CN106152583B - 一种高精度温控热交换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度温控热交换系统，其包括冷冻机和冷却流体通路，所述冷冻机包括第一冷凝器、第二冷凝器、压缩机、第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置，所述压缩机的输出端口与第一冷凝器的输入端口相连通；所述第一冷凝器的输出端口通过第一电子膨胀阀装置与第二冷凝器的第一输入端口相连通，所述第二冷凝器的第一输出端口通过第三电子膨胀阀装置与所述压缩机的输入端口相连通，所述压缩机的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与第二冷凝器的第一输入端口相连通；本发明的热交换系统通过控制各个电子膨胀阀装置的开关比例，从而实现热交换系统中冷冻机的冷媒流量的精确控制，进而实现被控对象的精确温度控制。
Description
技术领域
本发明涉及热交换系统，尤其涉及一种高精度温控热交换系统。
背景技术
在制冷技术领域中，常见为利用制冷系统控制冷水机所需的低温区域和利用加热丝加热控制冷水机高温区域，但在所需的温度区域制冷量无法调节，通常只利用压缩机制冷方式很难同时满足调节制冷量，控温精度和控温范围的多重需求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高精度温控热交换系统，解决了只利用制冷系统不能调节制冷量，控温精度和控温范围的难题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种高精度温控热交换系统，其包括冷冻机和冷却流体通路，所述冷冻机包括第一冷凝器、第二冷凝器、压缩机、第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置，所述冷冻机中的冷媒在第二冷凝器中进行热交换，空气由第一冷凝器进入，所述第一冷凝器包括输入端口和与输入端口连通的输出端口，所述第二冷凝器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，所述压缩机的输出端口与所述第一冷凝器的输入端口相连通；所述第一冷凝器的输出端口通过第一电子膨胀阀装置与第二冷凝器的第一输入端口相连通，所述第二冷凝器的第一输出端口通过第三电子膨胀阀装置与所述压缩机的输入端口相连通，所述压缩机的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与第二冷凝器的第一输入端口相连通，所述冷却流体通路包括冷却流体，所述冷却流体从所述第二冷凝器的第二输入端口流入，从所述第二冷凝器的第二输出端口流出，
所述冷冻机还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池和干燥器，所述第一冷凝器的输出端口与所述干燥器的输入端口连通，所述干燥器的输出端口与所述第一电子膨胀阀装置的输入端口连通，所述吸蓄池的输入端口与第二冷凝器的第一输出端口连通，所述吸蓄池的输出端口与所述第三电子膨胀阀装置的输入端口连通。
优选的，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的用于检测所述冷却流体流量的流量传感器和用于检测所述冷却流体温度的温度传感器。
优选的，所述第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置的开关比例是可控的。
优选的，所述冷冻机中的冷媒有两条通路，第一条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述第一冷凝器的输入端口和输出端口、第一电子膨胀阀装置、所述第二冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置、压缩机的输入端口流回至所述压缩机；第二条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置、所述第二冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置、压缩机的输入端口流回至所述压缩机。
优选的，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的用于储存所述冷却流体的冷却流体罐，在所述冷却流体罐内设置有第一浮动开关和第二浮动开关。
优选的，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的泵，以驱动所述冷却流体的流动。
优选的，在所述第一冷凝器的外部设置于调速风扇；当所述调速风扇运转时，在第一冷凝器内形成受迫对流换热，带走由第一冷凝器运转时生成的热量。
优选的，所述冷却流体为冷却水。
本发明达到的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过在热交换系统的冷冻机中设置温度传感器、流量传感器和电子膨胀阀，可以同时监测和调节系统的流量值和温度值，实现热交换系统冷媒流量的精确控制，从而实现被控对象的精确温度控制。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
其中，111、第一冷凝器，112、调速风扇，113、压缩机，114、吸蓄池，115、干燥器，116、第二冷凝器，EV1、第一电子膨胀阀装置，EV2、第二电子膨胀阀装置，EV3、第三电子膨胀阀装置，121、冷却流体入口，122、流量传感器，123、冷却流体罐，124、泵，125、温度传感器，126、冷却流体出口，K1、第一浮动开关，K2、第二浮动开关。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
