CN109210815A - 一种制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制冷系统，属于制冷设备技术领域。该系统包括：高温回路包括高温压缩机、高温油分离器、冷凝器、高温干燥过滤器、高温回热器、高温膨胀阀和冷凝‑蒸发器，低温回路包括低温压缩机、低温油分离结构、换热器、低温干燥过滤器、低温回热器、低温膨胀阀和蒸发器，冷凝‑蒸发器的蒸发管进口与蒸发管出口之间设有高温能量调节旁路，高温能量调节旁路上设有高温能量调节阀和气液混合器；低温压缩机的吸气口与冷凝‑蒸发器16的冷凝管进口之间设有低温能量调节旁路，低温能量调节旁路上设有低温能量调节阀，低温压缩机的吸气口与低温回热器的出气口之间的管路上并联设有缓冲旁路，缓冲旁路上设有膨胀容器。

Description

一种制冷系统
技术领域
本发明属于制冷设备技术领域，特别涉及一种制冷系统，尤其涉及一种R404A/R23复叠制冷系统。
背景技术
商用复叠式制冷机组广泛应用于农副产品的生产、加工、贮运和销售环节，在食品保质保鲜、避免或减少食品在流通环节损耗、保证食品安全等方面有重要的作用。现代超市都建有大容积的冷藏、冷冻库和大面积的冷藏、冷冻展示销售区，大、中、小型物流企业都建有数千吨至数十万吨的冷藏、冷冻库，现代食品加工企业都建有冷藏、冷冻的加工车间和储存库。随着中国经济的快速发展和城镇化的推进，商用复叠式制冷机组的需求高速增长。目前，我国商用制冷机组的制造水平相对美欧日等发达国家相对落后，主要体现在节能、环境保护和可靠性等方面。
现有的复叠制冷制冷机通常由两部分组成：高温回路和低温回路，高温回路中的冷凝机冷凝，而只有低温回路的冷凝剂蒸发时才制取冷量。高温回路与低温回路之间通过一个冷凝-蒸发器联系起来，它既是高温回路的蒸发器，又是低温回路的冷凝器。
现有的复叠制冷制冷机通常采用R22/R13作为制冷剂，其存在以下问题：
1、R22/R13并不是环保型制冷剂；
2、制冷剂在运行时，受使用条件的变化以及工况的变化影响，需要的输气量不能适应性地变化；
3、现有的复叠制冷机停止运转时，由于系统内的温度升高到环境温度，低温制冷剂全部气化成过热蒸汽，则有可能会高于规定的最大工作压力，使系统处于危险状态。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种制冷系统，该系统采用环保型制冷剂且对结构进行适应性修改。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种制冷系统，该系统包括高温回路和低温回路；
其中，所述高温回路包括通过管路连接的高温压缩机10、高温油分离器11、冷凝器12、高温干燥过滤器13、高温回热器14、高温膨胀阀15和冷凝-蒸发器16，所述高温压缩机10的排气口输出的制冷剂依次经高温油分离器11、冷凝器12、高温干燥过滤器13、高温回热器14、高温膨胀阀15至冷凝-蒸发器16进行蒸发，蒸发后经高温回热器14至高温压缩机10的吸气口。
其中，所述低温回路包括通过管路连接的低温压缩机20、低温油分离结构21、换热器22、低温干燥过滤器23、低温回热器24、低温膨胀阀25和蒸发器26，所述低温压缩机20的排气口输出的制冷剂依次经低温油分离结构21、换热器22至冷凝-蒸发器16进行冷凝，冷凝后经低温干燥过滤器23、低温回热器24和低温膨胀阀25至蒸发器26进行蒸发，蒸发后经低温回热器24至低温压缩机20的吸气口。
其中，所述冷凝-蒸发器16的蒸发管进口与蒸发管出口之间设有高温能量调节旁路，所述高温能量调节旁路上设有高温能量调节阀17和气液混合器18；所述低温压缩机20的吸气口与冷凝-蒸发器16的冷凝管进口之间设有低温能量调节旁路，所述低温能量调节旁路上设有低温能量调节阀29，所述低温压缩机20的吸气口与低温回热器24的出气口之间的管路上并联设有缓冲旁路，所述缓冲旁路上设有膨胀容器27；所述低温压缩机20为喷液冷却式压缩机且其喷液入口通过喷液管路与低温回热器24的出液口连接。
优选地，本发明实施例中的低温油分离结构21由两个高效油分离器串联组成。
其中，本发明实施例中的冷凝器12为风冷冷凝器，所述换热器22为水冷换热器。
优选地，本发明实施例中的高温回路充注有R404A制冷剂，所述低温回路充注有R23制冷剂。
其中，本发明实施例中的高温回路具体包括：所述高温压缩机10的排气口、高温油分离器11、冷凝器12、高温干燥过滤器13和高温回热器14的进液口通过管路依次连接，所述高温回热器14的出液口、高温膨胀阀15和冷凝-蒸发器16的蒸发管进口通过管路依次连接，所述冷凝-蒸发器16的蒸发管出口分两路输出，一条管路与高温回热器14的进气口连接，另一条管路与冷凝-蒸发器16的蒸发管进口连接且其上依次设有高温能量调节阀17和气液混合器18，所述高温回热器14的出气口通过管路与高温压缩机10的吸气口连接。
其中，本发明实施例中的低温回路具体包括：所述低温压缩机20的排气口、低温油分离结构21、换热器22和冷凝-蒸发器16的冷凝管进口通过管路依次连接，所述冷凝-蒸发器16的冷凝管出口、低温干燥过滤器23和低温回热器24的进液口通过管路依次连接，所述低温回热器24的出液口分两路输出，一条管路与低温压缩机20的喷液入口连接，另一条管路与蒸发器26的进口连接且其上设有低温膨胀阀25，所述蒸发器26的出口通过管路与低温回热器24的进气口连接，所述低温回热器24的出气口与低温压缩机20的吸气口之间通过管路连接且其之间还连接有带有膨胀容器27的缓冲旁路，所述冷凝-蒸发器16的冷凝管进口通过带有低温能量调节阀29的管路与低温压缩机20的吸气口连接。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供了一种制冷系统，该系统优先考虑环保因素，尽量选用环保的制冷剂，可稍微牺牲制冷性能。由于新的制冷剂蒸发温度较低，本发明全面考虑到回油问题、冷量调节问题、膨胀容器的设计等一系列问题。得到了采用环保制冷剂且能降温至-60℃以下的制冷系统。
附图说明
图1是本发明实施例提供的制冷系统的原理框图。
图中：10高温压缩机、11高温油分离器、12冷凝器、13高温干燥过滤器、14高温回热器、15高温膨胀阀、16冷凝-蒸发器、17高温能量调节阀、18气液混合器、20低温压缩机、21低温油分离结构、22换热器、23低温干燥过滤器、24低温回热器、25低温膨胀阀、26蒸发器、27膨胀容器、28缓冲控制阀、29低温能量调节阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种制冷系统，该系统包括高温回路和低温回路，高温回路和低温回路之间通过冷凝-蒸发器16进行热交换。
其中，本实施例中的高温回路包括通过管路连接的高温压缩机10、高温油分离器11、冷凝器12、高温干燥过滤器13、高温回热器14、高温膨胀阀15和冷凝-蒸发器16等，高温压缩机10的排气口输出的制冷剂依次经高温油分离器11、冷凝器12、高温干燥过滤器13、高温回热器14、高温膨胀阀15至冷凝-蒸发器16进行蒸发，蒸发后经高温回热器14至高温压缩机10的吸气口。其中，高温回路中充注有中温制冷剂。
其中，本实施例中的低温回路包括通过管路连接的低温压缩机20、低温油分离结构21、换热器22、低温干燥过滤器23、低温回热器24、低温膨胀阀25和蒸发器26等，低温压缩机20的排气口输出的制冷剂依次经低温油分离结构21、换热器22至冷凝-蒸发器16进行冷凝，冷凝后经低温干燥过滤器23、低温回热器24和低温膨胀阀25至蒸发器26进行蒸发，蒸发后经低温回热器24至低温压缩机20的吸气口。其中，低温回路中充注有低温制冷剂。
其中，本实施例中的高温压缩机10和低温压缩机20均为活塞压缩机，为了避免负荷变化和启动时出现滞液现象，通常需要配置气液分离器，而本实施例中通过回热器的使用可避免气液分离器的使用。
进一步地，本实施例中的冷凝-蒸发器16的蒸发管进口与蒸发管出口之间设有高温能量调节旁路用于调节高温回路的负荷，高温能量调节旁路上设有高温能量调节阀17和气液混合器18。低温压缩机20的吸气口与冷凝-蒸发器16的冷凝管进口之间设有低温能量调节旁路用于调节低温回路的负荷，低温能量调节旁路上设有低温能量调节阀29。低温压缩机20的吸气口与低温回热器24的出气口之间的管路上并联设有缓冲旁路用于低温回路的过热蒸汽缓冲，缓冲旁路上设有膨胀容器27。低温压缩机20为喷液冷却式压缩机且其喷液入口通过喷液管路与低温回热器24的出液口连接用于冷却低温压缩机20。
