CN106839543A - 一种co2制冷系统用工质排放装置及排放控制方法 - Google Patents

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刘昌丰
徐树伍
赵蕊
刘书鹏
姚鹏
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B45/00—Arrangements for charging or discharging refrigerant

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Abstract

本发明公开了一种CO2制冷系统用工质排放装置及排放控制方法，包括CO2液体进口阀、CO2气体进口阀、恒压阀、观察视镜、缓冲罐、压力显示器、安全阀、CO2排放阀、排污阀等，采用保压导入、缓冲罐暂存、加压回收的方式，保证制冷系统内CO2在部件检修时排放过程无工质凝固或凝华现象，避免排放过程中产生干冰，堵塞排放通道，解决了传统高压CO2制冷系统工质排放受阻于固体干冰的问题，提高了排放效率，保证了检修过程的安全性与便利性，属于制冷技术与设备领域。

Description

一种CO2制冷系统用工质排放装置及排放控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于CO2制冷系统的高压工质排放装置及排放控制方法，属于制冷技术领域。
背景技术
近年来，自然工质以其极佳环保性能及较低的获取难度，在制冷装置中被广泛研究与使用，其中CO2是使用历史最为悠久、技术发展较为成熟的自然制冷工质，在工业冷冻和高温热泵等一系列产品中均有应用。
然而，由于CO2独特的热力学性能，在制冷系统中往往需要较高的压力，在跨临界循环的系统中甚至超过8MPa。同时，CO2工质又具有较高的三相点。因此，当CO2工质由高压快速降压的过程中，往往伴随工质凝华或凝固的现象，即气态CO2或液态CO2相变为固体干冰的过程。因此，CO2制冷系统常因此面对工质排放过程中的巨大问题。
在制冷系统检修或工质替换过程中，往往需要将制冷系统内的高压CO2工质进行排放。传统排放过程，即将系统管路内的CO2直接排空，往往会遇到CO2工质快速凝结为雪花状的干冰，造成管路升压甚至堵塞排放管路。同时，由于干冰较快速度的冷却，在过高压力作用下排放部位会出现管路冻裂、阀组部件损坏等问题，对高压系统安全性有较大影响。而直接对干冰部位加热，又会遇到操作空间狭小、霜体换热效果差、耗时耗能等问题。因此，只有从根本上解决CO2排放过程凝结固体干冰的问题，才能有效提高CO2排放效率，保证安全性与稳定性，有助于CO2制冷系统的推广使用。
公布号为CN104266421A的中国发明专利申请公开了“一种CO2制冷系统用工质排放装置及排放控制方法”， 它包括CO2进口阀、观察视镜、缓冲罐、压力显示器、安全阀、CO2排放阀、加热介质出口阀、加热介质进口阀、排污阀、温度显示器、加热管路等，采用保压导入、加热排放的方式，保证制冷系统内CO2排放过程无工质凝固或凝华现象，避免排放过程中产生干冰，堵塞排放通道，解决了传统高压CO2制冷系统工质排放受阻于固体干冰的问题，保证了操作过程的安全性与稳定性，但仍存在以下问题：（1）、需要外部热源条件，现场使用不便；（2）CO2液体须经加热气化后排放，操作时间较长；（3）、CO2排放造成工质浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种CO2制冷系统用工质排放装置及排放控制方法，用于CO2制冷系统部件维修时体内CO2液体工质的快速导出，使得CO2工质导入导出过程更加简单、快捷和安全。
为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案。
一种CO2制冷系统用工质排放装置，包括缓冲罐，缓冲罐的一侧设置CO2入口阀，另一侧设置CO2出口阀，缓冲罐上端分别设置压力显示器与安全阀，下端设置排污阀，其特征在于：所述排放装置还包括分别设置在缓冲罐外侧的自动恒压阀和加压阀；自动恒压阀为出口压力调节阀，自动恒压阀的出口与缓冲罐相通，入口用于连接至制冷系统压缩机排气侧，加压阀的出口与缓冲罐相通，入口用于导入CO2热气。
缓冲罐中部设置观察视镜用以观察罐内液位或气体状态以及是否有局部干冰凝结。
使用所述的CO2制冷系统用工质排放装置的一种CO2制冷系统用工质排放控制方法，其特征在于：通过监测压力显示器保证缓冲罐内压力，从而控制CO2出口压力高于CO2三相点，控制CO2排入缓冲罐内，避免排放过程中干冰的出现；制冷系统部件检修完成后，如需将缓冲罐内CO2液体导回制冷系统，关闭CO2出口阀，通过加压阀将CO2热气导入缓冲罐对罐内升压，CO2液体通过CO2入口阀回收到制冷系统。
本发明的特点在于，本发明主要用于CO2制冷系统部件维修时体内CO2液体工质的快速导出，自动控制缓冲罐压力高于三相点压力，避免结晶堵塞管路，维修完毕，CO2液体加压回收至制冷系统中重复利用，避免浪费，节约资源。使得CO2工质导入导出过程简单、快捷、安全。
通过保压导入、缓冲罐暂存、加压回收的方式，避免了传统CO2制冷系统部件检修过程中的工质排时，CO2凝固或凝华为干冰，堵塞排放通路的问题，并避免了干冰凝结低温导致的管路冻裂等安全问题，实现了制冷系统中高压CO2工质的安全快速排放，提高了制冷系统检修的工作效率和安全性。
本发明具有无需外部热源，利用CO2现有制冷系统气源，工质导入导出快速，仅少量工质排放的突出优点。
附图说明
图1是本发明实施例的结构及工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
如图1，本实施例包括缓冲罐3，缓冲罐3的一侧设置CO2入口阀1，另一侧上部设置CO2出口阀8。缓冲罐3中部设置观察视镜2用以观察罐内液位或气体状态以及是否有局部干冰凝结。缓冲罐3上端分别设置压力显示器4与安全阀5，下端设置排污阀9。本实施例还包括分别设置在缓冲罐3外侧的自动恒压阀6和加压阀7。自动恒压阀6为出口压力调节式，将其压力设定在CO2三相点压力之上，自动恒压阀6的出口与缓冲罐3相通，使用时入口连接至制冷系统压缩机排气侧，通过调节CO2出口阀8的开启程度，缓冲罐3内即可恒定维持在三相点压力之上。加压阀7的出口与缓冲罐3相通，使用时入口用于导入CO2热气。
所述CO2入口阀1、CO2出口阀8、压力显示器4、自动恒压阀6、加压阀7协同工作，以压力信号为基准，对制冷系统内CO2工质排入及排出缓冲罐3实施控制，保持缓冲罐3内压力始终高于CO2三相点的压力，在此状态下将制冷系统检修处CO2通过CO2入口阀1导入此装置，检修完成后，如需将缓冲罐内CO2液体导回制冷系统，则通过加压阀7将CO2热气导入缓冲罐对罐内升压，CO2液体则通过CO2入口阀1回收到制冷系统。
使用时，将制冷系统中的CO2工质经CO2入口阀1导入缓冲罐3中，其中导入液态工质时缓冲罐3中液位不得超过观察视镜2的位置。
使用中通过监测压力显示器4保证缓冲罐3内压力，从而控制CO2出口压力高于CO2三相点，控制CO2排入缓冲罐3内，避免排放过程中干冰的出现。
制冷系统部件检修完成后，如需将缓冲罐3内CO2液体导回制冷系统，则关闭CO2出口阀8，通过加压阀7将CO2热气导入缓冲罐3对罐内升压，CO2液体则通过CO2入口阀1回收到制冷系统。
所有部件均具有相当于CO2制冷系统所需压力的耐高压能力，并具有极端工况下干冰凝结的低温强度。
所述安全阀5设置于缓冲罐3顶部，用以控制缓冲罐3及其它部件的安全压力，避免高压引起损坏与其它安全问题。
所述排污阀9设置于缓冲罐3底部，用以定期排除工质中可能携带而未排出的水、润滑油等杂质。
所述CO2入口阀1、CO2出口阀8、压力显示器4与自动恒压阀6、加压阀7协同工作，以压力信号为基准，人工控制制冷系统内CO2工质排入及排出缓冲罐3。
所述加自动恒压阀6与加压阀7，设置于缓冲罐中上部，用以缓冲缓冲罐3内压力。
本发明结构简单，使用方便，能有效提高制冷系统检修时CO2的排放效率，方便CO2工质回收，避免浪费，保证检修操作的安全性与便利性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (3)