如图1所示，一种高精度温控热交换系统，其包括冷冻机和冷却流体通路，所述冷冻机包括第一冷凝器111、第二冷凝器116、压缩机113、第一电子膨胀阀装置EV1、第二电子膨胀阀装置EV2和第三电子膨胀阀装置EV3，所述冷冻机中的冷媒在第二冷凝器116中进行热交换，空气由第一冷凝器111进入，所述第一冷凝器111包括输入端口和与输入端口连通的输出端口，所述第二冷凝器116包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，所述压缩机113的输出端口与所述第一冷凝器111的输入端口相连通；所述第一冷凝器111的输出端口通过第一电子膨胀阀装置EV1与第二冷凝器116的第一输入端口相连通，所述第二冷凝器116的第一输出端口通过第三电子膨胀阀装置EV3与所述压缩机113的输入端口相连通，所述压缩机113的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置EV2与第二冷凝器116的第一输入端口相连通，所述冷却流体通路包括冷却流体，所述冷却流体从所述第二冷凝器116的第二输入端口流入，从所述第二冷凝器116的第二输出端口流出。
所述冷冻机还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池114和干燥器115，所述第一冷凝器111的输出端口与所述干燥器115的输入端口连通，所述干燥器115的输出端口与所述第一电子膨胀阀装置EV1的输入端口连通，所述吸蓄池114的输入端口与第二冷凝器116的第一输出端口连通，所述吸蓄池114的输出端口与所述第三电子膨胀阀装置EV3的输入端口连通。
优选的方案是，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的用于检测所述冷却流体流量的流量传感器122和用于检测所述冷却流体温度的温度传感器125。
优选的方案是，所述第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置的开关比例是可控的，比如100％开启至0％开启，每5％一个调整等级，那么则有0％，5％，10％，……，95％，100％这么多的开关比例等级，这样相对于整个电子膨胀阀装置的总体流量口径来讲，可以非常精确的调整冷媒流过的流量，从而可以精确的控制热交换的功率，进而精确的控制循环流体的温度。每个电子膨胀阀单元包括电子式膨胀阀和控制所述电子式膨胀阀的开关比例的步进电机或直流电机，通过控制所述步进电机或直流电机来控制所述电子式膨胀阀的开关比例。
可以看出，所述冷冻机中的冷媒有两条通路，第一条通路是：从所述压缩机113的输出端口流出的冷媒，经过所述第一冷凝器111的输入端口和输出端口、第一电子膨胀阀装置EV1、所述第二冷凝器116的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置EV3、压缩机113的输入端口流回至所述压缩机113；第二条通路是：从所述压缩机113的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置EV2、所述第二冷凝器116的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置EV3、压缩机113的输入端口流回至所述压缩机113。
在所述冷却流体通路上包括与第二冷凝器116的第二输入端口连通的冷却流体入口121和与第二冷凝器116第二输出端口连通的冷却流体出口126。所述冷却流体从所述第二冷凝器116的第二输入端口流入，从第二冷凝器116的第二输出端口流出。所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的用于检测所述冷却流体流量的流量传感器122和用于检测所述冷却流体温度的温度传感器125，基于所述温度传感器125检测到的循环流体温度来控制各个电子膨胀阀装置ELV1、ELV2和ELV3的开关比例，从而实现热交换系统中冷冻机的冷媒流量的精确控制，进而实现被控对象的精确温度控制。在本实施例中，在所述冷却流体管道入口后设置有一个检测所述冷却流体流量的流量传感器122，在所述冷却流体管道出口126前设置有一个检测所述循环流体温度的温度传感器125。
优选的方案是，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的用于储存所述冷却流体的冷却流体罐123，在所述冷却流体罐内设置有第一浮动开关K1和第二浮动开关K2。
优选的方案是，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的泵124，以驱动所述冷却流体的流动。
优选的方案是，在所述第一冷凝器的外部设置于调速风扇112；当所述调速风扇112运转时，在第一冷凝器111内形成受迫对流换热，带走由第一冷凝器111运转时生成的热量，所述第一冷凝器111的外部设置有调速风扇112，进而可提第一冷凝器单位面积上的制冷功率。
优选的方案是，所述冷却流体为冷却水。