其中，能量调节阀实质上是一种阀后恒压阀，当制冷装置热负荷减小，压缩机吸气压力下降至预先设置值时，能量调节阀开启，吸气压力越大，阀的开度越大，制冷剂从排气侧旁通量也越多，使吸气压力下降速度减慢。系统中高温回路采用热气旁通到膨胀阀与冷凝-蒸发器之间的调节阀，旁通的热气通过一个气液混合器混合后进入冷凝-蒸发器，相当于热气为冷凝-蒸发器提供了一个“虚负荷”，达到减负载的目的，同时尽管实际负荷较低，膨胀阀仍能控制向冷凝-蒸发器的供液量充足，以保证冷凝-蒸发器中有足够的制冷剂流速，不会出现回油困难。低温回路由于温度较低，采用了热气旁通到压缩机的排气侧的能量调节阀来改变压缩机的有效排气量的方法，采用这种能量调节方式，会导致吸气过热，需要对压缩机进行喷液冷却。
其中，该系统停止运转时，由于系统内的温度升高到环境温度，低温制冷剂全部气化成过热蒸汽，则会高于规定的最大工作压力，这种情况是不允许的。因此要在低温回路中接入一个膨胀容器，膨胀容器可以接到压缩机的吸气管上，也可接到排气管上，接到吸气管上的容器体积较接到排气管上的容器体积小，且更合理。具体地，膨胀容器的体积为：
其中，Vd为不计膨胀容器容积时，低温部分的制冷系统总容积(m3)，vp为设计温度、设计压力下低温回路制冷剂过热气体比容(m3/kg)，vd为设计温度、吸气压力下低温回路制冷剂过热气体比容(m3/kg)，Gd为不计膨胀容器容积时，低温回路制冷剂充注量(kg)。
优选地，在低温回路中，润滑油易从制冷剂中分离并凝结，会堵塞膨胀阀，换热器，也会影响蒸发器的换热，所以应尽可能地使油气彻底分离。参见图1，本发明实施例中的低温油分离结构21由两个高效油分离器串联组成。
其中，本发明实施例中的冷凝器12为风冷冷凝器，换热器22为水冷换热器(板式)。
优选地，本发明实施例中的高温回路充注有R404A制冷剂，低温回路充注有R23制冷剂。具体地，R404A由R125、R143a和R134a混合而成，标准沸点为-46.6℃，ODP和CLP值为零，无毒，安全性高，GWP值为4540。相对于R22，其制冷量会稍大但其消耗功率增大很多。R23标准沸点为-82.1℃，ODP和CLP值为零，无毒，安全性高，GWP值为14800。经计算该系统的中间温度(Tm)为-33℃，传热温差不大于5℃。
其中，参见图1，本发明实施例中的高温回路具体包括：高温压缩机10的排气口、高温油分离器11、冷凝器12、高温干燥过滤器13和高温回热器14的进液口通过管路依次连接，高温回热器14的出液口、高温膨胀阀15和冷凝-蒸发器16的蒸发管进口通过管路依次连接，冷凝-蒸发器16的蒸发管出口分两路输出，一条管路与高温回热器14的进气口连接，另一条管路(高温能量调节旁路)与冷凝-蒸发器16的蒸发管进口连接且其上依次设有高温能量调节阀17和气液混合器18，高温回热器14的出气口通过管路与高温压缩机10的吸气口连接。
其中，参见图1，本发明实施例中的低温回路具体包括：低温压缩机20的排气口、低温油分离结构21、换热器22和冷凝-蒸发器16的冷凝管进口通过管路依次连接，冷凝-蒸发器16的冷凝管出口、低温干燥过滤器23和低温回热器24的进液口通过管路依次连接，低温回热器24的出液口分两路输出，一条管路(喷液管路)与低温压缩机20的喷液入口连接，另一条管路与蒸发器26的进口连接且其上设有低温膨胀阀25，蒸发器26的出口通过管路与低温回热器24的进气口连接，低温回热器24的出气口与低温压缩机20的吸气口之间通过管路连接且其之间还连接有带有膨胀容器27的缓冲旁路，冷凝-蒸发器16的冷凝管进口通过带有低温能量调节阀29的管路(低温能量调节旁路)与低温压缩机20的吸气口连接。进一步地，缓冲旁路上设有缓冲控制阀28。
其中，本发明实施例提供了一种制冷系统，该系统优先考虑环保因素，尽量选用环保的制冷剂，可稍微牺牲制冷性能。由于新的制冷剂蒸发温度较低，本发明全面考虑到回油问题、冷量调节问题、膨胀容器的设计等一系列问题。得到了采用环保制冷剂且能降温至-60℃以下的制冷系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制冷系统，其特征在于，包括高温回路和低温回路；