1.一种CO2制冷系统用工质排放装置，包括缓冲罐（3），缓冲罐（3）的一侧设置CO2入口阀（1），另一侧设置CO2出口阀（8），缓冲罐（3）上端分别设置压力显示器（4）与安全阀（5），下端设置排污阀（9），其特征在于：所述排放装置还包括分别设置在缓冲罐（3）外侧的自动恒压阀（6）和加压阀（7）；自动恒压阀（6）为出口压力调节阀，自动恒压阀（6）的出口与缓冲罐（3）相通，入口用于连接至制冷系统压缩机排气侧，加压阀（7）的出口与缓冲罐（3）相通，入口用于导入CO2热气。
2.根据权利要求1所述的CO2制冷系统用工质排放装置，其特征在于：缓冲罐（3）中部设置观察视镜（2）用以观察罐内液位或气体状态以及是否有局部干冰凝结。
3.使用权利要求1或2所述的CO2制冷系统用工质排放装置的一种CO2制冷系统用工质排放控制方法，其特征在于：通过监测压力显示器（4）保证缓冲罐（3）内压力，从而控制CO2出口压力高于CO2三相点，控制CO2排入缓冲罐（3）内，避免排放过程中干冰的出现；制冷系统部件检修完成后，如需将缓冲罐（3）内CO2液体导回制冷系统，关闭CO2出口阀（8），通过加压阀（7）将CO2热气导入缓冲罐（3）对罐内升压，CO2液体通过CO2入口阀（1）回收到制冷系统。
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