CN110220322A - 节能型超低温精密温控热交换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型超低温精密温控热交换系统，在低温级制冷回路增加了一路冷量回馈系统，当循环流体的负载小于压缩机制冷量时，将低温级多余制冷量回馈到高温级冷凝侧，从而降低高温级冷凝器的负荷，减少厂务水的消耗，同时减少辅助电加热的消耗，降低能耗，节能环保。另外，避免压缩机的频繁启停，提高温控精度的同时，延长了压缩机的使用寿命。

Description

节能型超低温精密温控热交换系统
技术领域
本发明涉及热交换设备，特别涉及一种节能型超低温精密温控热交换系统。
背景技术
复叠式制冷系统常用于需要提供超低温环境或循环流体的生产设备和工艺制程，在实际使用过程中，被控末端的负载是变化的或需要在一定温度范围内调节，经常会出现循环流体的负载小于压缩机制冷量的情况。
对于传统的复叠式制冷系统，通常采用压缩机的启停来平衡循环流体负载，对应的循环流体温度会一直在目标值上下波动，控温精度较差，同时频繁的启停也会影响压缩机的使用寿命。另外，也可以通过辅助电加热消耗多余的制冷量，但这种方法会增加能耗，不利于节能环保。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种节能型超低温精密温控热交换系统，实现超低温、宽温域的精密控温。
技术方案：本发明的节能型超低温精密温控热交换系统，包括低温级制冷系统、高温级制冷系统、厂务水系统及循环流体系统；低温级制冷系统蒸发侧与高温级制冷系统冷凝侧设置有第一蒸发冷凝器，低温级制冷系统蒸发侧与高温级制冷系统冷凝侧通过第一蒸发冷凝器组成回馈系统；低温级制冷系统包括第二蒸发冷凝器，低温级制冷系统与高温级制冷系统通过第二蒸发冷凝器组成复叠系统。
有益效果：本发明中的一种节能型超低温精密温控热交换系统，在低温级制冷回路增加了一路冷量回馈系统，当循环流体的负载小于压缩机制冷量时，将低温级多余制冷量回馈到高温级冷凝侧，从而降低高温级冷凝器的负荷，减少厂务水的消耗，节能环保；本发明中的一种节能型超低温精密温控热交换系统，由于将多余的制冷量回馈到高温级冷凝侧，减少了辅助电加热的消耗，降低能耗；本发明中的一种节能型超低温精密温控热交换系统，避免了压缩机的频繁启停，提高温控精度的同时，延长了压缩机的使用寿命。
附图说明
图1是节能型超低温精密温控热交换系统的工作原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种节能型超低温精密温控热交换系统，包括高温级制冷系统2、低温级制冷系统1、厂务水系统3及循环流体系统4。
高温级制冷系统2包括高温级压缩机18、冷凝器25、第一干燥过滤器26以及第一气液分离器27；高温级压缩机18的流入部分连通第一气液分离器27，高温级压缩机18的流出部分连通有第一蒸发冷凝器5，第一蒸发冷凝器5同侧流出部分连通冷凝器，冷凝25器同侧流出部分连通第一干燥过滤器26。
低温级制冷系统1包括低温级压缩机19、预冷器28、油分离器29、第二蒸发冷凝器6、储液器30、第二干燥过滤器31、第一蒸发器7以及第二气液分离器22，低温级压缩机19的流入部分连通第二气液分离器22，低温级压缩机19的流出部分连通预冷器28，预冷器28同侧流出部分连通油分离器29，油分离器29另一流出部分连通第二蒸发冷凝器6，油分离器29的流出部分和低温级压缩机19连通。低温级压缩机19并联有低温级膨胀罐20，在低温级膨胀罐20前设有电磁阀21。
第二蒸发冷凝器6同侧流出部分连通储液器30，储液器30流出部分连通第二干燥过滤器31，第二干燥过滤器31出部分连通第一蒸发器7，第一蒸发器7和第一蒸发冷凝器5的另一侧并联；且在该侧的第一蒸发冷凝器5处分别设置有第一电子膨胀阀8以及第二电子膨胀阀9；第二气液分离器22的流入部分并联在第一蒸发器7和第一蒸发冷凝器5之间，且第二气液分离器22的流入部分和第二干燥过滤器31出部分设置在不同的管道支路上。第二干燥过滤器31流出部分和第一蒸发器7之间的管道上设有第三电子膨胀阀23。低温级制冷系统1还包括止回阀24，止回阀24设置在第二气液分离器22的流入部分和第一蒸发器7之间的管道上。
第一电子膨胀阀8、第二电子膨胀阀9以及第三电子膨胀阀23均处于打开状态，从低温级制冷系统1流出的冷量经第二干燥过滤器31部分流入到第一蒸发冷凝器5中，另一部分流入到第一蒸发器7中，最后全部返回至第二气液分离器22中，止回阀24阻止第一蒸发冷凝器5冷量进入到第一蒸发器7中；当第一电子膨胀阀8以及第二电子膨胀阀9处于闭合状态，第三电子膨胀阀23处于打开状态，从低温级制冷系统1流出的冷量经第二干燥过滤器全部流入到第一蒸发器7中，然后经第一蒸发器7流出至第二气液分离器22中。
预冷器28的另一侧和厂务水系统3管道连通，厂务水系统3的水进入到预冷器28中，并经过预冷器28同侧流出，同时预冷器28进口侧设有温度型水量调节阀32，温度型水量调节阀32的温度传感器设置在预冷器28同侧流出部分和油分离器29之间的管道上。同时冷凝器28的另一侧也和厂务水管道连通，厂务水进入到冷凝器28中，并经过冷凝器28同侧流出，在冷凝器28进口侧设有压力型水量调节阀33，压力型水量调节阀33的压力传感器设置在冷凝器28同侧流出部分和第一干燥过滤器26之间的管道上。厂务水的出口处设置有第一温度传感器17。
第二蒸发冷凝器6的另一侧和第二蒸发器10并联，第一干燥过滤器26的流出部分接入到第二蒸发冷凝器6和第二蒸发器10之间的一个管道，且第二蒸发冷凝器6和第二蒸发器10之间的另一个管道连通于第一气液分离器27的流入部分。和第一干燥过滤器26的流出部分连通的管道上分别设置有第四电子膨胀阀34和第五电子膨胀阀35，第一干燥过滤器26的流出部分位于第四电子膨胀阀34和第五电子膨胀阀35之间。
第二蒸发器10的另一侧与第一蒸发器7的另一侧并联，第二蒸发器10和第一蒸发器7的一个管道上连通循环流体进口，且两者的进口侧上分别设有第一低温电磁阀15和第二低温电磁阀16，第一蒸发器7和第二蒸发器10可通过第一低温电磁阀15和第二低温电磁阀16实现切换；另一个管道和出口连接，且管道和出口之间依次设置有电加热器12以及水泵13以及第二温度传感器14，电加热器12连接有水箱11。第一蒸发器7、第二蒸发器10、水箱11、电加热器12、水泵13以及第二温度传感器14的组成循环流体系统4。
工作过程：循环流体的负载小于压缩机制冷量时，将低温级多余制冷量回馈到高温级冷凝侧，第一电子膨胀阀8、第二电子膨胀阀9以及第三电子膨胀阀23处于打开状态，根据第二温度传感器14检测的循环流体温度调节第一电子膨胀阀8、第二电子膨胀阀9以及第三电子膨胀阀23的开关比例。
循环流体的负载大于等于压缩机制冷量时，第三电子膨胀阀23处于打开状态，第一电子膨胀阀8、第二电子膨胀阀9处于关闭状态；循环流体的负载小于压缩机制冷量时，第一电子膨胀阀8、第二电子膨胀阀9以及第三电子膨胀阀23处于打开状态。压力型水量调节阀33根据冷凝器25的出口压力自动调整开关比例；温度型水量调节阀32根据预冷器28的出口温度自动调整开关比例；两个阀是独立控制的。
当设定温度为高温时，单独运行高温级制冷系统2，低温级制冷系统1不运行，第一低温电磁阀15开启，第二低温电磁阀16关闭，第五电子膨胀35阀开启，第四电子膨胀阀34关闭；当设定为低温时，根据第二温度传感器14检测的循环流体温度，当温度高于一定值时，单独运行高温级制冷系统2，第一低温电磁阀15开启，第二低温电磁阀16关闭，第五电子膨胀阀35开启，第四电子膨胀阀34关闭，当检测的循环流体温度低于一定值时，第一低温电磁阀15关闭，第二低温电磁阀16开启，第五电子膨胀阀35关闭，第四电子膨胀阀34开启，运行复叠模式，高温级制冷系统2和低温级制冷系统1同时运行。

