CN108317762A - 多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台，包括可视化直接接触冷凝换热器，可视化直接接触冷凝换热器连接过冷蒸发器及高压级制冷压缩机的排气口；过冷蒸发器与恒温保温水箱一、高压级制冷压缩机的排气口连接，过冷蒸发器与节流阀、中间冷却器连接，中间冷却器与低压级制冷压缩机排气口和高压级制冷压缩机吸气口连接并与蒸发器连接；蒸发器与恒温保温水箱二连接，蒸发器出口一路经冷媒截止阀与高压级制冷压缩机排气口连接、另一路与低压级制冷压缩机进气口连接。本发明通过冷媒截止阀和电磁阀切换可实现模拟单级蒸汽压缩制冷系统、双级蒸汽压缩制冷系统、单级压缩直接接触冷凝制冷系统和双级压缩直接接触冷凝制冷系统。

Description

多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台

技术领域

本发明涉及一种制冷系统，尤其涉及一种多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台。

背景技术

目前，一方面用于蒸气压缩制冷系统冷凝侧换热器绝大多数为间壁式换热器，存在换热效率提升有限、换热面腐蚀结垢等问题，是相关科研工作者共同的长期课题；另一方面高校使用制冷系统，多数功能比较单一，设备的利用率较低，在无形中便造成了巨大的资源浪费，同时分散的、功能单一的试验台会占用较大的实验室面积，各高校急需将功能单一的制冷系统进行整合，以减小占地面积，提高设备的利用率，降低学校在实验方面的浪费，提升学校实验设备的综合利用率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台可以模拟常规单、双级蒸汽压缩制冷系统和直接接触冷凝制冷系统，具有单级蒸汽压缩制冷系统、双级蒸汽压缩制冷系统、单级多功能直接接触冷凝制冷系统、双级多功能直接接触冷凝制冷系统四种实验系统测试功能。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台，包括：

低压级制冷压缩机、高压级制冷压缩机、可视化直接接触冷凝换热器、过冷蒸发器、恒温保温水箱一、中间冷却器、蒸发器、恒温保温水箱二；

所述可视化直接接触冷凝换热器的混合冷媒出口接过冷蒸发器的混合冷媒进口、液体冷媒进口通过冷媒循环泵、冷媒流量计三与接过冷蒸发器的液体冷媒出口连接、过热冷媒进口通过冷媒流量计一、电磁阀一接高压级制冷压缩机的排气口；

所述过冷蒸发器的进水口通过循环液体泵一、循环液体流量计一与恒温保温水箱一出水口连接，所述过冷蒸发器的过热冷媒进口通过电磁阀二、冷媒流量计二接高压级制冷压缩机的排气口，所述过冷蒸发器的出水口与恒温保温水箱一回水口连接，所述过冷蒸发器的过冷冷媒出口通过电磁阀三、电磁阀四分别与中间冷却器的高温冷媒进口和一级节流阀的进口及二级节流阀的进口连接；

所述中间冷却器的高温冷媒进口与一级节流阀出口连接、低温冷媒出口与二级节流阀的进口连接、高温冷媒出口通过冷媒截止阀四分别与低压级制冷压缩机的排气口和高压级制冷压缩机的吸气口以及冷媒截止阀二的出口和冷媒截止阀三的进口连接；

所述蒸发器的进水口通过循环液体流量计二、循环液体泵二与恒温保温水箱二出水口连接、液体冷媒进口与二级节流阀的出口连接、出水口与恒温保温水箱二回水口连接，所述蒸发器的气体冷媒出口一路接冷媒截止阀二的进口、另一路通过冷媒流量计四、冷媒截止阀五与低压级制冷压缩机的进气口连接；所述冷媒截止阀二的出口与冷媒截止阀三的进口连接；冷媒截止阀三的出口分别与高压级制冷压缩机的排气口、电磁阀二的进口连接；

所述冷媒循环泵的进口接所述过冷蒸发器的液体冷媒出口、出口分别接冷媒流量计三的进口、电磁阀三的出口、电磁阀四的进口及冷媒截止阀六的进口。

本发明通过控制恒温保温水箱一、循环液体泵一、循环液体流量计一提供恒定的冷源，通过控制循环液体流量计二、循环液体泵二、恒温保温水箱二带走系统蒸发器的热负荷；所述低压级制冷压缩机、高压级制冷压缩机、冷媒循环泵、可视化直接接触冷凝换热器、过冷蒸发器、一级节流阀、中间冷却器、二级节流阀、蒸发器用于实现模拟单级蒸汽压缩制冷系统、双级蒸汽压缩制冷系统、单级压缩直接接触冷凝制冷系统和双级压缩直接接触冷凝制冷系统。

本发明的多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台，可以在下述系统之间进行切换，用以模拟制冷工况和制热工况；

1)单级蒸汽压缩制冷系统：以选择低压级制冷压缩机为例，但不限于选择低压级制冷压缩机；关闭冷媒截止阀一、冷媒截止阀二、电磁阀一、电磁阀四、冷媒截止阀四，开启冷媒截止阀三、冷媒截止阀六、电磁阀二、电磁阀三、冷媒截止阀五；

2)双级蒸汽压缩制冷系统：关闭冷媒截止阀二、冷媒截止阀三、电磁阀一、冷媒截止阀六，开启冷媒截止阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、冷媒截止阀四、冷媒截止阀五；

3)单级压缩直接接触冷凝制冷系统：以选择低压级制冷压缩机为例，但不限于选择低压级制冷压缩机；关闭冷媒截止阀一、冷媒截止阀二、电磁阀二、电磁阀四、冷媒截止阀四，开启冷媒截止阀三、电磁阀一、冷媒截止阀六、冷媒截止阀五；

4)双级直接接触冷凝制冷系统：关闭冷媒截止阀二、冷媒截止阀三、电磁阀二、电磁阀三、冷媒截止阀六，开启冷媒截止阀一、电磁阀一、电磁阀四、冷媒截止阀四、冷媒截止阀五；

在所述单级系统中，压缩机的选取依据实验目的不同，通过控制冷媒截止阀一冷媒截止阀二、冷媒截止阀三、冷媒截止阀五的开关，选择低压级制冷压缩机或高压级制冷压缩机。

本发明具有两个独立的水系统，能够实现不同温度的冷、热源循环系统；通过相应的冷媒截止阀和电磁阀的切换可实现模拟单级蒸汽压缩制冷系统、双级蒸汽压缩制冷系统、单级压缩直接接触冷凝制冷系统和双级压缩直接接触冷凝制冷系统等不同的实验测试系统。

附图说明

图1是本发明的多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台原理图；

图2是本发明实现单级蒸汽压缩制冷系统原理图；

图3是本发明实现双级蒸汽压缩制冷系统原理图；

图4是本发明实现单级压缩直接接触冷凝制冷系统原理图；

图5是本发明实现双级压缩直接接触冷凝制冷系统原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台，包括：

低压级制冷压缩机1、冷媒截止阀一2、高压级制冷压缩机3、冷媒截止阀二4、冷媒截止阀三5、冷媒流量计一6、电磁阀一7、电磁阀二8、冷媒流量计二9、冷媒循环泵10、冷媒流量计三11、可视化直接接触冷凝换热器12、过冷蒸发器13、电磁阀三14、恒温保温水箱一15、循环液体泵一16、循环液体流量计一17、冷媒截止阀六18、电磁阀四19、一级节流阀20、中间冷却器21、冷媒截止阀四22、二级节流阀23、蒸发器24、冷媒流量计四25、循环液体流量计二26、循环液体泵二27、恒温保温水箱二28、冷媒截止阀五29；

所述可视化直接接触冷凝换热器12有1号进口(液体冷媒进口)、2号进口(过热冷媒进口)和一个混合冷媒出口；

所述过冷蒸发器13有1号进口(进水口)、2号进口(过热冷媒进口)、3号进口(混合冷媒进口)和1号出口(出水口)、2号出口(过冷冷媒出口)、3号出口(液体冷媒出口)；

所述中间冷却器21有1号进口(低温冷媒进口)、2号进口(高温冷媒进口)和1号出口(低温冷媒出口)、2号出口(高温冷媒出口)；

所述蒸发器24有1号进口(进水口)、2号进口(液体冷媒进口)和1号出口(出水口)、2号出口(气体冷媒出口)。

所述可视化直接接触冷凝换热器12的出口接过冷蒸发器13的混合冷媒进口，所述可视化直接接触冷凝换热器12的1号进口通过冷媒循环泵10、冷媒流量计三11与接过冷蒸发器13的液体冷媒出口连接，2号进口通过冷媒流量计一6、电磁阀一7接高压级制冷压缩机3的排气口；

所述过冷蒸发器13的1号进口通过循环液体泵一16、循环液体流量计一17与恒温保温水箱一15出水口连接，所述过冷蒸发器13的2号进口通过电磁阀二8、冷媒流量计二9接高压级制冷压缩机3的排气口，所述过冷蒸发器13的1号出口与恒温保温水箱一15回水口连接，所述过冷蒸发器13的2号出口通过电磁阀三14、电磁阀四19分别与中间冷却器21的高温冷媒进口和一级节流阀20的进口及二级节流阀23的进口连接；

所述中间冷却器21的2号进口与一级节流阀20出口连接，1号出口与二级节流阀23的进口连接，2号出口通过冷媒截止阀四22分别与低压级制冷压缩机1的排气口和高压级制冷压缩机3的吸气口以及冷媒截止阀二4的出口和冷媒截止阀三5的进口连接；

所述蒸发器24的1号进口通过循环液体流量计二26、循环液体泵二27与恒温保温水箱二28出水口连接，所述蒸发器24的2号进口与二级节流阀23的出口连接，所述蒸发器24的1号出口与恒温保温水箱二28的回水口连接，所述蒸发器24的2号出口一路接冷媒截止阀二4的进口、另一路通过冷媒流量计四25、冷媒截止阀五29与低压级制冷压缩机1的进气口连接；

所述冷媒截止阀二4的出口与冷媒截止阀三5的进口连接；冷媒截止阀三5的出口分别与高压级制冷压缩机3的排气口、电磁阀二8的进口连接；

所述冷媒循环泵10的进口接所述过冷蒸发器13的液体冷媒出口，所述冷媒循环泵10的出口分别接冷媒流量计三11的进口、电磁阀三14的出口、电磁阀四19的进口及冷媒截止阀六18的进口，冷媒截止阀六18的出口与二级节流阀23的进口以及中间冷却器21的高温冷媒出口连接。

依据实验目的的不同，通过控制冷媒截止阀组与电磁阀组中阀门的开关状态实现不同系统间的切换；通过控制恒温保温水箱一15、循环液体泵一16、循环液体流量计一17提供恒定的冷源，通过控制循环液体流量计二26、循环液体泵二27、恒温保温水箱二28带走系统蒸发器的热负荷。所述压级制冷压缩机1、高压级制冷压缩机3、冷媒循环泵10、可视化直接接触冷凝换热器12、过冷蒸发器13、一级节流阀20、中间冷却器21、二级节流阀23、蒸发器24用于实现模拟单级蒸汽压缩制冷系统、双级蒸汽压缩制冷系统、单级压缩直接接触冷凝制冷系统和双级压缩直接接触冷凝制冷系统。

其中，所述的可视化直接接触冷凝换热器12为可视化换热器。

以下结合附图，说明利用上述多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台，实现在下述系统之间进行切换，用以模拟多种实验；

一、单级蒸汽压缩制冷系统：如图2所示，以选择低压级制冷压缩机1为例，但不限于选择低压级制冷压缩机1；关闭冷媒截止阀一2、冷媒截止阀二4、电磁阀一7、电磁阀四19、冷媒截止阀四22，开启冷媒截止阀三5、冷媒截止阀六18、电磁阀二8、电磁阀三14、冷媒截止阀五29。

所述过冷蒸发器13的1号进口通过循环液体泵一16、循环液体流量计一17与恒温保温水箱一15出水口连接，2号进口通过电磁阀二8、冷媒流量计二9接高压级制冷压缩机3的排气口，1号出口与恒温保温水箱一15回水口连接，2号出口通过电磁阀三14二级节流阀23的进口连接；所述蒸发器24的1号进口通过循环液体流量计二26、循环液体泵二27与恒温保温水箱二28出水口连接，2号进口与二级节流阀23的出口连接，1号出口与恒温保温水箱二28回水口连接，2号出口一路接冷媒截止阀二4的进口、另一路通过冷媒流量计四25、冷媒截止阀五29与低压级制冷压缩机1的进气口连接。

二、双级蒸汽压缩制冷系统：如图3所示，关闭冷媒截止阀二4、冷媒截止阀三5、电磁阀一7、冷媒截止阀六18，开启冷媒截止阀一2、电磁阀二8、电磁阀三14、电磁阀四19、冷媒截止阀四22、冷媒截止阀五29。

所述过冷蒸发器13的1号进口通过循环液体泵一16、循环液体流量计一17与恒温保温水箱一15出水口连接，2号进口通过电磁阀二8、冷媒流量计二9接高压级制冷压缩机3的排气口，1号出口与恒温保温水箱一15回水口连接，2号出口通过电磁阀三14、电磁阀四19分别与中间冷却器21的1号进口和一级节流阀20的进口连接；所述中间冷却器21的2号进口与一级节流阀20出口连接，1号出口与二级节流阀23的进口连接，2号出口通过冷媒截止阀四22分别与低压级制冷压缩机1的排气口和高压级制冷压缩机3的吸气口以及冷媒截止阀二4的出口和冷媒截止阀三5的进口连接；所述蒸发器24的1号进口通过循环液体流量计二26、循环液体泵二27与恒温保温水箱二28出水口连接，2号进口与二级节流阀23的出口连接，1号出口与恒温保温水箱二28回水口连接，2号出口一路接冷媒截止阀二4的进口、另一路通过冷媒流量计四25、冷媒截止阀五29与低压级制冷压缩机1的进气口连接。

三、单级压缩直接接触冷凝制冷系统：如图4所示，以选择低压级制冷压缩机1为例，但不限于选择低压级制冷压缩机1；关闭冷媒截止阀一2、冷媒截止阀二4、电磁阀二8、电磁阀四19、冷媒截止阀四22，开启冷媒截止阀三5、电磁阀一7、冷媒截止阀六18、冷媒截止阀五29。

所述可视化直接接触冷凝换热器12的出口接过冷蒸发器13的混合冷媒进口，1号进口通过冷媒循环泵10、冷媒流量计三11与接过冷蒸发器13的液体冷媒出口连接，2号进口通过冷媒流量计一6、电磁阀一7接高压级制冷压缩机3的排气口；所述过冷蒸发器13的1号进口通过循环液体泵一16、循环液体流量计一17与恒温保温水箱一15出水口连接，1号出口与恒温保温水箱一15回水口连接，3号出口与冷媒循环泵10的进口连接；所述冷媒循环泵10的出口通过冷媒截止阀18与二级节流阀23的进口连接；所述蒸发器24的1号进口通过循环液体流量计二26、循环液体泵二27与恒温保温水箱二28出水口连接，2号进口与二级节流阀23的出口连接，1号出口与恒温保温水箱二28回水口连接，2号出口一路接冷媒截止阀二4的进口、另一路通过冷媒流量计四25、冷媒截止阀五29与低压级制冷压缩机1的进气口连接；所述冷媒截止阀二4的出口与低压级压缩机1的进口连接；所述低压级压缩机1的出口通过冷媒截止阀三5、冷媒流量计一6、电磁阀一7与可视化直接接触冷凝换热器12的过热冷媒进口连接。

四、双级直接接触冷凝制冷系统：如图5所示，关闭冷媒截止阀二4、冷媒截止阀三5、电磁阀二8、电磁阀三14、冷媒截止阀六18，开启冷媒截止阀一2、电磁阀一7、电磁阀四19、冷媒截止阀四22、冷媒截止阀五29。

所述可视化直接接触冷凝换热器12的出口接过冷蒸发器13的混合冷媒进口，1号进口通过冷媒循环泵10、冷媒流量计三11与接过冷蒸发器13的液体冷媒出口连接，2号进口通过冷媒流量计一6、电磁阀一7接高压级制冷压缩机3的排气口；所述过冷蒸发器13的1号进口通过循环液体泵一16、循环液体流量计一17与恒温保温水箱一15出水口连接，1号出口与恒温保温水箱一15回水口连接，2号出口通过电磁阀三14、电磁阀四19分别与中间冷却器21的1号进口和一级节流阀20的进口连接，3号出口与冷媒循环泵10的进口连接；所述中间冷却器21的2号进口与一级节流阀20出口连接，1号出口与二级节流阀23的进口连接，2号出口通过冷媒截止阀四22分别与低压级制冷压缩机1的排气口和高压级制冷压缩机3的吸气口以及冷媒截止阀二4的出口和冷媒截止阀三5的进口连接；所述蒸发器24的1号进口通过循环液体流量计二26、循环液体泵二27与恒温保温水箱二28出水口连接，2号进口与二级节流阀23的出口连接，1号出口与恒温保温水箱二28回水口连接，2号出口一路接冷媒截止阀二4的进口、另一路通过冷媒流量计四25、冷媒截止阀五29与低压级制冷压缩机1的进气口连接；所述低压级制冷压缩机1通过冷媒截止阀一2与高压级压缩机3的进口连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种多功能直接接触冷凝制冷系统可视化综合实验台，其特征在于，包括：低压级制冷压缩机、高压级制冷压缩机、可视化直接接触冷凝换热器、过冷蒸发器、恒温保温水箱一、中间冷却器、蒸发器、恒温保温水箱二；

所述可视化直接接触冷凝换热器的混合冷媒出口接过冷蒸发器的混合冷媒进口、液体冷媒进口通过冷媒循环泵、冷媒流量计三与接过冷蒸发器的液体冷媒出口连接、过热冷媒进口通过冷媒流量计一、电磁阀一接高压级制冷压缩机的排气口；

所述过冷蒸发器的进水口通过循环液体泵一、循环液体流量计一与恒温保温水箱一出水口连接，所述过冷蒸发器的过热冷媒进口通过电磁阀二、冷媒流量计二接高压级制冷压缩机的排气口，所述过冷蒸发器的出水口与恒温保温水箱一回水口连接，所述过冷蒸发器的过冷冷媒出口通过电磁阀三、电磁阀四分别与中间冷却器的高温冷媒进口和一级节流阀的进口及二级节流阀的进口连接；

所述中间冷却器的高温冷媒进口与一级节流阀出口连接、低温冷媒出口与二级节流阀的进口连接、高温冷媒出口通过冷媒截止阀四分别与低压级制冷压缩机的排气口和高压级制冷压缩机的吸气口以及冷媒截止阀二的出口和冷媒截止阀三的进口连接；

所述蒸发器的进水口通过循环液体流量计二、循环液体泵二与恒温保温水箱二出水口连接、液体冷媒进口与二级节流阀的出口连接、出水口与恒温保温水箱二回水口连接，所述蒸发器的气体冷媒出口一路接冷媒截止阀二的进口、另一路通过冷媒流量计四、冷媒截止阀五与低压级制冷压缩机的进气口连接；所述冷媒截止阀二的出口与冷媒截止阀三的进口连接；冷媒截止阀三的出口分别与高压级制冷压缩机的排气口、电磁阀二的进口连接；

所述冷媒循环泵的进口接所述过冷蒸发器的液体冷媒出口、出口分别接冷媒流量计三的进口、电磁阀三的出口、电磁阀四的进口及冷媒截止阀六的进口。