CN108061405A - 自冷却式高性能co2跨临界热泵循环系统 - Google Patents

自冷却式高性能co2跨临界热泵循环系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108061405A
CN108061405A CN201810064540.4A CN201810064540A CN108061405A CN 108061405 A CN108061405 A CN 108061405A CN 201810064540 A CN201810064540 A CN 201810064540A CN 108061405 A CN108061405 A CN 108061405A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
liquid
cooler
performance
heat pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810064540.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王海峰
李玉夺
张守兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou Yuxin Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhengzhou Yuxin Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou Yuxin Energy Technology Co Ltd filed Critical Zhengzhou Yuxin Energy Technology Co Ltd
Priority to CN201810064540.4A priority Critical patent/CN108061405A/zh
Publication of CN108061405A publication Critical patent/CN108061405A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Abstract

本发明公开了一种自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统，包括用于将CO2压缩为高温高压超临界状态的压缩机、用于冷却高温高压超临界状态CO2的气体冷却器、用于将冷却后的CO2进行节流变为低压气液两相态CO2的节流阀、用于暂时储存低压气液两相态CO2的储液罐、用于蒸发储液罐中液态CO2的蒸发器和用于气液两相态CO2进行气液分离的气液分离器，储液罐的气体出口连接气液分离器的进口，气液分离器的气体出口连接压缩机的进口；经过气体冷却器的CO2与经过蒸发器的CO2之间设置有用于交换热量的回热器；回热器与节流阀之间还设置有用于交换热量的自冷却器，储液罐与气液分离器之间设置有液态CO2支路，液态CO2支路与经过回热器的CO2通过自冷却器进行热交换实现自冷却。