所述高温回路包括通过管路连接的高温压缩机(10)、高温油分离器(11)、冷凝器(12)、高温干燥过滤器(13)、高温回热器(14)、高温膨胀阀(15)和冷凝-蒸发器(16)，所述高温压缩机(10)的排气口输出的制冷剂依次经高温油分离器(11)、冷凝器(12)、高温干燥过滤器(13)、高温回热器(14)、高温膨胀阀(15)至冷凝-蒸发器(16)进行蒸发，蒸发后经高温回热器(14)至高温压缩机(10)的吸气口；
所述低温回路包括通过管路连接的低温压缩机(20)、低温油分离结构(21)、换热器(22)、低温干燥过滤器(23)、低温回热器(24)、低温膨胀阀(25)和蒸发器(26)，所述低温压缩机(20)的排气口输出的制冷剂依次经低温油分离结构(21)、换热器(22)至冷凝-蒸发器(16)进行冷凝，冷凝后经低温干燥过滤器(23)、低温回热器(24)和低温膨胀阀(25)至蒸发器(26)进行蒸发，蒸发后经低温回热器(24)至低温压缩机(20)的吸气口；其特征在于，
所述冷凝-蒸发器(16)的蒸发管进口与蒸发管出口之间设有高温能量调节旁路，所述高温能量调节旁路上设有高温能量调节阀(17)和气液混合器(18)；所述低温压缩机(20)的吸气口与冷凝-蒸发器(16)的冷凝管进口之间设有低温能量调节旁路，所述低温能量调节旁路上设有低温能量调节阀(29)，所述低温压缩机(20)的吸气口与低温回热器(24)的出气口之间的管路上并联设有缓冲旁路，所述缓冲旁路上设有膨胀容器(27)；所述低温压缩机(20)为喷液冷却式压缩机且其喷液入口通过喷液管路与低温回热器(24)的出液口连接。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述低温油分离结构(21)由两个高效油分离器串联组成。
3.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述冷凝器(12)为风冷冷凝器，所述换热器(22)为水冷换热器。
4.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述高温回路充注有R404A制冷剂，所述低温回路充注有R23制冷剂。
5.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述高温回路具体包括：
所述高温压缩机(10)的排气口、高温油分离器(11)、冷凝器(12)、高温干燥过滤器(13)和高温回热器(14)的进液口通过管路依次连接，所述高温回热器(14)的出液口、高温膨胀阀(15)和冷凝-蒸发器(16)的蒸发管进口通过管路依次连接，所述冷凝-蒸发器(16)的蒸发管出口分两路输出，一条管路与高温回热器(14)的进气口连接，另一条管路与冷凝-蒸发器(16)的蒸发管进口连接且其上依次设有高温能量调节阀(17)和气液混合器(18)，所述高温回热器(14)的出气口通过管路与高温压缩机(10)的吸气口连接。
6.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述低温回路具体包括：
所述低温压缩机(20)的排气口、低温油分离结构(21)、换热器(22)和冷凝-蒸发器(16)的冷凝管进口通过管路依次连接，所述冷凝-蒸发器(16)的冷凝管出口、低温干燥过滤器(23)和低温回热器(24)的进液口通过管路依次连接，所述低温回热器(24)的出液口分两路输出，一条管路与低温压缩机(20)的喷液入口连接，另一条管路与蒸发器(26)的进口连接且其上设有低温膨胀阀(25)，所述蒸发器(26)的出口通过管路与低温回热器(24)的进气口连接，所述低温回热器(24)的出气口与低温压缩机(20)的吸气口之间通过管路连接且其之间还连接有带有膨胀容器(27)的缓冲旁路，所述冷凝-蒸发器(16)的冷凝管进口通过带有低温能量调节阀(29)的管路与低温压缩机(20)的吸气口连接。
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