(4)与压缩机(1)的吸汽口相接。
5.根据权利要求2所述的混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统，其特征在于：所述的冷凝压力调节阀(10)为背压阀。
6.根据权利要求3所述的混合工质无需固定配比的自动复叠式制冷循环系统，其特征在于：所述的泄压阀(11)为电磁阀，电磁阀由与压缩机相接的压力传感器、继电器控制。
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