CN108731291A - 一种冷冻机组系统及降低其能耗与提高其稳定性的方法 - Google Patents

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王源野
韩奇良
朱双琳
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    • 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
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • 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
    • F25B41/40—Fluid line arrangements

Abstract

本发明公开了一种冷冻机组系统及降低其能耗与提高其稳定性的方法，属于化工设备技术领域。本发明的冷冻机组系统包括依次相连接形成环路的闪蒸罐、压缩机、水冷器、气相冷却器、制冷剂收集罐、液相冷却器、经济换热器和用户端换热器；气相冷却器的位置设置高于制冷剂收集罐。本发明在水冷器之后增加气相冷却器对系统进行冷却，将未被水冷器冷却的气体制冷剂冷却，从而通过降低压缩机出口压力，达到降低压缩机能耗并提高其稳定性的目的，并且在经济换热器之前增加液相换热器，降低液态制冷剂的温度，从而减少下游用户的制冷剂消耗量及循环回压缩机的制冷剂的量，进一步降低压缩机的负荷，提高其稳定性。

Description

一种冷冻机组系统及降低其能耗与提高其稳定性的方法
技术领域
本发明涉及一种冷冻机组系统及降低其能耗与提高其稳定性的方法，属于化工设备技术领域。
背景技术
目前冷冻机组单元的常规组成为压缩机、水冷器、制冷剂收集罐、经济换热器、闪蒸罐。当环境温度较高时，冷却水温度逐渐升高，水冷器不能移除足够的热量，压缩机出口的气体不能被冷却至足够低的温度，制冷剂的饱和蒸汽压逐渐升高，即压缩机出口压力逐渐增大，压缩机的能耗也将越来越大，设备损害的风险也随之增大。并且，当制冷剂收集罐中制冷剂温度较高时，由经济换热器回流至压缩机的制冷剂的量较大，压缩机的运行负荷也较大。
发明内容
为解决上述问题，本发明在现有技术方案的基础上，在水冷器之后增加气相冷却器利用少量冷冻水对系统进行二次冷却，将未被水冷器冷却的气体制冷剂冷却，从而通过降低压缩机出口压力，达到降低压缩机能耗并提高其稳定性的目的，并且在经济换热器之前增加液相换热器，利用冷冻水进一步降低液态制冷剂的温度，从而减少进入压缩机的制冷剂的量，进一步降低压缩机的负荷，提高其稳定性。
本发明的第一个目的是提供一种冷冻机组系统，包括闪蒸罐、压缩机、水冷器、气相冷却器、制冷剂收集罐、液相冷却器、经济换热器和用户端换热器，所述闪蒸罐、压缩机、水冷器、气相冷却器、制冷剂收集罐、液相冷却器、经济换热器和用户端换热器依次进行连接，所述用户端换热器出口与闪蒸罐入口进行连接形成循环；所述经济换热器包括第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，所述第一入口与液相冷却器的出口相连接，第一出口与用户端换热器相连接，第二入口与第一出口的管线相连接，第二出口与压缩机相连接；所述气相冷却器的位置设置高于制冷剂收集罐。
在本发明的一种实施方式中，所述气相冷却器为立式列管式冷却器或卧式列管式冷却器。
在本发明的一种实施方式中，所述气相冷却器中装有冷冻水。
在本发明的一种实施方式中，所述液相冷却器为卧式列管式冷却器。
在本发明的一种实施方式中，所述液相冷却器中装有冷冻水。
在本发明的一种实施方式中，所述冷冻水的温度为-10～10℃。
本发明的第二个目的是提供一种降低冷冻机组系统能耗及提高其稳定性的方法，采用气相冷却器冷却未被水冷器冷却的制冷剂气体，降低压缩机出口压力；同时采用液相冷却器降低进入经济换热器的液体制冷剂的温度，减少制冷剂经经济换热器进入压缩机的量。
在本发明的一种实施方式中，所述气相冷却器与液相冷却器中通有-10～10℃冷冻水。
本发明的有益效果：本发明在水冷器之后增加气相冷却器利用少量冷冻水对系统进行二次冷却，将未被水冷器冷却的气体制冷剂冷却，从而通过降低压缩机出口压力，达到降低压缩机能耗并提高其稳定性的目的，并且在经济换热器之前增加液相换热器，利用冷冻水进一步降低液态制冷剂的温度，从而减少进入压缩机的制冷剂的量，进一步降低压缩机的负荷，提高其稳定性。
附图说明
图1为本发明冷冻机组的结构示意图；
其中，1、闪蒸罐，2、压缩机，3、水冷器，4、气相冷却器，5、制冷剂收集罐，6、液相冷却器，7、经济换热器，8、用户端换热器。