Description

自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统
技术领域
本发明涉及一种CO2跨临界热泵循环系统，特别涉及一种自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统。
背景技术
传统的制冷或制热行业中需要使用氟利昂作为介质，虽然氟利昂在常温下都是无色气体或易挥发液态，无味或略有气味，无毒或低毒，化学性质稳定，但是氟利昂类制冷剂破坏大气臭氧层，地球上已出现很多臭氧层空洞，有些漏洞已超过非洲面积，其中很大的原因是因为CFC类氟利昂的化学性质，使用氟利昂不利于环境保护。出于对环境保护的考虑，现在的制冷或制热研究重点关注环境友好型的CO2介质，现有技术中的跨临界CO2热泵循环系统由于回水温度高，导致气体冷却器出口制冷剂在进入节流阀之前的温度高，从而造成单位质量制冷量下降，影响整个系统的性能系数。
因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统，可以降低气体冷却器出口制冷剂在进入节流阀之前的温度，提高单位质量制冷量以提升整个系统的性能系数。具体而言通过以下技术方案实现：
本发明的自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统，包括用于将CO2压缩为高温高压超临界状态的压缩机、用于冷却高温高压超临界状态CO2的气体冷却器、用于将冷却后的CO2进行节流变为低压气液两相态CO2的节流阀、用于暂时储存低压气液两相态CO2的储液罐、用于蒸发储液罐中液态CO2的蒸发器和用于气液两相态CO2进行气液分离的气液分离器，储液罐的气体出口连接气液分离器的进口，气液分离器的气体出口连接压缩机的进口；
经过气体冷却器的CO2与经过蒸发器的CO2之间设置有用于交换热量的回热器；回热器与节流阀之间还设置有的自冷却器，储液罐与气液分离器之间设置有冷却用液态CO2支路，液态CO2支路与经过回热器的CO2通过自冷却器进行热交换实现自冷却。
进一步，所述节流阀采用电子膨胀阀。
进一步，所述液态CO2支路上设置有分液阀。
进一步，所述气液分离器外设置有电热丝。
进一步，所述自冷却器与节流阀之间设置有过滤器。
进一步，所述过滤器采用干燥过滤器。
本发明的有益效果：本发明的自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统，通过回热器和自冷却器冷却CO2热泵循环系统的回液温度，降低了气体冷却器出口制冷剂在进入节流阀之前的温度，提高了单位质量制冷量，提升了整个系统的性能系数；同时回热器也增加了压缩机进口的制冷剂过热度，保证在较低的环境温度下依然有很高的压缩机排气温度，采用自身循环CO2的进一步冷却的自冷却器，结构简单、紧凑，冷却成本低；本发明的其他有益效果将结合下文具体实施例进行进一步的说明。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的原理结构示意图；
图中：1、压缩机；2、气体冷却器；3、回热器；4、自冷却器；5、节流阀；6、分液阀；7、储液罐；8、蒸发器；9、气液分离器；10、过滤器
具体实施方式
图1为本发明的原理结构示意图，如图所示：本实施例中的自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统，包括用于将CO2压缩为高温高压超临界状态的压缩机1、用于冷却高温高压超临界状态CO2的气体冷却器2、用于将冷却后的CO2进行节流变为低压气液两相态CO2的节流阀5、用于暂时储存低压气液两相态CO2的储液罐7、用于蒸发储液罐中液态CO2的蒸发器8和用于气液两相态CO2进行气液分离的气液分离器9，储液罐7的气体出口连接气液分离器9的进口，气液分离器9的气体出口连接压缩机1的进口；气体冷却器可以用采用热交换器与低温水热交换实现冷却，也可以采用现有技术中的其他冷却方式；
经过气体冷却器的CO2与经过蒸发器的CO2之间设置有用于交换热量的回热器3；回热器3与节流阀5之间还设置有的自冷却器4，储液罐7与气液分离器9之间设置有冷却用液态CO2支路，液态CO2支路与经过回热器的CO2通过自冷却器4进行热交换实现自冷却。经过回热器3进入气液分离器9的管路、经过自冷却器4进入气液分离器9的管路和从储液罐进入气液分离器9的管路可以如图中所示汇集在一个管路后再进入气液分离器9，也可以分别进入气液分离器9(图中未画出)，均能实现本发明的目的。
CO2制冷剂被压缩机1压缩后变成高温高压的超临界状态由压缩机排气口排出，然后进入气体冷却器2中冷却后变成高压中温的状态，然后流经回热器3与从蒸发器8出来的低温CO2制冷剂进行热交换，使节流前的制冷剂温度进一步降低，同时增加压缩机1进口的制冷剂过热度，保证在较低的环境温度下依然有很高的压缩机排气温度，同时可以防止压缩机出现液击。从回热器3出来的CO2制冷剂再流经自冷却器4与液态CO2支路进行热交换进一步降温后通过节流阀变为低温低压的气液两相态。储液罐7中的饱和气体制冷剂将从储液罐的气体出口直接进入到气液分离器9中；储液罐7的液态分为两路流出，大部分饱和液态制冷剂则从储液罐7的液态出口进入到蒸发器8，这样可以保证蒸发器中的制冷剂绝大部分为液态，增加蒸发器的换热系数，充分利用蒸发器的换热面积，防止在蒸发器的换热管路中出现气液两相态的制冷剂，使换热系数下降；少部分饱和液体制冷剂通过液态CO2支路最终进入到自冷却器4中，通过热交换进一步冷却从回热器3出来的CO2制冷剂，然后变成饱和蒸汽，进入到气液分离器9中。
本实施例中，所述节流阀5采用电子膨胀阀。采用电子膨胀阀可以较好的控制过热度，有利于系统在较低环温下进行化霜。
本实施例中，所述液态CO2支路上设置有分液阀6。分液阀可以根据需要控制调节进入自冷却器的液态CO2支路制冷剂的流量，以保证达到最佳效果。
本实施例中，所述气液分离器9外设置有电热丝。防止在较低环境温度下系统除霜，气液分离器中存储一定量的液态制冷剂，造成制冷剂流量减小，制热量下降；而增加了电热丝之后，则可以使气液分离器中的液体迅速蒸发，补充到整个系统循环中去。
本实施例中，所述自冷却器4与节流阀5之间设置有过滤器10。防止CO2制冷剂中的杂质堵塞节流阀。
本实施例中，所述过滤器10采用干燥过滤器。在过滤的同时去除CO2中的水分。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统，其特征在于：包括用于将CO2压缩为高温高压超临界状态的压缩机、用于冷却高温高压超临界状态CO2的气体冷却器、用于将冷却后的CO2进行节流变为低压气液两相态CO2的节流阀、用于暂时储存低压气液两相态CO2的储液罐、用于蒸发储液罐中液态CO2的蒸发器和用于气液两相态CO2进行气液分离的气液分离器，储液罐的气体出口连接气液分离器的进口，气液分离器的气体出口连接压缩机的进口；
经过气体冷却器的CO2与经过蒸发器的CO2之间设置有用于交换热量的回热器；回热器与节流阀之间还设置有自冷却器，储液罐与气液分离器之间设置有冷却用液态CO2支路，液态CO2支路与经过回热器的CO2通过自冷却器进行热交换实现自冷却。
2.根据权利要求1所述的自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统,其特征在于：所述节流阀采用电子膨胀阀。
3.根据权利要求1所述的自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统,其特征在于：所述液态CO2支路上设置有分液阀。
4.根据权利要求1所述的自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统,其特征在于：所述气液分离器外设置有电热丝。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统,其特征在于：所述自冷却器与节流阀之间设置有过滤器。
6.根据权利要求5所述的自冷却式高性能CO2跨临界热泵循环系统,其特征在于：所述过滤器采用干燥过滤器。
CN201810064540.4A 2018-01-23 2018-01-23 自冷却式高性能co2跨临界热泵循环系统 Pending CN108061405A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810064540.4A CN108061405A (zh) 2018-01-23 2018-01-23 自冷却式高性能co2跨临界热泵循环系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810064540.4A CN108061405A (zh) 2018-01-23 2018-01-23 自冷却式高性能co2跨临界热泵循环系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108061405A true CN108061405A (zh) 2018-05-22

