CN108317761A - 一种单双级耦合压缩的自复叠制冷系统及控制方法 - Google Patents

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戴贵龙
侯根富
郭永辉
李兴友
方永林
陈晓明
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Abstract

本发明公开了一种单双级耦合压缩的自复叠制冷系统，包括一级压缩机，一级压缩机出口经第一电磁阀与第一高温级冷凝器进口相连，一级压缩机出口经第二电磁阀与二级压缩机进口相连，第一高温级冷凝器出口与分凝器进口相连，分凝器与低温级冷凝器相连；低温级冷凝器与第二节流阀相连，第二节流阀与蒸发器相连，蒸发器与一级压缩机相连。本发明采用双压缩机耦合工作，可实现单压缩机常规两级自复叠制冷，也可实现两级压缩两级自复叠制冷，实现两个蒸发温区的制冷。高沸点工质在低温级冷凝器中吸收热量后直接与一级压缩出口工质混合，再进入二级压缩机，降低二级压缩机的吸气温度，从而降低二级压缩机排气温度，提高系统运行效率和系统运行稳定性。

Description

一种单双级耦合压缩的自复叠制冷系统及控制方法
技术领域
本发明涉及低温制冷领域，尤其涉及一种单双级耦合压缩的自复叠制冷系统及控制方法。
背景技术
低温制冷技术在医疗、生物保存、科研等领域广泛应用，研发更加可靠高效的低温制冷设备意义重大，获取-40℃以下温区的采用机械制冷的方式通常有多级压缩制冷循环和复叠制冷循环，复叠制冷循环又可分为普通复叠制冷循环和单压缩机自动复叠制冷循环。
两级压缩式制冷循环中，单工质分别进行两个阶段的压缩，这样可以使各个阶段的压比减小，可靠性得到提高，但是由于使用单一成分的工质，受工质物性的限制，如：蒸发压力、临界温度和凝固点的限制，存在压缩机吸气温度过低、输气系数低等缺点，使系统不能正常运行。
传统单压缩机两级自复叠制冷系统采用二元非共沸混合工质，蒸发温度和冷凝温度可在60℃～80℃温差下运行，实现较低的蒸发温度，但其压比较大，压缩机寿命受到一定影响，运行稳定性有待提高，一套系统只可实现一个相对稳定的蒸发温区，不能实现多蒸发温区的调节，限制传统单压缩机两级自动复叠制冷系统的应用范围。
发明内容
本发明的目的是设计一种单双极耦合压缩的自复叠制冷系统及控制方法。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种单双级耦合压缩的自复叠制冷系统，包括一级压缩机1，一级压缩机1出口经第一电磁阀s1第一高温级冷凝器2进口相连，一级压缩机1出口经第二电磁阀s2与二级压缩机8进口相连，第一高温级冷凝器2出口与分凝器3进口相连，分凝器3与低温级冷凝器4相连；
所述分凝器3设有气相出口31和液相出口32，所述低温级冷凝器4内部设有冷凝通路41、蒸发通路42，所述冷凝通路41、蒸发通路42进出口方向相反；所述气相出口31连接至冷凝通路41进口，液相出口32经第一节流阀5连接至蒸发通路42进口；
所述冷凝通路41出口与第二节流阀6相连，第二节流阀6连接至蒸发器7进口，蒸发器7出口与一级压缩机1进口相连，所述蒸发通路42出口分别通过第三电磁阀s3、第四电磁阀s4连接至一级压缩机1的进口和出口；
所述二级压缩机8出口与第二高温冷凝器9进口相连，第二高温冷凝器9出口与分凝器3进口相连。
基于本发明的单双级耦合压缩的自复叠制冷系统的控制方法，包括两种控制方法：
方法一，常规单压缩两级自复叠制冷模式，一级压缩机1启动，二级压缩机8关闭，第一电磁阀s1、第三电磁阀s3导通，第二电磁阀s2、第四电磁阀s4关闭；
方法二，双压缩机中间补气两级自动复叠制冷，一级压缩机1和二级压缩机8同时启动，第二电磁阀s2、第四电磁阀s4导通，第一电磁阀s1、第三电磁阀s3关闭。
本发明的有益效果是：
本发明采用双压缩机耦合工作，可实现单压缩机常规两级自复叠制冷，也可实现两级压缩两级自复叠制冷，实现两个蒸发温区的制冷。高沸点工质在低温级冷凝器中吸收热量后直接与一级压缩出口工质混合，再进入二级压缩机，降低二级压缩机的吸气温度，从而降低二级压缩机排气温度，提高系统运行效率和系统运行稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种单双级耦合压缩的自复叠制冷系统，包括一级压缩机1，一级压缩机1出口经第一电磁阀s1与第一高温级冷凝器2进口相连，一级压缩机1出口经第二电磁阀s2与二级压缩机8进口相连，第一高温级冷凝器2出口与分凝器3进口相连，分凝器3与低温级冷凝器4相连；
所述分凝器3设有气相出口31和液相出口32，所述低温级冷凝器4内部设有冷凝通路41、蒸发通路42，所述冷凝通路41、蒸发通路42进出口方向相反；所述气相出口31连接至第一冷凝通路41进口，液相出口32经第一节流阀5连接至蒸发通路42进口；
所述冷凝通路41出口与第二节流阀6相连，第二节流阀6连接至蒸发器7进口，蒸发器7出口与一级压缩机1进口相连，所述蒸发通路42出口分别通过第三电磁阀s3、第四电磁阀s4连接至一级压缩机1的进口和出口；
所述二级压缩机8出口与第二高温冷凝器9进口相连，第二高温冷凝器9出口与分凝器3进口相连。
基于本发明的单双级耦合压缩的自复叠制冷系统的控制方法，包括两种控制方法：
方法一，常规单压缩两级自复叠制冷模式，一级压缩机1启动，二级压缩机7关闭，第一电磁阀s1、第三电磁阀s3导通，第二电磁阀s2、第四电磁阀s4关闭；二元非共沸混合工质经一级压缩机1压缩后排向第一高温冷凝器2，其中高沸点工质在第一高温冷凝器2冷凝，第一高温冷凝器2出口的二元气液混合工质在分凝器3分凝，其中高沸点工质液体经第一节流阀5节流，高沸点工质节流后与分凝器3的低沸点气态工质在低温级冷凝器4中进行热交换，低温级冷凝器4出口的低沸点工质经第二节流阀6节流，第二节流阀6节流后的低沸点工质在蒸发器7中吸热蒸发，低温冷凝器4中冷凝通道41出口的高沸点工质气体与蒸发器7出口的低沸点工质气体混合后进入一级压缩机1，完成循环。
方法二，双压缩机中间补气两级自动复叠制冷，一级压缩机1和二级压缩机8同时启动，第二电磁阀s2、第四电磁阀s4导通，第一电磁阀s1、第三电磁阀s3关闭。蒸发器7出口的低沸点工质经一级压缩机1压缩后与低温冷凝器4中蒸发通道41出口的高沸点工质混合后进入二级压缩机8，二级压缩机8出口的混合工质进入第二高温冷凝器9，其中高沸点工质在第二高温冷凝器9冷凝，第二高温冷凝器9出口的二元气液混合工质在分凝器3分凝，其中高沸点工质液体经第一节流阀5节流，高沸点工质节流后与分凝器3的低沸点气态工质在低温级冷凝器4中进行热交换，低温级冷凝器4中的冷凝通道41出口的低沸点工质经第二节流阀6节流，第二节流阀6节流后的低沸点工质在蒸发器7中吸热蒸发，蒸发器7出口的低沸点工质进入一级压缩机，完成循环。运行模式二采用高沸点工质一级压缩机后补气的方式，可实现降低二级压缩机排气温度，提高系统运行稳定性。
本发明采用了两级压缩，系统可实现比单压缩机更低蒸发温区的自复叠制冷，同时采用了高沸点工质在低温级冷凝器中吸收热量后直接与一级压缩出口工质混合，再进入二级压缩机，降低二级压缩机的吸气温度，从而降低二级压缩机排气温度，提高系统运行效率和系统运行稳定性。
本发明的单双级耦合压缩的自复叠制冷系统，还可以采用了自动控制方式，两种运行模式可以方便实现自动切换，根据需要实现两种蒸发温区。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种单双级耦合压缩的自复叠制冷系统，其特征在于，包括一级压缩机(1)，一级压缩机(1)出口经第一电磁阀(s1)与第一高温级冷凝器(2)进口相连，一级压缩机(1)出口经第二电磁阀(s2)与二级压缩机(8)进口相连，第一高温级冷凝器(2)出口与分凝器(3)进口相连，分凝器(3)与低温级冷凝器(4)相连；
所述分凝器(3)设有气相出口(31)和液相出口(32)，所述低温级冷凝器(4)内部设有冷凝通路(41)、蒸发通路(42)，所述冷凝通路(41)、蒸发通路(42)进出口方向相反；所述气相出口(31)连接至冷凝通路(41)进口，液相出口(32)经第一节流阀(5)连接至蒸发通路(42)进口；
所述冷凝通路(41)出口与第二节流阀(6)相连，第二节流阀(6)连接至蒸发器(7)进口，蒸发器(7)出口与一级压缩机(1)进口相连，所述蒸发通路(42)出口分别通过第三电磁阀(s3)、第四电磁阀(s4)连接至一级压缩机(1)的进口和出口；
所述二级压缩机(8)出口与第二高温冷凝器(9)进口相连，第二高温冷凝器(9)出口与分凝器(3)进口相连。
2.基于权利要求1所述的单双级耦合压缩的自复叠制冷系统的控制方法，其特征在于，包括两种控制方法：
方法一，常规单压缩两级自复叠制冷模式，一级压缩机(1)启动，二级压缩机(7)关闭，第一电磁阀(s1)、第三电磁阀(s3)导通，第二电磁阀(s2)、第四电磁阀(s4)关闭；
方法二，双压缩机中间补气两级自动复叠制冷，一级压缩机(1)和二级压缩机(8)同时启动，第二电磁阀(s2)、第四电磁阀(s4)导通，第一电磁阀(s1)、第三电磁阀(s3)关闭。
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