CN105953450A - 一种工质压力自适应低温制冷系统及其控制方法 - Google Patents

一种工质压力自适应低温制冷系统及其控制方法 Download PDF

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付志明
刘金平
朱宝平
潘垚池
许雄文
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Hisense Ronshen Guangdong Refrigerator Co Ltd
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South China University of Technology SCUT
Hisense Ronshen Guangdong Freezer Co Ltd
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements

Abstract

本发明的实施例提供一种工质压力自适应低温制冷系统及其控制方法，涉及制冷领域，能够解决制冷系统启动时出现的工质高压问题。该系统包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连通，中间回热器的热流出口通过第一节流单元连接至蒸发器单元的入口；中间回热器的第一冷流入口通过管路与蒸发器单元的出口连通，中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通；中间回热器的第二冷流入口通过管路与压缩制冷装置的第二出口连通；低温制冷系统还包括：工质膨胀贮存装置。

Description

一种工质压力自适应低温制冷系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种工质压力自适应低温制冷系统及其控制方法。
背景技术
在制取较低温度时，单机蒸汽压缩制冷已经不能满足要求，混合工质回热制冷循环被广泛应用，采用混合工质回热制冷循环的制冷系统通常被称作混合工质低温制冷系统。这种制冷系统由于结构简单可靠性高、寿命长、成本低等优点，成为研究的热门。
现有技术中，混合工质低温制冷系统主要用于制取-40℃以下的温度，选择合适的工质配比、优化的运行参数、在高低沸点组分间实现复叠，以制取较低的温度。
混合工质低温制冷系统启动之后的一段时间内，系统高压侧的压力往往很高。这时由于在系统启动初期，由于制冷温度较高，系统中工质需求的流量较大，而此时系统平均温度接近常温，高压侧的低温工质无法马上冷凝，从而造成高压侧压力很高，有可能造成管路破裂。
发明内容
本发明的实施例提供一种工质压力自适应低温制冷系统及其控制方法，能够解决制冷系统启动时出现的工质高压问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，一种工质压力自适应低温制冷系统，包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；
所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连通，所述中间回热器的热流出口通过所述第一节流单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的第一冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通；所述中间回热器的第二冷流入口通过管路与所述压缩制冷装置的第二出口连通；
所述低温制冷系统还包括：工质膨胀贮存装置；
其中，所述工质膨胀贮存装置的出入口连接于所述蒸发器单元的出口以及所述中间回热器的第一冷流入口，用于在所述低温制冷系统启动后，向所述中间回热器输入工质；或者在所述工质压力自适应低温制冷系统关闭后，存储所述蒸发器单元流入的工质。
第二方面，提供一种上述的工质压力自适应低温制冷系统的控制方法，
在所述低温制冷系统启动后，控制所述工质存储装置的工质流入所述中间回热器的冷流入口；
在所述低温制冷系统关闭后，控制所述蒸发器出口的工质流入所述工质存储装置。
上述提供工质压力自适应低温制冷系统及其控制方法中，其中工质压力自适应低温制冷系统，包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；所述压缩制冷装置连接所述中间回热器的第一冷流入口、第二冷流入口、热流入口和冷流出口；所述中间回热器的热流出口通过所述第一节流单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述蒸发器单元的出口连接至所述中间回热器的第一冷流入口；所述低温制冷系统还包括：工质膨胀贮存装置；其中，所述工质膨胀贮存装置的出入口连接于所述蒸发器单元的出口以及所述中间回热器的第一冷流入口，用于在低温制冷系统启动后，向所述中间回热器输入工质；或者在低温制冷系统关闭后，存储所述蒸发器单元流入的工质。在所述低温制冷系统启动后，伴随着制冷系统中工质的温度降低，制冷系统中工质的压力逐步降低，工质存储装置的工质能够逐步流入所述中间回热器的第一冷流入口，向工质压力自适应低温制冷系统补充工质，直至系统降温至所需温度；在所述低温制冷系统关闭后，伴随着制冷系统中工质的升温，系统中工质的压力升高，蒸发器出口的工质能够逐步流入工质存储装置，从而能够解决制冷系统启动时出现的工质高压问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例提供的一种工质压力自适应低温制冷系统的结构示意图；
图2为本发明的另一实施例提供的一种工质压力自适应低温制冷系统的结构示意图；
图3为本发明的再一实施例提供的一种工质压力自适应低温制冷系统的结构示意图。
附图标记：
压缩制冷装置-11；
压缩机-111；
冷凝器-112；
气液分离器-113；
第二节流单元-114；
气分装置-115；
过滤器-116；
高压保护器-117；
中间回热器-12；
第一节流单元-13；
蒸发器单元-14；
工质膨胀贮存装置-15；
微流量控制开关-151；
膨胀罐-152；
冷冻箱-16。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中，当混合工质低温制冷系统制取的目标温度较低时，系统中需求的工质含量较大，混合工质低温制冷系统启动之后的一段时间内，系统中工质的压力往往很高。这是由于在系统启动初期，制冷温度较高，系统中工质需求的流量较大，而此时系统平均温度接近常温，低温工质无法马上冷凝，从而造成系统中工质的压力很高，有可能造成管路破裂。为解决上述问题，本发明的原理为：在中间回热器的冷流入口处接入工质膨胀贮存装置；其中，工质膨胀贮存装置能够向中间回热器输入工质以向混合工质低温制冷系统补充工质，或者存储蒸发器单元流入的工质以吸收混合工质低温制冷系统的工质。当系统制取的目标温度较低时，由于在系统启动后工质膨胀贮存装置能够伴随温度的降低持续向混合工质低温制冷系统补充工质，从而保证系统制取温度持续下降过程中，工质压力平衡；当在系统关闭后，工质膨胀贮存装置能够伴随温度的升高持续吸收混合工质低温制冷系统的工质，保证工质压力平衡。
具体的参照图1所示，本发明的实施例提供的，工质压力自适应低温制冷系统，包括压缩制冷装置11、中间回热器12和第一节流单元13以及蒸发器单元14；
所述中间回热器12的热流入口in2通过管路与压缩制冷装置11的第一出口连通，所述中间回热器12的热流出口out2通过所述第一节流单元13连接至所述蒸发器单元14的入口；所述中间回热器12的第一冷流入口in1通过管路与所述蒸发器单元14的出口连通，所述中间回热器12的冷流出口out1通过管路与压缩制冷装置11的入口连通；所述中间回热器11的第二冷流入口in3通过管路与所述压缩制冷装置11的第二出口连通；
其中，所述工质膨胀贮存装置15的出入口连接于所述蒸发器单元14的出口以及所述中间回热器12的第一冷流入口in1，用于在所述低温制冷系统启动后，向所述中间回热器12输入工质，或者在所述低温制冷系统关闭后，存储所述蒸发器单元14流入的工质。
如图1所示，蒸发器单元14设置于冷冻箱16外侧或嵌入冷冻箱16外壁。其中，第一节流单元13为毛细管，中间回热器12、所述第一节流单元13、所述蒸发器单元14设置于保温层中。其中，第一冷流入口in1与冷流出口out1构成中间回热器12的冷流通道，热流入口in2和热流出口out2构成中间回热器12的热流通道，第二冷流入口in3为位于冷流通道上的另一入口，具体位置不做限定，示例性的可以在工质流动方向上位于冷流通道的中部或后端。
上述提供工质压力自适应低温制冷系统中，其中工质压力自适应低温制冷系统，包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连通，所述中间回热器的热流出口通过所述第一节流单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的第一冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通；所述中间回热器的第二冷流入口通过管路与所述压缩制冷装置的第二出口连通；所述低温制冷系统还包括：工质膨胀贮存装置；其中，所述工质膨胀贮存装置的出入口连接于所述蒸发器单元的出口以及所述中间回热器的第一冷流入口，用于在低温制冷系统启动后，向中间回热器输入工质，或者在低温制冷系统关闭后，存储蒸发器单元流入的工质；在所述低温制冷系统启动后，伴随着制冷系统中工质的温度降低，制冷系统中工质的压力逐步降低，工质存储装置的工质能够逐步流入所述中间回热器的第一冷流入口，向工质压力自适应低温制冷系统补充工质，直至系统降温至所需温度；在所述低温制冷系统关闭后，伴随着制冷系统中工质的升温，系统中工质的压力升高，蒸发器出口的工质能够逐步流入工质存储装置，从而能够解决制冷系统启动时出现的工质高压问题。
其中，参照图2所示，提供一种工质膨胀贮存装置15的示例，其包括：微流量控制开关151和膨胀罐152，所述膨胀罐152用于贮存工质，所述微流量控制开关151用于控制流入或流出所述出入口的工质的流量。
其中，参照图3所示，该制冷系统中，压缩制冷装置11包括：压缩机111、冷凝器112、气液分离器113、第二节流单元114和气分装置115；
