CN106705487A - 二氧化碳/氨冷凝蒸发模块 - Google Patents

二氧化碳/氨冷凝蒸发模块 Download PDF

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张为民
刘杰
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Abstract

一种二氧化碳/氨冷凝蒸发模块，包括：氨汽液分离器，与氨汽液分离器相连的液氨进口及导阀控制阀和手动控制阀，与氨汽液分离器顶部相连的氨气出口，及氨汽液分离器上设有浮球导阀和液位开关；2个并联的全焊接式板壳换热器，其壳程下部与氨汽液分离器液相联通，壳程上部与氨汽液分离器气相联通，与板壳式换热器板程相连的二氧化碳气体进口及液体出口；所有设备安放在公共机架上。本发明可用作二氧化碳/氨复叠制冷系统和载冷剂系统的冷凝蒸发器，完成氨的节流、蒸发、分离及二氧化碳的冷凝过程。本设备换热量大，换热效率高，性能可靠，结构合理、紧凑，操作方便，现场安装施工方便，实用性强。

Description

二氧化碳/氨冷凝蒸发模块
技术领域
本发明涉及一种制冷设备，特别是一种用作二氧化碳/氨复叠制冷系统和载冷剂系统的冷凝蒸发器，完成氨的节流、蒸发、分离及二氧化碳的冷凝过程。
背景技术
近年来，人们对制冷行业大量应用的氟利昂类人工合成制冷剂对大气臭氧层的破坏作用和温室效应等环境问题越来越重视，科技工作者也在积极研究氟利昂制冷剂的替代技术。低ODP（臭氧层破坏潜能）和低GWP（温室效应潜能）的环保制冷剂越来越受到重视。二氧化碳（CO2）为天然工质，化学性质稳定，ODP为0，GWP为1，不可燃，无毒，是一种非常环保的制冷剂，传热效率高，具有非常高的容积制冷量。氨（NH3）也为天然工质，ODP为0，GWP为1，作为制冷剂被广泛使用。二氧化碳作为制冷剂也有缺点，就是工作压力高，工作范围小。氨作为制冷剂也有缺点，具有毒性，可燃，在一些场合使用受到了限制。为了发挥作为制冷剂的CO2和NH3的优点，克服其缺点，开发出了氨/二氧化碳载冷剂系统和氨/二氧化碳复叠制冷系统。在载冷剂系统中，氨为制冷剂，二氧化碳为载冷剂，一般可提供-5~-30℃的低温。在复叠制冷系统中，氨为高温级制冷剂，二氧化碳为低温级制冷剂，一般可制取-30~-55℃的低温。
无论是在氨/二氧化碳载冷剂系统还是在复叠制冷系统中，都需要二氧化碳和氨的换热设备，用于同时完成二氧化碳的冷凝和氨的蒸发过程。常规的做法是采用管壳式换热器，但由于设备的运行参数比较苛刻，管壳式换热器的密封性难以保证，而且管壳式换热器效率较低，设备庞大，安装不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种换热效率高、性能可靠、结构合理紧凑、现场安装施工方便的二氧化碳/氨冷凝蒸发模块，属于一种制冷系统中的换热和分离设备，可用作二氧化碳/氨复叠制冷系统和载冷剂系统的冷凝蒸发器，完成氨的节流、蒸发、分离及二氧化碳的冷凝过程。
本发明的二氧化碳/氨冷凝蒸发模块，包括氨汽液分离器，氨汽液分离器通过管路和阀门连接有并列的导阀控制阀和手动膨胀阀，导阀控制阀和手动膨胀阀连接有氨液进口；
氨汽液分离器顶部相连有氨气出口，氨汽液分离器上安装有浮球导阀、液位开关及磁浮子液位计；
氨汽液分离器底部设有放油阀；
两个并联的板壳式换热器的壳程下部与氨汽液分离器的液相通过供液管路联通，板壳式换热器的壳程上部与氨汽液分离器气相联通；
与板壳式换热器板程相连接有二氧化碳气体进口及二氧化碳液体出口；
供液管路接有放油阀和温度传感器；
氨汽液分离器上设有氨侧压力传感器。
所述的板壳式换热器为全焊接的板壳式换热器。
所述的板壳式换热器的轴线与氨汽液分离器的轴线相互垂直布置。
本发明具有如下有益效果：换热器采用全焊接的板壳式换热器，承压能力高，性能可靠，换热效率高，体积小；采用双板壳式换热器并列，换热器轴线与氨汽液分离器轴线垂直布置，换热量大，结构布局紧凑；整个设备安装在公共机架上，在工厂内组装好，既能保证设备的装配质量又减少了现场安装施工的工作量。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式的结构主视示意图；
图3是图2所示的左视示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示：1为氨汽液分离器，占据本发明的二氧化碳/氨冷凝蒸发模块的上部，氨汽液分离器1通过管路和阀门连接有并列的导阀控制阀7和手动膨胀阀8，导阀控制阀7和手动膨胀阀8连接有氨液进口21。
氨汽液分离器1顶部相连有氨气出口22，氨汽液分离器1上安装有浮球导阀3、液位开关2及磁浮子液位计4，磁浮子液位计4用于显示氨汽液分离器1内的液位高度，浮球导阀3、液位开关2用于对导阀控制阀7的自动控制。
氨汽液分离器1底部设有放油阀6。
两个并联的位于氨汽液分离器1下方的板壳式换热器12的壳程下部与氨汽液分离器1的液相通过供液管路联通，板壳式换热器12的壳程上部与氨汽液分离器1气相联通。板壳式换热器12为全焊接的板壳式换热器。
与板壳式换热器12板程相连接有二氧化碳气体进口31及二氧化碳液体出口32。
供液管路接有放油阀10和温度传感器11。
氨汽液分离器1上设有氨侧压力传感器9。板壳式换热器12的轴线与氨汽液分离器1的轴线相互垂直布置。
安装时，本模块各部件固定在同一机上，形成一个整体。氨气出口22与制冷系统中的压缩机吸口相接，液氨进口21接冷却器出口，二氧化碳气体进口31接蒸发器出口，二氧化碳气体出口32与制冷系统的循环桶相接。系统运行模块工作时，从高压贮液器来的液氨经氨液进口21再经浮球控制阀7节流后以两相状态进入氨汽液分离器1，其中的液体在重力作用下经管路流入板壳式换热器12的壳程底部，这些液氨在壳程内蒸发后从顶部经管路回到氨气液分离器1的气相区，再经氨气出口22进入压缩机的吸气口；二氧化碳气体从二氧化碳气体进口31进入板壳式换热器12的板程侧，在板程内冷凝后在重力的作用下由二氧化碳气体出口32流出至循环桶。
导阀控制阀7的开度由浮球导阀3来控制，使氨汽液分离器1内的液位保持稳定。
为了便于检修，为导阀控制阀7并联一路手动膨胀阀8，在检修时为保持系统的运行可打开手动膨胀阀8。
在氨汽液分离器1的底部设有较大容积的集油包及放油阀6；在系统管路的最低点设有另一个放油阀10，两个放油阀配合工作。
氨汽液分离器1上设有机械式液位高报警开关2及双联式安全阀5，保护系统的安全。
氨汽液分离器1设自带液位传感器的磁浮子液位计4，并设有压力传感器9和温度传感器11，可以将信号引入监控室，便于远程监控设备的运行状态。

