CN108413638B - 一种带双级压缩的自复叠制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带双级压缩的自复叠制冷系统，其中，压缩机(1)设有中间补气口，制冷剂采用两种非共沸制冷剂,压缩机的排气口依次连接冷凝器(3)和气液分离器(4)，气液分离器下部排出的高沸点制冷剂依次流经回热器(6)、第一节流部件(7)、冷凝蒸发器(8)至三通阀(9)的A端口，气液分离器上部排出的低沸点制冷剂依次流经冷凝蒸发器(8)、第二节流部件(10)、蒸发器(2)、设置在气液分离器内的精馏管(11)和回热器(6)，之后与三通阀B端口排出的制冷剂混合后返回压缩机吸气口，三通阀的C端口连接压缩机的补气口。本发明结构简单，可以有效降低功耗，提高制冷量，制取更低的温度并提高效率。

Description

一种带双级压缩的自复叠制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷系统，尤其涉及一种带双级压缩的自复叠制冷系统。
背景技术
自复叠制冷技术在低温冷藏领域已有广泛的应用，能制取-40℃~-150℃的低温。在低温箱和天然气液化领域的应用最广。但是目前自复叠制冷技术通常由两到三个工作温区不同的独立压缩式制冷循环组成，从而导致系统部件呈倍数增加，增加生产成本的同时使得制冷系统更加复杂，存在效率低，耗能大等问题，有待改善。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种带双级压缩的自复叠制冷系统。
本发明采用的技术方案是，一种带双级压缩的自复叠制冷系统，包括压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器，其中，压缩机设有中间补气口，制冷剂采用两种非共沸制冷剂,压缩机的排气口依次连接冷凝器和气液分离器，气液分离器下部排出的高沸点制冷剂依次流经回热器、第一节流部件、冷凝蒸发器至一三通阀的A端口，气液分离器上部排出的低沸点制冷剂依次流经冷凝蒸发器、第二节流部件、蒸发器、设置在气液分离器内的精馏管和回热器，之后与三通阀B端口排出的高沸点制冷剂混合后返回压缩机吸气口，三通阀的C端口连接压缩机的补气口。
优选地，所述回热器并联有一用于低沸点制冷剂流通的旁通管道，其上设有一二通阀。
优选地，所述气液分离器中精馏管下方设有阻液层。
优选地，所述蒸发器采用盘管式换热器。
优选地，所述非共沸制冷剂中的高沸点制冷剂选用R600a、R134a、R22或R32，低沸点制冷剂选用R23或R14。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.相比普通单级压缩的自复叠系统，本发明可以提高制冷量，制取更低的温度；
2.本发明结构简单，可以有效降低功耗，提高效率；
3.本发明在气液分离器中设置阻液层，提高气液分离效果，可靠性更好。
附图说明
图1为本发明系统的流程图；
图2为本发明系统运行模式一的流程图；
图3为本发明系统运行模式二的流程图；
图4为本发明系统运行模式三的流程图；
图5为本发明系统运行模式四的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明提出的自复叠制冷系统主要部件包括压缩机1，蒸发器2、冷凝换热器3、气液分离器4、二通阀5、回热器6、第一节流部件7、冷凝蒸发器8、三通阀9和第二节流部件10。
如图1所示，压缩机1采用双级压缩机，具有吸气口、排气口和中间补气口。制冷剂采用两种非共沸制冷剂, 其中高沸点制冷剂可选但不限于R600a、R134a、R22或R32，低沸点制冷剂可选但不限于R23或R14。压缩机1的排气口依次连接冷凝器3和气液分离器4，气液分离器下部（液口）排出的高沸点制冷剂依次流经回热器6、第一节流部件7、冷凝蒸发器8至三通阀9的A端口，气液分离器上部（气口）排出的低沸点制冷剂依次流经冷凝蒸发器8、第二节流部件10、蒸发器2、设置在气液分离器内的精馏管11和回热器6，之后与三通阀B端口排出的高沸点制冷剂混合后返回压缩机吸气口，三通阀的C端口连接压缩机的补气口。
回热器6并联有一用于低沸点制冷剂流通的旁通管道，其上设有一二通阀5。经过回热器与二通阀后汇合的低沸点制冷剂与三通阀B端口排出的高沸点制冷剂混合后连接压缩机的吸气口。
气液分离器4内在精馏管11的下方设有阻液层12，可起到更好的气液分离效果。
优选地，蒸发器2采用盘管式换热器。
本发明提出的自复叠制冷系统具有四种运行模式，详细说明如下：
1.运行模式一（图2所示）
高沸点制冷剂循环流程（实心箭头）：压缩机1→冷凝器3→气液分离器4→回热器6→第一节流部件7→冷凝蒸发器8→三通阀9→压缩机1。
低沸点制冷剂循环流程（空心箭头）：压缩机1→冷凝器3→气液分离器4→冷凝蒸发器8→第二节流部件10→蒸发器2→气液分离器4→回热器6→压缩机1。