具体实施方式
为了更好地理解发明的实质，下面通过实施例来详细说明发明的技术内容。
实施例1：
结合附图1，本发明的冷冻机组循环系统，包括闪蒸罐1、压缩机2、水冷器3、气相冷却器4、制冷剂收集罐5、液相冷却器6、经济换热器7和用户端换热器8，闪蒸罐1、压缩机2、水冷器3、气相冷却器4、制冷剂收集罐5、液相冷却器6、经济换热器7和用户端换热器8依次进行连接，用户端换热器8出口与闪蒸罐1入口进行连接；经济换热器7包括第一入口9、第二入口12、第一出口11和第二出口10，所述第一入口9与液相冷却器6出口相连接，第一出口11与用户端换热器8相连接，第二入口12与第一出口11的管线相连接，用来回流部分冷却的液态制冷剂用来闪蒸降低第一入口进入的液态制冷剂，第二出口10与压缩机2相连接，将经济换热器7中产生的气态制冷剂输送到压缩机中进行压缩；所述气相冷却器4的位置设置高于制冷剂收集罐5。
在运行过程中，液体制冷剂通过液相冷却器进一步降温，然后通过经济换热器，少量蒸发为气体进入压缩机，大部分以液态形式进入用户端换热器，在用户处换热后，气态制冷剂收集进入闪蒸罐，然后气态制冷剂进入压缩机，气态制冷剂经压缩机压缩为高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂通过水冷器进行冷凝，部分制冷剂冷却至液态，未被冷却的气体经过气相冷却器进一步冷却为液体，通过重力作用回到制冷剂收集罐中。
实施例以使用R-507为冷媒的冷冻机组为例，对本发明作进一步详细描述。
当环境温度较高时，冷却水温度随之升高，操作范围达到32～40℃，此时压缩机出口水冷器可将压缩机出口气体可被冷却至45～52℃之间，其出口温度随设备运行负荷变化而变化；此时压缩机出口压力在2.0～2.5MPa之间；
在水冷器与制冷剂收集罐之间，串联一气相冷却器，利用-10～10℃的冷却水将未被水冷器冷却的R-507气体冷却，冷却后的R-507液体靠重力流入制冷剂收集罐中；压缩机出口压力逐渐降低至1.2～1.7Mpa，收集罐中液体温度逐渐降低至24～36℃；
在制冷剂收集罐与经济换热器，串联一液相冷却器，利用-10～10℃的冷冻水，将制冷剂收集罐中的R-507液体进一步冷却至10～20℃，从而减小经济换热器回流至压缩机的量，降低压缩机的运行负荷，从而降低能源消耗。
本发明在水冷器与制冷剂收集罐之间，串联一气相冷却器，克服了冷却水水温高对压缩机出口压力的影响，通过冷却降低压缩机出口气体的温度，达到降低压缩机出口压力的目的。随着压缩机压缩比的降低，压缩机的能耗大幅度降低。利用少量冷冻水对制冷剂收集罐中的液体进一步冷却，可降低经济换热器循环回压缩机的流量，从而降低了压缩机的负荷及能耗。随着压缩机出口压力的降低，压缩机的稳定性可大幅度提高。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种冷冻机组系统，其特征在于，包括闪蒸罐、压缩机、水冷器、气相冷却器、制冷剂收集罐、液相冷却器、经济换热器和用户端换热器，所述闪蒸罐、压缩机、水冷器、气相冷却器、制冷剂收集罐、液相冷却器、经济换热器和用户端换热器依次进行连接，所述用户端换热器出口与闪蒸罐入口进行连接；所述经济换热器包括第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，所述第一入口与液相冷却器的出口相连接，第一出口与用户端换热器相连接，第二入口与第一出口的管线相连接，第二出口与压缩机相连接；所述气相冷却器的位置设置高于制冷剂收集罐。
2.根据权利要求1所述的冷冻机组系统，其特征在于，所述气相冷却器为立式列管式冷却器或卧式列管式冷却器。
3.根据权利要求2所述的冷冻机组系统，其特征在于，所述气相冷却器中装有冷冻水。
4.根据权利要求1所述的冷冻机组系统，其特征在于，所述液相冷却器为卧式列管式冷却器。
5.根据权利要求4所述的冷冻机组系统，其特征在于，所述液相冷却器中装有冷冻水。
6.根据权利要求3或5任一项所述的冷冻机组系统，其特征在于，所述冷冻水的温度为-10～10℃。
7.一种降低冷冻机组系统能耗及提高其稳定性的方法，其特征在于，采用气相冷却器冷却未被水冷器冷却的制冷剂气体，降低压缩机出口压力；同时采用液相冷却器降低进入换热器的液体制冷剂的温度，减少制冷剂的用量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述气相冷却器与液相冷却器中通有-10～10℃冷冻水。
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