CN107345717A - 一种压缩与氟泵循环制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种压缩与氟泵循环制冷系统，包括由压缩机组(1)、冷凝器(2)、储液罐(3)、供液阀(4)、载冷罐(5)、第一氟泵(6)、节流阀(7)、换热器(8)、第二氟泵(12)、旁路阀(13)，通过本发明的压缩与氟泵循环制冷系统，提供了一种环保、经济、适应性强、节能性好、空气温度均匀性好的制冷系统。一方面可以保证环境实验室宽范围高精度调温，另一方面充分有效降低制冷系统的全年运行能耗。

Description

一种压缩与氟泵循环制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷领域，尤其是一种压缩与氟泵循环制冷系统。
背景技术
环境实验室主要用于模拟自然界不同地区和季节的气象环境自然界的各种气象条件，能够复现各种气候环境，适用于车辆、零部件、航天科技、军品科技及通信器材等产品进行加速温湿度环境测试、交变湿热试验、恒定湿热试验，也可以做高低温例行试验、低温储存，以便对产品在试验中拟定的环境条件下性能、行为作出分析与评估，提供改进产品的质量和可靠性的重要依据。
温度是气候条件的重要参数，而环境实验室需要在任意季节复现各种自然气候条件，情况复杂，特别是由于使用的需要，例如实验间发热量、新风量和气候室内风力均会大幅度变化。所有这些都会导致一个结果：气候室内热负荷变化极大。作为环境模拟实验室，不仅负荷变化大，而且最大负荷需求也很庞大。同时现场安装程度复杂，常规直冷系统无法高效远距离输送冷量，因此部分大型化工厂或冷库采用氟泵系统进行供液制冷。而传统氟泵系统服务对象，调控温度单一，而环境实验室，温度调控范围宽，精度要求高。传统氟泵系统无法满足环境实验室的运行要求。
部分环境实验室，采用载冷系统进行供冷，但是较直冷和氟泵制冷系统增加了一个换热器(制冷剂与载冷剂间的换热)，从而加大了制冷温差，降低了制冷蒸发温度，降低了制冷的能效比。
此外若采用利用液体热容的原理作为载冷的方式，一方面采用载冷剂循环方式，由于载冷剂适用温区的限制，往往单一工质难于同时满足高温和低温工况的应用，而且载冷剂的选型同时受到凝固点、闪点、沸点、毒性等的限制，使得载冷剂的选择受到限制；另一方面环境实验室终端换热器供回液体势必存在温差，换热器表面温度有差异，会导致过换热器表面循环风出风横截面温度场不均匀。对于温控精度要求较高的实验室，常规载冷方法无法满足高精准控温要求。虽然通过加大输送载冷剂量较小进出境偶制冷剂温差，但势必会增大循环能耗。
常用高低温载冷剂载冷量小，增加载冷管路耗材和循环泵数量。
常规氟泵系统在环境室环境温度较高时，无法保证小负荷冷量输出，若调节输送液体量，势必造成环境实验室末端换热器表面温差增大，不利于空气温度均匀性保证。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种压缩与氟泵循环制冷系统。
一种压缩与氟泵循环制冷系统，包括压缩机组、冷凝器、储液罐、供液阀、载冷罐、第一氟泵、节流阀、换热器、第二氟泵、旁路阀，
所述压缩机组连通所述冷凝器；冷凝器连通所述储液罐；所述供液阀与所述第二氟泵并联，并分别连通所述储液罐与所述载冷罐；载冷罐连接所述第一氟泵，第一氟泵连接所述节流阀，节流阀连接所述换热器；所述旁路阀与压缩机组并联，并连通冷凝器与所述载冷罐。
较载冷系统可以提高制冷系统的蒸发温度，提高制冷机组性能，降低机组运行能耗，降低机组装机容量配置，减少系统初期投资。并可充分利用天然冷源及廉价冷源的能量，当天然冷源能够提供足够制冷量时，直接采用天然冷源提供冷量，降低运行能耗；当天然冷源不能提供足够制冷量时，采用人工制冷输出制冷量，有效减小了运行能耗。
可选地，压缩与氟泵循环制冷系统还包括回气压力调节阀和喷液冷却阀，其中，压缩机组通过所述喷液冷却阀连通储液罐；载冷罐通过所述回气压力调节阀连通压缩机组。
可选地，压缩与氟泵循环制冷系统还包括旁通阀，压缩机组通过喷液冷却阀连接第二氟泵，第二氟泵连接所述旁通阀并连通换热器；冷凝器通过旁路阀连通换热器。末端换热器内部为两相流换热，较单相流换热，换热器内部温差降低，提高换热器表面循环风出风横截面温度场的均匀性。
可选地，压缩与氟泵循环制冷系统还包括单向阀，冷凝器通过所述单向阀连通换热器。载冷剂为两相流换热，换热性能增强，降低换热器换热面积需求，间接减少了换热器风阻，降低了环境模拟实验室循环风机的运行能耗和配置。此外减小了载冷剂的循环流量，降低了载冷循环泵的运行能耗和配置，同时降低了载冷管道尺寸，降低初期投资。
通过本发明的压缩与氟泵循环制冷系统，提供了一种环保、经济、适应性强、节能性好、空气温度均匀性好的制冷系统。一方面可以保证环境实验室宽范围高精度调温，另一方面充分有效降低制冷系统的全年运行能耗。
附图说明
图1为压缩与氟泵循环制冷系统实施例1示意图。
图2为压缩与氟泵循环制冷系统实施例2示意图。
图3为压缩与氟泵循环制冷系统实施例3示意图。
图4为压缩与氟泵循环制冷系统实施例4示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种压缩与氟泵循环制冷系统进行详细描述。
实施例1
图1示出一种压缩与氟泵循环制冷系统，包括压缩机组1、冷凝器2、储液罐3、供液阀4、载冷罐5、第一氟泵6、节流阀7、换热器8、第二氟泵12、旁路阀13，
所述压缩机组1连通所述冷凝器2；冷凝器2连通所述储液罐3；所述供液阀4与所述第二氟泵12并联，并分别连通所述储液罐3与所述载冷罐5；载冷罐5连接所述第一氟泵6，第一氟泵6连接所述节流阀7，节流阀7连接所述换热器8；所述旁路阀13与压缩机组1并联，并连通冷凝器2与所述载冷罐5。
制冷系统采用间接天然冷源/廉价冷源(如冷却塔)和压缩制冷人工冷源，系统制冷量输出无极可调，变工况运行性能良好；末端换热器内部为两相流换热，较单相流换热，换热器内部温差降低，提高换热器表面循环风出风横截面温度场的均匀性。
冷凝器2可采用风冷、水冷或者蒸发冷的形式。
当室外温度较低，天然冷源/廉价冷源可提供足够冷量(冷凝器2冷凝温度满足载冷剂供液温度需求)的条件下：
1)压缩机1、供液阀4关闭。
2)载冷罐5中的液体在氟泵6的抽吸作用下经节流阀7送入换热器8内蒸发换热回流至载冷罐5。周而复始地循环，确保在换热器8冷量的输出。
3)载冷通过冷凝器2的散热能力调节，调节储液罐3内的载冷剂温度；通过氟泵12调节载冷罐5的液位。通过旁路阀13调节载冷罐5内压力，实现对供液温度的调节，确保换热器内均匀两相流换热。
风冷冷凝器通过调节风机的加载量调节冷凝器2的散热能力；水冷冷凝器通过调节冷却水供水量调节冷凝器2的散热能力；蒸发式冷凝器通过调节风机风量和喷淋量调节冷凝器的散热能力。
4)通过调节氟泵6的加载量，调节载冷剂的输送量。
5)通过调节氟泵12的加载量，调节载冷罐5的液位，确保系统安全运行。
当天然冷源/廉价冷源不能提供充足冷量的条件下：
1)氟泵12和旁路阀13关闭。
2)载冷罐5中的气态制冷剂在压缩机组1的抽吸作用下进入压缩机1压缩成高温气体送入冷凝器2内冷凝成液态制冷剂，流入储液罐3。
3)储液罐3中的液态制冷剂在压力作用下，经过供液阀4调节后送入载冷罐5。
4)载冷罐5中的液体在氟泵6的抽吸作用下经节流阀7送入换热器8内蒸发换热回流至载冷罐5。周而复始地循环，确保在换热器8冷量的输出。
5)通过供液阀4送入载冷罐5，通过调节供液阀4的加载量，调节载冷罐5内的液位；通过节流阀7调节蒸发温度，实现对供液温度的调节，确保换热器内均匀两相流换热。
6)通过调节氟泵6的加载量，调节载冷剂的输送量。
7)通过调节供液阀4的加载量，调节载冷罐5内的液位，确保系统安全运行。
实施例2
如图2所示，压缩与氟泵循环制冷系统增加了喷液冷却阀14和回气压力调节阀10，主要适用于舱温较高的场合。
压缩与氟泵循环制冷系统还包括回气压力调节阀10和喷液冷却阀14，其中，压缩机组1通过所述喷液冷却阀14连通储液罐3；载冷罐5通过所述回气压力调节阀10连通压缩机组1。
当采用压缩机组1供冷时，若经过换热器8回压缩机1的制冷剂温度和压力较高，通过吸气压力调节阀10降压，通过喷液冷却阀14将储液罐3内的液态制冷剂喷入压缩机组1，降低吸气温度，确保压缩机组1安全运行。
实施例3
如图3所示，压缩与氟泵循环制冷系统压缩机组供冷和天然冷源/廉价冷源供冷采用各自的氟泵进行载冷剂供给。
所述压缩与氟泵循环制冷系统还包括旁通阀11，压缩机组1通过喷液冷却阀14连接第二氟泵12，第二氟泵12连接所述旁通阀11并连通换热器8；冷凝器2通过旁路阀13连通换热器8。
当室外温度较低，天然冷源可提供足够冷量(冷凝器2冷凝温度满足载冷剂供液温度需求)的条件下：
1)压缩机1、节流阀4、氟泵6、节流阀7、回流阀9关闭。
2)储液罐3中的液态制冷剂在氟泵12的抽吸作用下经过旁通阀11送入换热器8内蒸发换热后再经旁路阀13送入冷凝器2内冷凝成液态制冷剂，流入储液罐3。周而复始地循环，确保在换热器8冷量的输出。
3)通过冷凝器2的散热能力调节，调节储液罐3内的制冷剂温度，实现对供液温度的调节，确保换热器内均匀两相流换热。散热能力调节与实施例1相似。
4)通过调节氟泵12的加载量，调节载冷剂的输送量。
当天然冷源不能提供充足冷量的条件下：
1)旁通阀11、氟泵12和旁路阀13关闭。
2)载冷罐5中的气态制冷剂经吸气压力调节阀10调压后，在压缩机组1的抽吸作用下进入压缩机1压缩成高温气体送入冷凝器2内冷凝成液态制冷剂，流入储液罐3。
3)储液罐3中的液态制冷剂在压力作用下，经过节流阀4节流降压后送入载冷罐5，载冷罐5中的液体在氟泵6的抽吸作用下经节流阀7送入换热器8内蒸发换热后经回流阀9回流至载冷罐5。
4)通过节流阀4的开度，调节载冷罐5内的载冷剂饱和压力；通过节流阀7调节蒸发温度，实现对供液温度的调节，确保换热器内均匀两相流换热。
5)通过调节氟泵6的加载量，调节载冷剂的输送量。
6)当采用压缩机组1供冷时，若经过换热器8回压缩机1的制冷剂温度和压力较高，通过吸气压力调节阀10降压，通过喷液冷却阀14将储液罐3内的液态制冷剂喷入压缩机组1，降低吸气温度，确保压缩机组1安全运行。
实施例4
如图4所示，压缩与氟泵循环制冷系统采用单向阀15代替实施例3中的旁路阀13。
所述压缩与氟泵循环制冷系统还包括单向阀15，冷凝器2通过所述单向阀15连通换热器8。
当采用压缩机组1供冷时，压缩机1排出的高压气体在单向阀作用下不能返回换热器8。其它流程与实施例3一致。
通过本发明的压缩与氟泵循环制冷系统，较载冷系统可以提高制冷系统的蒸发温度，提高制冷机组性能，降低机组运行能耗，降低机组装机容量配置，减少系统初期投资。
充分利用天然冷源及廉价冷源的能量，当天然冷源能够提供足够制冷量时，直接采用天然冷源提供冷量，降低运行能耗；当天然冷源不能提供足够制冷量时，采用人工制冷输出制冷量，有效减小了运行能耗。末端换热器内部为两相流换热，较单相流换热，换热器内部温差降低，提高换热器表面循环风出风横截面温度场的均匀性。