Claims (3)

1.一种二氧化碳/氨冷凝蒸发模块，其特征在于：包括氨汽液分离器（1），氨汽液分离器（1）通过管路和阀门连接有并列的导阀控制阀（7）和手动膨胀阀（8），导阀控制阀（7）和手动膨胀阀（8）连接有氨液进口（21）；
氨汽液分离器（1）顶部相连有氨气出口（22），氨汽液分离器（1）上安装有浮球导阀（3）、液位开关（2）及磁浮子液位计（4）；
氨汽液分离器（1）底部设有放油阀（6）；
两个并联的位于氨汽液分离器（1）下方的板壳式换热器（12）的壳程下部与氨汽液分离器（1）的液相通过供液管路联通，板壳式换热器（12）的壳程上部与氨汽液分离器（1）气相联通；
与板壳式换热器（12）板程相连接有二氧化碳气体进口（31）及二氧化碳液体出口（32）；
供液管路接有放油阀（10）和温度传感器（11）；
氨汽液分离器（1）上设有氨侧压力传感器（9）。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳/氨冷凝蒸发模块，其特征在于：所述的板壳式换热器（12）为全焊接的板壳式换热器。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳/氨冷凝蒸发模块，其特征在于：所述的板壳式换热器（12）的轴线与氨汽液分离器（1）的轴线相互垂直布置。
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