其中所述中间回热器12的冷流出口out1通过所述气分装置115连接至所述压缩机111的入口，所述压缩机111的出口连接至所述冷凝器112的入口，所述冷凝器112的出口连接至所述气液分离器113的入口，所述气液分离器113的液相出口通过所述第二节流单元114连接至所述中间回热器12的第二冷流入口in3；所述气液分离器113的气相出口连接所述中间回热器12的热流入口in2。
此外，所述压缩制冷装置11还包括：过滤器116，所述冷凝器112的出口通过所述过滤器116连接至所述气液分离器113的入口。
所述压缩制冷装置11还包括：高压保护器117，所述高压保护器117连接于所述压缩机111的入口和出口之间。示例性的，第二节流单元114为毛细管。
本发明的实施例提供上述工质压力自适应低温制冷系统的控制方法，包括如下步骤：
101、在所述低温制冷系统启动后，控制所述工质存储装置的工质流入所述中间回热器的第一冷流入口；
102、在所述低温制冷系统关闭后，控制所述蒸发器出口的工质流入所述工质存储装置。
上述提供工质压力自适应低温制冷系统的控制方法中，在所述低温制冷系统启动后，伴随着制冷系统中工质的温度降低，制冷系统中工质的压力逐步降低，工质存储装置的工质能够逐步流入所述中间回热器的第一冷流入口，向工质压力自适应低温制冷系统补充工质，直至系统降温至所需温度；在所述低温制冷系统关闭后，伴随着制冷系统中工质的升温，系统中工质的压力升高，蒸发器出口的工质能够逐步流入工质存储装置，从而能够解决制冷系统启动时出现的工质高压问题。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种工质压力自适应低温制冷系统，其特征在于，包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；
所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连通，所述中间回热器的热流出口通过所述第一节流单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的第一冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通；所述中间回热器的第二冷流入口通过管路与所述压缩制冷装置的第二出口连通；
所述低温制冷系统还包括：工质膨胀贮存装置；
其中，所述工质膨胀贮存装置的出入口连接于所述蒸发器单元的出口以及所述中间回热器的第一冷流入口，用于在所述低温制冷系统启动后，向所述中间回热器输入工质；或者在所述工质压力自适应低温制冷系统关闭后，存储所述蒸发器单元流入的工质。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述工质膨胀贮存装置包括：微流量控制开关和膨胀罐，所述膨胀罐用于贮存工质，所述微流量控制开关用于控制流入或流出所述出入口的工质的流量。
3.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述第一节流单元为毛细管。
4.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置包括：压缩机、冷凝器、气液分离器、第二节流单元和气分装置；
其中所述中间回热器的冷流出口通过所述气分装置连接至所述压缩机的入口，所述压缩机的出口连接至所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连接至所述气液分离器的入口，所述气液分离器的液相出口通过所述第二节流单元连接至所述中间回热器的第二冷流入口；所述气液分离器的气相出口连接所述中间回热器的热流入口。
5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置还包括：过滤器，所述冷凝器的出口通过所述过滤器连接至所述气液分离器的入口。
6.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置还包括：高压保护器，所述高压保护器连接于所述压缩机的入口和出口之间。
7.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述第二节流单元为毛细管。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述中间回热器、所述第一节流单元、所述蒸发器单元设置于保温层中。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的工质压力自适应低温制冷系统的控制方法，其特征在于，
在所述低温制冷系统启动后，控制所述工质存储装置的工质流入所述中间回热器的第一冷流入口；
在所述低温制冷系统关闭后，控制所述蒸发器出口的工质流入所述工质存储装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述工质膨胀贮存装置包括：微流量控制开关和膨胀罐；在所述低温制冷系统启动前，控制开启所述微流量控制开关并设定所述微流量控制开关能够通过预设流量的工质。
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