本发明利用了冷媒的特性，在制冷系统中增加了压缩机113第三电子膨胀阀装置EV3以控制冷媒回到压缩机113的量，根据附图工作原理，当系统设定温度恒定时，泵124输送出去的水的温度保持恒定，冷冻系统工作原理为：第一电子膨胀阀装置EV1和第二电子膨胀阀装置EV2根据PID控制开度，始终保持泵124输送出去的水的温度恒定，第三电子膨胀阀装置EV3开度受压缩机113排气温度控制，使压缩机113排气温度控制在一定范围内如100度，当冷却流体温度发生变化时，在第一电子膨胀阀装置EV1和第二电子膨胀阀装置EV2根据PID控制温度的同时，第三电子膨胀阀装置EV3根据压缩机113排气温度自动调节开度，当第三电子膨胀阀装置EV3开度加大时，进入压缩机113的冷媒量加大，制冷量也随之加大，当第三电子膨胀阀装置EV3开度减小时，进入压缩机113的冷媒量减少，制冷量也随之减少，从而使整个冷冻系统稳定工作；当系统需要升温时，第一电子膨胀阀装置EV1关闭，第二电子膨胀阀装置EV2全开，此时第三电子膨胀阀装置EV3会根据压缩机113排气温度自动调整开度，避免压缩机113因液态冷媒回流过多气液分离器不能完全分离液态冷媒而导致压缩机损坏，此时的冷冻系统由于第三电子膨胀阀装置EV3的开度控制，使进入压缩机113的冷媒量得到了控制从而控制压缩机113的排气温度，当压缩机113排气温度控制在100度时，系统水的温度最高可控制在90度；当系统需要降温时，第一电子膨胀阀装置EV1全开，第二电子膨胀阀装置EV2全闭，第三电子膨胀阀装置EV3根据压缩机排气温度控制开度，使冷冻系统保持控制平衡。
综上所述，本发明的热交换系统通过在所述第一冷凝器111的输出端口和第二冷凝器116的第一输入端口之间设置第一电子膨胀阀装置ELV1；在所述压缩机113的输出端口和第二冷凝器116的第一输入端口之间设置第二电子膨胀阀装置ELV2；在所述第二冷凝器116的第一输出端口与所述压缩机113的输入端口之间设置第三电子膨胀阀装置ELV3。在所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的用于检测所述冷却流体流量的流量传感器122和用于检测所述冷却流体温度的温度传感器125，基于所述流量传感器122检测到的冷却流体流量，基于所述温度传感器125检测到的冷却流体温度来控制各个电子膨胀阀装置的开关比例，从而实现热交换系统中冷冻机的冷媒流量的精确控制，进而实现被控对象的精确温度控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高精度温控热交换系统，其特征在于，其包括冷冻机和冷却流体通路，所述冷冻机包括第一冷凝器、第二冷凝器、压缩机、第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置，所述冷冻机中的冷媒在第二冷凝器中进行热交换，空气由第一冷凝器进入，所述第一冷凝器包括输入端口和与输入端口连通的输出端口，所述第二冷凝器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，所述压缩机的输出端口与所述第一冷凝器的输入端口相连通；所述第一冷凝器的输出端口通过第一电子膨胀阀装置与第二冷凝器的第一输入端口相连通，所述第二冷凝器的第一输出端口通过第三电子膨胀阀装置与所述压缩机的输入端口相连通，所述压缩机的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与第二冷凝器的第一输入端口相连通，所述冷却流体通路包括冷却流体，所述冷却流体从所述第二冷凝器的第二输入端口流入，从所述第二冷凝器的第二输出端口流出，
所述冷冻机还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池和干燥器，所述第一冷凝器的输出端口与所述干燥器的输入端口连通，所述干燥器的输出端口与所述第一电子膨胀阀装置的输入端口连通，所述吸蓄池的输入端口与第二冷凝器的第一输出端口连通，所述吸蓄池的输出端口与所述第三电子膨胀阀装置的输入端口连通。
2.根据权利要求1所述的一种高精度温控热交换系统，其特征在于，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的用于检测所述冷却流体流量的流量传感器和用于检测所述冷却流体温度的温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种高精度温控热交换系统，其特征在于，所述第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置的开关比例是可控的。
4.根据权利要求1所述的一种高精度温控热交换系统，其特征在于，所述冷冻机中的冷媒有两条通路，第一条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述第一冷凝器的输入端口和输出端口、第一电子膨胀阀装置、所述第二冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置、压缩机的输入端口流回至所述压缩机；第二条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置、所述第二冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置、压缩机的输入端口流回至所述压缩机。
5.根据权利要求1所述的一种高精度温控热交换系统，其特征在于，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的用于储存所述冷却流体的冷却流体罐，在所述冷却流体罐内设置有第一浮动开关和第二浮动开关。
6.根据权利要求1所述的一种高精度温控热交换系统，其特征在于，所述热交换系统还包括设置于所述冷却流体通路上的泵，以驱动所述冷却流体的流动。
7.根据权利要求1所述的一种高精度温控热交换系统，其特征在于，在所述第一冷凝器的外部设置于调速风扇；当所述调速风扇运转时，在第一冷凝器内形成受迫对流换热，带走由第一冷凝器运转时生成的热量。
8.根据权利要求1所述的一种高精度温控热交换系统，其特征在于，所述冷却流体为冷却水。
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| CN106152583A (zh) | 2016-11-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |