CN110530044A - 一种二氧化碳高效制冷设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化碳高效制冷设备，包括二氧化碳制冷系统和冷却系统，所述二氧化碳制冷系统内部设有蒸发器、CO2压缩机、过滤器和冷凝器，所述蒸发器、CO2压缩机、过滤器和冷凝器依次通过管道依次连通，所述二氧化碳制冷系统和冷却系统外设有控制器，所述冷凝器内部设有半液半气式自动控制冷凝装置。通过在冷凝器内设置螺旋盘管式的冷凝管，使二氧化碳能够得到快速有效的降温，并且冷凝管下方设置液化CO2存储箱，使冷凝后的二氧化碳变为液体，从而使冷凝器直接排放液体二氧化碳，使气液分离在冷凝器内进行，从而节省制冷设备的结构；通过二次冷凝液体泵将液化的二氧化碳通输送到冷凝管的上端进行喷洒，从而有效的提升了二氧化碳的冷却效率。
Description
技术领域
本发明涉及，特别是一种二氧化碳高效制冷设备。
背景技术
二氧化碳作为一种天然工质，是目前CFCs工质替代的一个重点研究方向。根据二氧化碳作为制冷剂的相关热物理和化学性质及二氧化碳制冷循环，说明采用二氧化碳作制冷剂、采用跨临界循环的优越性。介绍二氧化碳制冷循环系统关键设备为压缩机、膨胀机、气体冷凝器、蒸发器的研究进展情况，并对采用二氧化碳作制冷剂的汽车空调、热泵系统的应用进行综述，指出今后研究的发展方向。
在专利CN201610650314.5 一种二氧化碳高效制冷系统中，通过制冷剂注入器、压缩机、气体冷凝器、回热器、气液分离器和蒸发器的配合设置，以及在管道的内部设置有的流量计、压力传感器和温度传感器，并且压力传感器、温度传感器、第二A/D转换器、压力比较器、温度比较器和微处理器的配合，解决了目前二氧化碳在制冷上存在效率低的情况，缩短了二氧化碳制冷的时间，更好的提高了工作的效率，保证了二氧化碳的快速制冷；通过设置有的第一手动控制开关、第二手动控制开关和第三手动控制开关，微处理器的输出端与声光报警器的输入端连接，以及中央控制器的输出端与显示器的输入端连接，改变了传统的二氧化碳制冷的系统结构单一，提高了二氧化碳制冷系统的功能性，更好的方便了使用者的使用，提高了使用的效率。
但是二氧化碳在制冷过程中，需要进行气液分离，而通过气液分离后，才能通过液化的二氧化碳进行制冷，这就导致制冷结构过于复杂，无法快速的得到液化的二氧化碳。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种二氧化碳高效制冷设备，具有液化效果好、制冷效率高的功能，通过在冷凝器内设置液位传感器、温度传感器和气压传感器，从而使二氧化碳在蒸发器内直接液化，从而无需进行气液分离，使二氧化碳从冷凝器内直接以液体的方式进行排出，从而有效的提高了制冷效率，同时冷凝器内的高温二氧化碳又可以通过液化的二氧化碳进行双重降温，从而有效的提高了二氧化碳的冷却效率。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种二氧化碳高效制冷设备，包括二氧化碳制冷系统和冷却系统，所述二氧化碳制冷系统内部设有蒸发器、CO2压缩机、过滤器和冷凝器，所述蒸发器、CO2压缩机、过滤器和冷凝器依次通过管道依次连通，所述二氧化碳制冷系统和冷却系统外设有控制器，所述冷凝器内部设有半液半气式自动控制冷凝装置；
所述半液半气式自动控制冷凝装置包括所述冷凝器外侧表面上方安装有冷却液出管，所述冷凝器外侧表面下方安装有冷却液进管，所述冷凝器上方安装有高压气体进管，所述高压气体进管一端安装有气压检测管，所述气压检测管上安装有气压传感器，所述高压气体进管上安装有高压电磁气阀，所述高压气体进管下方安装有若干冷凝管，所述冷凝管与冷凝器固定连接，所述冷凝管均匀分布在冷凝器内，所述冷凝器内部下方安装有液化CO2存储箱，所述液化CO2存储箱与冷凝管固定连接，所述液化CO2存储箱下表面中心处安装有液化CO2排放管，所述液化CO2排放管与冷凝器固定连接，所述液化CO2排放管上安装有高压电磁阀，所述液化CO2存储箱下方一侧安装有二次冷凝箱，所述二次冷凝箱内部安装有二次冷凝液体泵，所述二次冷凝液体泵的进液端安装有液体进管，所述液体进管与液化CO2存储箱的下表面固定连接，所述二次冷凝液体泵的出液端安装有液体出管，所述液体出管上安装有若干液体支管，所述液体支管分别与冷凝管的侧表面上端固定连接，所述液体支管的一端安装有喷雾喷头，所述喷雾喷头位于冷凝管内部，所述液化CO2存储箱内部下表面上安装有温度传感器，所述液化CO2存储箱内部上表面一侧安装有液位传感器。
所述冷却系统包括氨气气液分离器、氨气单机双级压缩机、油气分离器、氨气冷凝器、氨气贮液器，所述氨气气液分离器、氨气单机双级压缩机、油气分离器、氨气冷凝器、氨气贮液器依次通过管道进行连通。
所述氨气气液分离器与冷切液出管固定连接，所述氨气贮液器与冷却液进管固定连接。
所述过滤器与高压气体进管固定连接，所述蒸发器与液化CO2排放管固定连接。
所述液体进管和液体出管分别与二次冷凝箱固定连接。
所述液化CO2存储箱将液化的CO2保持在恒定的液位范围内。
所述冷凝管由单螺旋盘管构成。
所述冷凝器外部设有保温壳。
利用本发明的技术方案制作的一种二氧化碳高效制冷设备：
本制冷设备，通过在冷凝器内设置螺旋盘管式的冷凝管，从而增加了二氧化碳的流程，使二氧化碳能够得到快速有效的降温，从而提升冷凝效率，并且通过在冷凝管下方设置液化CO2存储箱，从而使冷凝后的二氧化碳变为液体进行存储，从而使冷凝器直接排放液体二氧化碳，将气液分离放置到冷凝器内，从而有效的节省了制冷设备的结构；
本制冷设备，通过二次冷凝液体泵将液化的二氧化碳通输送到冷凝管的上端进行喷洒，从而使液化的二氧化碳与高温二氧化碳气体进行接触，从而通过冷凝液和液化二氧化碳的双重降温进行冷凝高温二氧化碳气体，从而有效的提升了二氧化碳的冷却效率，使装置的制冷效果更佳良好。
附图说明
图1是本发明所述一种二氧化碳高效制冷设备的结构示意图；
图2是本发明所述半液半气式自动控制冷凝装置的示意图；
图3是本发明所述半液半气式自动控制冷凝装置的侧视图；
图4是本发明所述喷雾喷头的示意图；
图中，1、二氧化碳制冷系统；2、冷却系统；3、蒸发器；4、CO2压缩机；5、过滤器；6、冷凝器；7、控制器；8、冷却液出管；9、冷却液进管；10、高压气体进管；11、气压检测管；12、气压传感器；13、高压电磁气阀；14、冷凝管；15、液化CO2存储箱；16、液化CO2排放管；17、高压电磁阀；18、二次冷凝箱；19、二次冷凝液体泵；20、液体进管；21、液体出管；22、液体支管；23、喷雾喷头；24、温度传感器；25、液位传感器；26、氨气气液分离器；27、氨气单机双级压缩机；28、油气分离器；29、氨气冷凝器；30、氨气贮液器；31、保温壳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-4所示，在本实施方案中：
在本装置中，装置通过与外部电源连接进行供电，外部电源与控制器2、CO2压缩机4、高压电磁气阀13、高压电磁阀17、氨气单机双级压缩机27电性连接进行供电，控制器2的型号为YHC2-30T-AC型号的PLC控制器，控制器2的控制信号输出端通过晶体管分别与CO2压缩机4、高压电磁气阀13、高压电磁阀17、氨气单机双级压缩机27电性连接，控制器2的信号接受端与气压传感器12、温度传感器24和液位传感器25电性连接，从而控制整个装置的运行。
本申请的创造点在于半液半气式自动控制冷凝装置的结构设计，结合附图1、附图2、附图3和附图4，半液半气式自动控制冷凝装置包括冷凝器6外侧表面上方安装有冷却液出管8，冷凝器6外侧表面下方安装有冷却液进管9，冷凝器6上方安装有高压气体进管10，高压气体进管10一端安装有气压检测管11，气压检测管11上安装有气压传感器12，高压气体进管10上安装有高压电磁气阀13，高压气体进管10下方安装有若干冷凝管14，冷凝管14与冷凝器6固定连接，冷凝管14均匀分布在冷凝器6内，冷凝器6内部下方安装有液化CO2存储箱15，液化CO2存储箱15与冷凝管14固定连接，液化CO2存储箱15下表面中心处安装有液化CO2排放管16，液化CO2排放管16与冷凝器6固定连接，液化CO2排放管16上安装有高压电磁阀17，液化CO2存储箱15下方一侧安装有二次冷凝箱18，二次冷凝箱18内部安装有二次冷凝液体泵19，二次冷凝液体泵19的进液端安装有液体进管20，液体进管20与液化CO2存储箱15的下表面固定连接，二次冷凝液体泵19的出液端安装有液体出管21，液体出管21上安装有若干液体支管22，液体支管22分别与冷凝管14的侧表面上端固定连接，液体支管22的一端安装有喷雾喷头23，喷雾喷头23位于冷凝管14内部，液化CO2存储箱15内部下表面上安装有温度传感器24，液化CO2存储箱15内部上表面一侧安装有液位传感器25，冷凝管14由单螺旋盘管构成；通过螺旋盘管式的冷凝管14，可以有效的增加高温高压的二氧化碳与冷却介质的接触时间和接触面积，从而能够提升二氧化碳的冷却速度，通过在液化CO2存储箱15内存留部分液化的二氧化碳，从而有效的保证了液化CO2排放管16只排放液化二氧化碳，有效的避免了气液分离，从而节省了制冷设备的结构，并且通过二次冷凝液体泵19将冷却后的液体二氧化碳喷洒到冷凝管14内，从而使冷凝管14内的高温二氧化碳气体能够通过冷凝液和液化二氧化碳的双重冷却，从而加速高温二氧化碳气体的降温，从而提高冷凝器6的工作效率，从而提升制冷效率。
本装置的工作原理为：当需要制冷时，首先控制氨气单机双级压缩机27开始工作，氨气单机双级压缩机27通过将低温低压的氨气进行压缩，从而得到高温高压的氨气，高温高压的氨气进入到油气分离器28内后，经油气分离器28将氨气内混合的油体进行分离，从而使低温高压的氨气进入到氨气冷凝器29内，高温高压的氨气进入到氨气冷凝器29内进行冷凝，从而得到低温高压的氨气；
低温高压的氨气凝结成液体进入到氨气贮液器30内进行存储，并通过高温高压的氨气的气压，将氨气液体输送到冷却液进管9，从而进入到冷凝器6内；
同时控制CO2压缩机4开始工作，CO2压缩机4通过将低温低压的CO2气体压缩成高温高压的CO2气体，高温高压的CO2气体进入到过滤器5内进行干燥，从而去除高温高压的CO2气体中的水分，从而通过高压气体进管10进入到冷凝管14内，通过在冷凝管14内流动，从而使高温高压的CO2气体与冷凝管14的管壁接触，从而进行降温，冷凝管14通过与冷凝器6内的氨气液体接触，从而通过冷凝管14进行热量的传递，使高温高压的CO2气体变成低温高压的CO2气体，当CO2气体的温度低于临界值时，CO2气体转换为CO2液体，从而通过冷凝管14进入到液化CO2存储箱15内；
CO2液体在液化CO2存储箱15内进行存储，同时控制二次冷凝液体泵19开始工作，二次冷凝液体泵19通过通过液体进管20从液化CO2存储箱15抽取CO2液体，使CO2液体通过液体出管21进入到液体支管22内，并通过液体支管22上的喷雾喷头23喷洒到冷凝管14内部上端，使喷出的CO2液体与高温高压的CO2气体接触，从而再次对CO2气体进行降温；
当装置工作一定时间后，液化CO2存储箱15内的CO2液体的液位上升到一定程度，通过液位传感器25检测到CO2液体的液位达到设定值时，此时控制高压电磁阀17打开，CO2液体通过液化CO2排放管进行排放，液化CO2进入到蒸发器3内通过与外部的空气进行换热，从而液化CO2再次变成低温CO2气体，低温CO2气体通过CO2压缩机4的再次压缩转变为高温高压的CO2气体从而进行循环制冷；
而在循环制冷的过程中，通过温度传感器24进行检测CO2液体的温度，从而可通过调节CO2液体的温度进行控制蒸发器3的制冷效果，同时通过气压传感器12检测高压气体进管10内部的气压，从而通过高压电磁气阀13的启闭，控制冷凝管14内的气压，使冷凝管14内的气压处于恒定状态，从而保证冷凝器6的持续工作；
同时在循环支撑过程中，液化CO2存储箱15每次进行CO2液体排放时，通过液位传感器25进行检测液位，当液位达到最高设定值时，控制CO2液体排放，当液位达到最低设定值时，控制CO2液体停止排放，保证液化CO2存储箱15内部始终存有CO2液体，从而使二次冷凝液体泵19能够进行高温高压的CO2气体的双重冷却，同时又能避免CO2气体排放到蒸发器3内，影响蒸发器3的工作效率。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种二氧化碳高效制冷设备，包括二氧化碳制冷系统（1）和冷却系统（2），所述二氧化碳制冷系统（1）内部设有蒸发器（3）、CO2压缩机（4）、过滤器（5）和冷凝器（6），所述蒸发器（3）、CO2压缩机（4）、过滤器（5）和冷凝器（6）依次通过管道依次连通，所述二氧化碳制冷系统（1）和冷却系统（2）外设有控制器（7），其特征在于，所述冷凝器（6）内部设有半液半气式自动控制冷凝装置；
所述半液半气式自动控制冷凝装置包括所述冷凝器（6）外侧表面上方安装有冷却液出管（8），所述冷凝器（6）外侧表面下方安装有冷却液进管（9），所述冷凝器（6）上方安装有高压气体进管（10），所述高压气体进管（10）一端安装有气压检测管（11），所述气压检测管（11）上安装有气压传感器（12），所述高压气体进管（10）上安装有高压电磁气阀（13），所述高压气体进管（10）下方安装有若干冷凝管（14），所述冷凝管（14）与冷凝器（6）固定连接，所述冷凝管（14）均匀分布在冷凝器（6）内，所述冷凝器（6）内部下方安装有液化CO2存储箱（15），所述液化CO2存储箱（15）与冷凝管（14）固定连接，所述液化CO2存储箱（15）下表面中心处安装有液化CO2排放管（16），所述液化CO2排放管（16）与冷凝器（6）固定连接，所述液化CO2排放管（16）上安装有高压电磁阀（17），所述液化CO2存储箱（15）下方一侧安装有二次冷凝箱（18），所述二次冷凝箱（18）内部安装有二次冷凝液体泵（19），所述二次冷凝液体泵（19）的进液端安装有液体进管（20），所述液体进管（20）与液化CO2存储箱（15）的下表面固定连接，所述二次冷凝液体泵（19）的出液端安装有液体出管（21），所述液体出管（21）上安装有若干液体支管（22），所述液体支管（22）分别与冷凝管（14）的侧表面上端固定连接，所述液体支管（22）的一端安装有喷雾喷头（23），所述喷雾喷头（23）位于冷凝管（14）内部，所述液化CO2存储箱（15）内部下表面上安装有温度传感器（24），所述液化CO2存储箱（15）内部上表面一侧安装有液位传感器（25）。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备，其特征在于，所述冷却系统（2）包括氨气气液分离器（26）、氨气单机双级压缩机（27）、油气分离器（28）、氨气冷凝器（29）、氨气贮液器（30），所述氨气气液分离器（26）、氨气单机双级压缩机（27）、油气分离器（28）、氨气冷凝器（29）、氨气贮液器（30）依次通过管道进行连通。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳高效制冷设备，其特征在于，所述氨气气液分离器（26）与冷切液出管（8）固定连接，所述氨气贮液器（30）与冷却液进管（9）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备，其特征在于，所述过滤器（5）与高压气体进管（10）固定连接，所述蒸发器（3）与液化CO2排放管（16）固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备，其特征在于，所述液体进管（20）和液体出管（21）分别与二次冷凝箱（18）固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备，其特征在于，所述液化CO2存储箱（15）将液化的CO2保持在恒定的液位范围内。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备，其特征在于，所述冷凝管（14）由单螺旋盘管构成。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳高效制冷设备，其特征在于，所述冷凝器（6）外部设有保温壳（31）。
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