Claims (10)

1.一种节能型超低温精密温控热交换系统，包括低温级制冷系统(1)、高温级制冷系统(2)、厂务水系统(3)及循环流体系统(4)；其特征在于低温级制冷系统(1)蒸发侧与高温级制冷系统(2)冷凝侧设置有第一蒸发冷凝器(5)，低温级制冷系统(1)蒸发侧与高温级制冷系统(2)冷凝侧通过第一蒸发冷凝器(5)组成回馈系统；低温级制冷系统(1)包括第二蒸发冷凝器(6)，低温级制冷系统(1)与高温级制冷系统(2)通过第二蒸发冷凝器(6)组成复叠系统。
2.根据权利要求1的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于循环流体系统(4)包括第一蒸发器(7)，第一蒸发器(7)在低温级蒸发器侧并联第一蒸发冷凝器(5)，在第一蒸发冷凝器(5)进口侧设有第一电子膨胀阀(8)，在第一蒸发冷凝器(5)出口侧设有第二电子膨胀阀(9)。
3.根据权利要求1的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于循环流体系统(4)还包括第二蒸发器(10)、水箱(11)、电加热器(12)、水泵(13)以及第二温度传感器(14)，第一蒸发器(7)和第二蒸发器(10)在循环流体侧并联，且两者进口侧上分别设有第一低温电磁阀(15)和第二低温电磁阀(16)，第一蒸发器(7)和第二蒸发器(10)可通过第一低温电磁阀(15)和第二低温电磁阀(16)实现切换。
4.根据权利要求1的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于高温级制冷系统(2)包括冷凝器；厂务水系统(3)包含两部分，一部分与冷凝器的厂务水进出口相连，另一路与预冷器的厂务水接口相连，在冷凝器进口侧设有压力型水量调节阀(32)，在预冷器进口侧设有温度型水量调节阀(33)，厂务水系统(3)在出口侧设置有第一温度传感器(17)。
5.根据权利要求4的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于高温级制冷系统(2)还包括高温级压缩机(18)，高温级压缩机(18)为变频压缩机或数码涡旋压缩机。
6.根据权利要求1的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于低温级制冷系统(1)还包括低温级压缩机(19)，低温级压缩机(19)并联有低温级膨胀罐(20)，在低温级膨胀罐(20)前设有电磁阀(21)。
7.根据权利要求6的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于低温级制冷系统(1)还包括第二气液分离器(22)，第二气液分离器(22)设置于低温级压缩机(19)第一蒸发器(7)之间的通路管道之间。
8.根据权利要求7的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于第一蒸发冷凝器(5)进口侧的管道上设有第三电子膨胀阀(23)，第三电子膨胀阀(23)设置在低温级制冷系统(1)和第一蒸发器(7)之间。
9.根据权利要求3的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于第一电子膨胀阀(8)、第二电子膨胀阀(9)以及第三电子膨胀阀(23)均包括相互独立的电子膨胀阀单元。
10.根据权利要求4的节能型超低温精密温控热交换系统，其特征在于第一温度传感器(17)和第二温度传感器(14)控制第一电子膨胀阀(8)、第二电子膨胀阀(9)以及第三电子膨胀阀(23)开闭，且第一电子膨胀阀(8)、第二电子膨胀阀(9)以及第三电子膨胀阀(23)的开关比例是可控的。
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