并且，载冷剂为两相流换热，换热性能增强，降低换热器换热面积需求，间接减少了换热器风阻，降低了环境模拟实验室循环风机的运行能耗和配置。此外减小了载冷剂的循环流量，降低了载冷循环泵的运行能耗和配置，同时降低了载冷管道尺寸，降低初期投资。
最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (6)

1.一种压缩与氟泵循环制冷系统，包括由压缩机组(1)、冷凝器(2)、储液罐(3)、供液阀(4)、载冷罐(5)、第一氟泵(6)、节流阀(7)、换热器(8)、第二氟泵(12)、旁路阀(13)，其特征在于，所述压缩机组(1)连通所述冷凝器(2)；冷凝器(2)连通所述储液罐(3)；所述供液阀(4)与所述第二氟泵(12)并联，并分别连通所述储液罐(3)与所述载冷罐(5)；载冷罐(5)连接所述第一氟泵(6)，第一氟泵(6)连接所述节流阀(7)，节流阀(7)连接所述换热器(8)；所述旁路阀(13)与压缩机组(1)并联，并连通冷凝器(2)与所述载冷罐(5)。
2.根据权利要求1所述的压缩与氟泵循环制冷系统，其特征在于，所述压缩与氟泵循环制冷系统还包括回气压力调节阀(10)和喷液冷却阀(14)，其中，压缩机组(1)通过所述喷液冷却阀(14)连通储液罐(3)；载冷罐(5)通过所述回气压力调节阀(10)连通压缩机组(1)。
3.根据权利要求1或2所述的压缩与氟泵循环制冷系统，其特征在于，所述压缩与氟泵循环制冷系统还包括旁通阀(11)，压缩机组(1)通过喷液冷却阀(14)连接第二氟泵(12)，第二氟泵(12)连接所述旁通阀(11)并连通换热器(8)；冷凝器(2)通过旁路阀(13)连通换热器(8)。
4.根据权利要求1或2所述的压缩与氟泵循环制冷系统，其特征在于，所述压缩与氟泵循环制冷系统还包括单向阀(15)，冷凝器(2)通过所述单向阀(15)连通换热器(8)。
5.根据权利要求1‐4任意一项所述的压缩与氟泵循环制冷系统，其特征在于，制冷系统采用间接天然冷源和压缩制冷人工冷源，当室外温度较低，冷凝器(2)冷凝温度满足载冷剂供的条件下：
1)压缩机(1)、供液阀(4)关闭；
2)载冷罐(5)中的液体在氟泵(6)的抽吸作用下经节流阀(7)送入换热器(8)内蒸发换热回流至载冷罐(5)；
3)载冷通过冷凝器(2)的散热能力调节，调节储液罐(3)内的载冷剂温度；通过氟泵12调节载冷罐5的液位，通过旁路阀(13)调节载冷罐5内压力，实现对供液温度的调节，确保换热器内均匀两相流换热；
4)调节氟泵(6)的加载量，调节载冷剂的输送量；
5)调节氟泵(12)的加载量，调节载冷罐(5)的液位。
6.根据权利要求1‐4任意一项所述的压缩与氟泵循环制冷系统，其特征在于，当冷凝器(2)冷凝温度不能满足载冷剂供的条件下：
1)氟泵(12)和旁路阀13关闭；
2)载冷罐(5)中的气态制冷剂在压缩机(1)的抽吸作用下进入压缩机(1)压缩成高温气体送入冷凝器(2)内冷凝成液态制冷剂，流入储液罐(3)；
3)储液罐(3)中的液态制冷剂在压力作用下，经过供液阀(4)调节后送入载冷罐(5)；
4)载冷罐(5)中的液体在氟泵(6)的抽吸作用下经节流阀(7)送入换热器(8)内蒸发换热回流至载冷罐(5)，周而复始地循环，确保在换热器(8)冷量的输出；
5)通过供液阀4送入载冷罐(5)，通过调节供液阀(4)的加载量，调节载冷罐(5)内的液位；通过节流阀(7)调节蒸发温度，实现对供液温度的调节，确保换热器内均匀两相流换热；
6)调节氟泵(6)的加载量，调节载冷剂的输送量；
7)调节供液阀(4)的加载量，调节载冷罐(5)内的液位。
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