该运行模式中，二通阀5关，三通阀9的A端口和B端口相通。压缩机高温高压排气经过冷凝器降温后，来到气液分离器进行分离。高沸点制冷剂分离为液态，从气液分离器下部端口出来，经过回热器进一步降温后再由第一节流部件节流降压，节流后来到冷凝蒸发器对低沸点制冷剂进行降温。低沸点制冷剂分离为气态，从气液分离器上部端口排出，到冷凝蒸发器进一步降温冷凝为液态，经过第二节流部件节流降压，节流后依次来到蒸发器、气液分离器和回热器进行吸热。从回热器出来的低沸点制冷剂和从冷凝蒸发器出来的高沸点制冷剂混合后回到压缩机吸气口，形成完整循环。
2.运行模式二（图3所示）
高沸点制冷剂循环流程（实心箭头）：压缩机1→冷凝器3→气液分离器4→回热器6→第一节流部件7→冷凝蒸发器8→三通阀9→压缩机1。
低沸点制冷剂循环流程（空心箭头）：压缩机1→冷凝器3→气液分离器4→冷凝蒸发器8→第二节流部件10→蒸发器2→气液分离器4→二通阀5→压缩机1。
该运行模式中，二通阀5开，三通阀9的A端口和B端口相通。压缩机高温高压排气经过冷凝器降温后，来到气液分离器进行分离。高沸点制冷剂分离为液态，从气液分离器下部端口出来，经过回热器后再由第一节流部件节流降压，节流后来到冷凝蒸发器对低沸点制冷剂进行降温。低沸点制冷剂分离为气态，从气液分离器上部端口出来，到冷凝蒸发器进一步降温冷凝为液态，经过第二节流部件节流降压，节流后依次来到蒸发器、气液分离器进行吸热。从二通阀出来的低沸点制冷剂和从冷凝蒸发器出来的高沸点制冷剂混合后回到压缩机吸气口，形成完整循环。
3.运行模式三（图4所示）
高沸点制冷剂循环流程（实心箭头）：压缩机1→冷凝器3→气液分离器4→回热器6→第一节流部件7→冷凝蒸发器8→三通阀9→压缩机1。
低沸点制冷剂循环流程（空心箭头）：压缩机1→冷凝器3→气液分离器4→冷凝蒸发器8→第二节流部件10→蒸发器2→气液分离器4→回热器6→压缩机1。
该运行模式中，二通阀5关，三通阀9的A端口和C端口相通。压缩机高温高压排气经过冷凝器降温后，来到气液分离器进行分离。高沸点制冷剂分离为液态，从气液分离器下部端口出来，经过回热器进一步降温后再由第一节流部件节流降压，节流后来到冷凝蒸发器对低沸点制冷剂进行降温。低沸点制冷剂分离为气态，从气液分离器上部端口出来，到冷凝蒸发器进一步降温冷凝为液态，经过第二节流部件节流降压，节流后依次来到蒸发器、气液分离器和回热器进行吸热。从回热器出来的低沸点制冷剂回到压缩机吸气口，从冷凝蒸发器出来的高沸点制冷剂回到压缩机补气口，形成完整循环。
4.运行模式四（图5所示）
高沸点制冷剂循环流程（实心箭头）：压缩机1→冷凝器3→气液分离器4→回热器6→第一节流部件7→冷凝蒸发器8→三通阀9→压缩机1。
低沸点制冷剂循环流程（空心箭头）：压缩机1→冷凝器3→气液分离器4→冷凝蒸发器8→第二节流部件10→蒸发器2→气液分离器4→二通阀5→压缩机1。
该循环模式中，二通阀5开，三通阀9的A端口和C端口相通。压缩机高温高压排气经过冷凝器降温后，来到气液分离器进行分离。高沸点制冷剂分离为液态，从气液分离器下部端口出来，经过回热器后再由第一节流部件节流降压，节流后来到冷凝蒸发器对低沸点制冷剂进行降温。低沸点制冷剂分离为气态，从气液分离器上部端口出来，到冷凝蒸发器进一步降温冷凝为液态，经过第二节流部件节流降压，节流后依次来到蒸发器、气液分离器进行吸热。从电磁二通阀出来的低沸点制冷剂回到压缩机吸气口，从冷凝蒸发器出来的高沸点制冷剂回到压缩机补气口，形成完整循环。
本发明具有以下特点：
1.将双级压缩技术应用到自复叠系统中，提高系统的制冷量，可以制取更低的温度；
2.通过设置电磁三通阀，可以将高沸点工质引到压缩机补气口，提高效率，同时保证制冷剂流量；
3.设置回热器增加高沸点制冷剂的过冷度，可以有效提高效率。同时在低沸点工质回路设置电磁阀旁通，低沸点工质温度高时可以走旁通，避免回热器无效换热。
4.采用带阻液层和精馏管的气液分离器，提高了分离效果，同时避免了高沸点制冷剂分离效果不好，进入低温回路影响蒸发温度。
上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种带双级压缩的自复叠制冷系统，所述压缩机(1)设有中间补气口，制冷剂采用两种非共沸制冷剂,压缩机的排气口依次连接冷凝器(3)和气液分离器(4)，其特征在于，气液分离器下部排出的高沸点制冷剂依次流经回热器(6)、第一节流部件(7)、冷凝蒸发器(8)至三通阀(9)的A端口，气液分离器上部排出的低沸点制冷剂依次流经冷凝蒸发器(8)、第二节流部件(10)、蒸发器(2)、设置在气液分离器内的精馏管(11)和回热器(6)，之后与三通阀B端口排出的制冷剂混合后返回压缩机吸气口，三通阀的C端口连接压缩机的补气口。
2.如权利要求1所述的自复叠制冷系统，其特征在于，所述回热器（6）并联有一用于低沸点制冷剂流通的旁通管道，其上设有一二通阀。
3.如权利要求1所述的自复叠制冷系统，其特征在于，所述气液分离器中精馏管下方设有阻液层（12）。
4.如权利要求1所述的自复叠制冷系统，其特征在于，所述蒸发器（2）采用盘管式换热器。
5.如权利要求1所述的自复叠制冷系统，其特征在于，所述非共沸制冷剂中的高沸点制冷剂选用R600a、R134a、R22或R32，所述低沸点制冷剂选用R23或R14。
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