Family

ID=62141972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810064540.4A Pending CN108061405A (zh) 2018-01-23 2018-01-23 自冷却式高性能co2跨临界热泵循环系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108061405A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109263076A (zh) * 2018-11-07 2019-01-25 河南龙都天仁生物材料有限公司 淋膜设备
CN115640659A (zh) * 2022-12-08 2023-01-24 中国核动力研究设计院 一种跨临界二氧化碳离心压气机的设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011506894A (ja) * 2007-12-06 2011-03-03 カンファ、アラゴン、アクティーゼルスカブ 気体の膨張プロセスに基づく冷却システムの冷却能力の調整のための方法およびシステム
CN201866974U (zh) * 2010-11-16 2011-06-15 大连三洋冷链有限公司 超临界co2制冷冷凝机组
CN207831735U (zh) * 2018-01-23 2018-09-07 郑州云宇新能源技术有限公司 带回热器与自冷却器的co2跨临界热泵循环系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011506894A (ja) * 2007-12-06 2011-03-03 カンファ、アラゴン、アクティーゼルスカブ 気体の膨張プロセスに基づく冷却システムの冷却能力の調整のための方法およびシステム
CN201866974U (zh) * 2010-11-16 2011-06-15 大连三洋冷链有限公司 超临界co2制冷冷凝机组
CN207831735U (zh) * 2018-01-23 2018-09-07 郑州云宇新能源技术有限公司 带回热器与自冷却器的co2跨临界热泵循环系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黎立新等: ""环保型CO2跨临界制冷系统"", 《东南大学学报(自然科学版)》, pages 101 - 105 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109263076A (zh) * 2018-11-07 2019-01-25 河南龙都天仁生物材料有限公司 淋膜设备
CN115640659A (zh) * 2022-12-08 2023-01-24 中国核动力研究设计院 一种跨临界二氧化碳离心压气机的设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1315938B1 (en) Method and arrangement for defrosting a vapor compression system
EP0134015B1 (en) Space cooling and heating and hot water supplying apparatus
KR100785116B1 (ko) 냉장고
CN105258392A (zh) 热泵制热系统、控制方法及热泵热水器
CN101576329A (zh) 自复叠制冷系统
CN109724293A (zh) 太阳能驱动吸收式过冷的co2跨临界双级压缩制冷系统
CN107702414A (zh) 一种新型冰箱蓄热除霜系统
CN106918160A (zh) 跨临界二氧化碳热泵装置
CN104567052A (zh) 制冷循环装置
CN201014887Y (zh) 一种设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机
CN108061405A (zh) 自冷却式高性能co2跨临界热泵循环系统
CN208832629U (zh) 一种低温冷水机组
KR102173814B1 (ko) 다단 히트펌프 시스템
CN207831735U (zh) 带回热器与自冷却器的co2跨临界热泵循环系统
CN110513909A (zh) 一种蒸汽制冷余热回收系统及方法
JPS6277554A (ja) 給湯装置
CN109260913A (zh) 一种带热回收型冷冻式干燥机
CN114111232A (zh) 一种冻干机控温系统
CN108759139A (zh) 具有中温蒸发器的一次节流中间不完全冷却的制冷系统
CN108917223A (zh) 热泵风冷螺杆机组
CN209672642U (zh) 太阳能驱动吸收式过冷的co2跨临界双级压缩制冷系统
CN207280043U (zh) 一种超低温水汽捕集泵系统的防油堵加热装置
CN205860310U (zh) 一种双回路机房制冷热管空调机
CN208765301U (zh) 热泵风冷螺杆机组
CN207610456U (zh) 一种新型冰箱蓄热除霜系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination