CN111137312A - 一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，包括压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和新风预冷器，所述压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和新风预冷器依次相连，所述新风预冷器包括第一制冷剂通道和第一空气通道，所述第一制冷剂通道的进口与所述蒸发器的出口相连，所述第一制冷剂通道的出口与所述压缩机的进口相连，所述第一空气通道的进口与室外新风通道相连。本发明采用新风预冷器对新风进行预冷，降低新风温度，降低空气制冷负荷，提高系统制冷量。
Description
技术领域
本发明属于制冷空调领域，具体涉及一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统。
背景技术
一般来说，空调装置安装在轨道交通车辆的顶部或前部，其主要作用是调节室内空气温度，创建一个舒适的室内小环境。用空气作为冷却介质的空调制冷系统工作原理：将室外的新风与室内回风在空调装置内以一定比例混合后，通过制冷系统的蒸发器(盘管)降温除湿后，送到室内。空调系统的关键部件是压缩机，压缩机功能主要是将吸入的低温低压的制冷剂气体压缩至高温高压的状态。由于液体不具备压缩特性，如有液体进入压缩机，将会影响其使用寿命，甚至导致压缩机损坏。如图1所示，为了保证压缩机运行安全，现有系统在压缩机吸气口前安装汽液分离器，防止压缩机带液运行。此时新风干球温度一般高于室内回风干球温度，因此，同样质量的空气，室外新风需要消耗更多的制冷功率，增大系统的制冷负荷。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，来解决传统空调制冷过程中制冷功率消耗大、压缩机容易吸入液相的问题。本发明采用的技术手段如下：
一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，包括压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和新风预冷器，所述压缩机依次与所述冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和新风预冷器相连，所述新风预冷器包括第一制冷剂通道和第一空气通道，所述第一制冷剂通道的进口与所述蒸发器的出口相连，所述第一制冷剂通道的出口与所述压缩机的进口相连，所述第一空气通道的进口与室外新风通道相连。
优选地，所述蒸发器包括第二制冷剂通道和第二空气通道，所述第二制冷剂通道的出口与所述第一制冷剂通道的进口相连，所述第一空气通道的出口新风和室内回风混合后，经所述第二空气通道的进口进入所述蒸发器。
优选地，所述压缩机的进口和所述新风预冷器的出口之间的管路上设有温度传感器和压力传感器。
优选地，还包括冷凝风机和蒸发风机，所述冷凝风机与所述冷凝器相连，所述蒸发风机与所述蒸发器相连。
优选地，所述冷凝器和蒸发器的面积比为1：(0.5-0.6)。
与现有技术比较，本发明所述的一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，有益效果如下：
1、采用新风预冷器对新风进行预冷，降低新风温度，降低空气制冷负荷，提高系统制冷量；
2、采用新风预冷器代替汽液分离器，在降低制冷负荷的前提下，无需进行气液分离，并且不增加系统整体部件数量；
3、蒸发器出口的制冷剂与新风进行换热，能够提高制冷剂的过热度，保证压缩机运行安全。
附图说明
图1是现有制冷空调的原理示意图；
图2是本发明的整体工作原理示意图；
图中，1、压缩机；2、冷凝器；3、干燥过滤器；4、膨胀阀；5、蒸发器；6、汽液分离器；7、冷凝风机；8、蒸发风机；9、室内回风；10、新风预冷器；11、室外新风；12、预冷新风；13、温度传感器；14、压力传感器。
具体实施方式
如图2所示，一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，包括压缩机1、冷凝器2、干燥过滤器3、膨胀阀4、蒸发器5和新风预冷器10，压缩机1依次与冷凝器2、干燥过滤器3、膨胀阀4、蒸发器5和新风预冷器10相连。新风预冷器10包括第一制冷剂通道和第一空气通道，蒸发器5包括第二制冷剂通道和第二空气通道，制冷剂在第一制冷剂通道和第二制冷剂通道内流动，换热气体在第一空气通道和第二空气通道内流动。第一制冷剂通道的进口与第二制冷剂通道的出口相连，第一制冷剂通道的出口与压缩机1的进口相连，第二制冷剂通道的进口与膨胀阀4相连。第一空气通道的进口与室外新风11管路相连，从第一空气通道的出口出来的预冷新风12和室内回风9混合后，一齐进入第二空气通道内。
进一步地，新风预冷器10的结构形式需满足新风空气与制冷剂之间能进行充分换热，新风预冷器10的换热量是根据制冷剂侧与空气侧温差及空气与制冷剂流量进行匹配计算后确定。新风预冷器10的主要换热方式：第一制冷剂通道内的制冷剂和第一空气通道内的室外新风换热，换热器形式可以采用常见的管翅式换热器等。
制冷剂在蒸发器5中与室内气体进行热量交换后，会吸收室内气体的热量，此时制冷剂中会产生部分液相组分。制冷系统中需要除去这部分液相组份，防止其进入压缩机1内造成腐蚀氧化压缩机、降低压缩机效率等问题。通过在蒸发器5和压缩机1之间设置新风预冷器10，蒸发器5排出的制冷剂经新风预冷器10后，制冷剂被室外新风11加热，从而除去含有的液相组分。同时室外新风11经新风预冷器10降温后，与室内回风9混合，一齐进入蒸发器5进行降温处理。此过程中，室外新风11经过两次降温处理，既充分利用了蒸发器5的出口制冷剂进行一次降温，还降低了进入蒸发器5的新风温度，减少了蒸发器5的工作热负荷。
进一步地，压缩机1的进气口与第一制冷剂通道的出口之间的管路上设有温度传感器13和压力传感器14，可以确定压缩机1的进口气体的温度数值和压力数值，从而计算出制冷剂的过热度。对于压缩机而言，为了保证压缩机的安全运转，防止产生液击现象，要求吸气温度比蒸发温度高一点，即制冷剂应具有一定的过热度。只有保证过热度在合适的范围内，制冷系统才能达到最大冷量，同时不会引起湿冲程。本装置通过增加温度传感器13及压力传感器14，可以及时监控进入压缩机1的制冷剂的过热度，避免压缩机1液击，同时可通过调节膨胀阀4的开启度来实现对过热度大小的合理调节。
进一步地，冷凝器2与冷凝风机7相连，蒸发器5与蒸发风机8相连。通过冷凝风机7和蒸发风机8分别控制冷凝器2和蒸发器5的进出风流量，从而配合调节空调整体的制冷效果。
进一步地，本发明所述制冷系统中冷凝器2和蒸发器5的面积比为1：(0.5-0.6)。相较于传统制冷系统设置气液分离器的形式，本制冷系统中制冷剂通过新风预冷器10后，制冷剂温度相对较高，会对压缩机1出口制冷剂温度产生影响，导致进入冷凝器2的制冷剂温度相对较高。因此设置新风预冷器10的同时，需要适当增加冷凝器2的面积，提高冷凝器2的冷凝效率，以提高冷凝器2出口制冷剂的过冷度，保证制冷剂能被降至足够低的温度，从而满足制冷系统整体的制冷需求。
进一步地，本发明适合于使用R134a、R407C、R744等作为制冷剂的轨道车辆空调。
本发明取消了传统空调制冷过程中的汽液分离器6，并在压缩机1和蒸发器5之间增加新风预冷器10，利用新风预冷器10使得由蒸发器5出来的较低温制冷剂和较高温室外新风11换热。一方面对较低温制冷剂进行加热，除去了其中的液相组份，提高了制冷剂的过热度，避免带有液相组份的低温制冷剂直接进入压缩机1，从而导致压缩机1故障；另一方面对较高温室外新风11进行预冷降温，即对进入蒸发器5的气体降温，降低了蒸发器5的空气制冷负荷，提高制冷系统的整体制冷量。同时，本发明只需在现有制冷系统基础上稍加改装即可，不增加系统整体部件数量，安装便捷。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，其特征在于：包括压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和新风预冷器，所述压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和新风预冷器依次相连，所述新风预冷器包括第一制冷剂通道和第一空气通道，所述第一制冷剂通道的进口与所述蒸发器的出口相连，所述第一制冷剂通道的出口与所述压缩机的进口相连，所述第一空气通道的进口与室外新风通道相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，其特征在于：所述蒸发器包括第二制冷剂通道和第二空气通道，所述第二制冷剂通道的出口与所述第一制冷剂通道的进口相连，所述第一空气通道的出口新风和室内回风混合后，经所述第二空气通道的进口进入所述蒸发器。
3.根据权利要求2所述的一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，其特征在于：所述压缩机的进口和所述新风预冷器的出口之间的管路上设有温度传感器和压力传感器。
4.根据权利要求3所述的一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，其特征在于：还包括冷凝风机和蒸发风机，所述冷凝风机与所述冷凝器相连，所述蒸发风机与所述蒸发器相连。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种具有新风预冷功能的轨道车辆制冷系统，其特征在于：所述冷凝器和蒸发器的面积比为1：(0.5-0.6)。
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