CN111874254A - 蓄冷恒温液冷机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄冷恒温液冷机组，包括制冷系统、冷却系统和恒温蓄冷箱；所述制冷系统包括构成循环回路的压缩机、冷凝器、水冷蒸发器和气液分离器；所述冷却系统包括构成循环回路的储液箱、水冷换热器和机内输送系统；所述水冷蒸发器与水冷换热器设计为一体，交错排列放置于装满蓄冷液的所述恒温蓄冷箱中；本发明结构紧凑、合理，操作方便，压缩机组在制冷过程中释放大量多余冷量，由蓄冷液吸收多余的冷量后，将飞机需要的冷量由冷却液输入到飞机系统，无冷量浪费，以达到节能高效且控温精准的目的，满足飞机保障用液冷状况下的需求，确保液冷温度稳定可控，节省能源消耗、灵活性高，稳定性强。

Description

蓄冷恒温液冷机组
技术领域
本发明涉及蓄冷式空调技术领域，尤其是一种蓄冷恒温液冷机组。
背景技术
军用任务型飞机，包括运输机、侦察机、预警机、干扰机、电子对抗机等，内部有人员执行操作、调试等工作任务，累计飞行一定时间后，需要进行日常保养维护、定期检查和修理，飞机在进行维护维修，或试飞调试工作时，飞机自身环控系统停止工作，通风散热系统也关闭，但飞机处于机场开阔地带，夏季受强烈的太阳辐射和地面反射，造成机舱内温室效应，使飞机内部温度异常高；冬季则随环境温度影响而异常低；工作时飞机内大量先进自动电子控制系统的应用，以及电子设备元件都会产生大量的热，若不带走这些热量，会导致飞机局部区域如电子舱等的温度偏高，影响航电系统的正常工作，甚至影响飞行安全；同时，较高的飞机内部温度，也不便于机务人员进入开展机务保障工作。因此，需要外部空调设备对机舱内进行温度调节。
部份特种飞机加装了大功率电子设备，发热原件的热流密度非常大，采用常规的强迫空气冷却的空调方式已不能满足电子设备的散热要求，而流体冷却系统能解决电子设备热环境的限制，因此，任务系统中电子设备冷却通常采用流体冷却制冷方式。
由此对地面保障设备提出了新的要求，增加液冷系统，液冷系统供液温度要求为15度左右，冬天与夏天需求温度一致。现有技术中，通常采用独立型式飞机地面液冷机组，机组液冷需求流量根据不同机型而有所不同，大数机组采用旁通阀控制流量，由于压缩机系统制冷量是稳定的，部份经冷却后的冷却液经过旁通又回到压缩机，部份冷却液再由电加热器通过调节器进行升温达到需求温度后进入飞机循环，导致温度调节系统难度相当大，不仅造成冷量浪费，而且使用过程中不能确保温度保持长期稳定。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的蓄冷恒温液冷机组，从而解决温度调节难度大，造成冷量浪费，无法确保温度保持长期稳定的技术问题。
本发明所采用的技术方案如下：
一种蓄冷恒温液冷机组，包括制冷系统、冷却系统和恒温蓄冷箱；所述制冷系统包括构成循环回路的压缩机、冷凝器、水冷蒸发器和气液分离器；所述冷却系统包括构成循环回路的储液箱、水冷换热器和机内输送系统；所述水冷蒸发器与水冷换热器设计为一体，交错排列放置于装满蓄冷液的所述恒温蓄冷箱中；恒温蓄冷箱的结构为：包括蓄冷箱体，所述蓄冷箱体内安装有蓄放冷换热器，蓄放冷换热器置于填充在蓄冷箱体内的蓄冷介质中，所述蓄放冷换热器为管片式换热器，其结构包括多根内螺纹铜管，所述内螺纹铜管的排布形式为：作为所述水冷蒸发器的制冷蒸发换热管及作为所述水冷换热器的载冷剂换热管间隔均匀排布，内螺纹铜管上沿其长度方向套设有若干均匀排列的亲水铝箔翅片。
作为上述技术方案的进一步改进：
多列制冷蒸发换热管沿蓄冷箱体的宽度方向均匀排列，相邻两列制冷蒸发换热管之间设有一列载冷剂换热管；每列制冷蒸发换热管包括一根沿蓄冷箱体的高度方向呈S形往复折弯的管，每列载冷剂换热管包括一根沿蓄冷箱体的高度方向呈S形往复折弯的管，且多列制冷蒸发换热管之间并联连接，多列载冷剂换热管之间并联连接。
每列制冷蒸发换热管和与之相邻的载冷剂换热管之间高度方向上错位排列。
还包括制冷剂总进水管和制冷剂总回水管，制冷剂总进水管一端与冷凝器的制冷剂出口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列制冷蒸发换热管的进口连接，制冷剂总回水管一端与气液分离器的入口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列制冷蒸发换热管的出口连接；还包括载冷剂总进水管和载冷剂总出水管，载冷剂总进水管一端通过连接管路与储液箱出口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列载冷剂换热管的进口连接，载冷剂总出水管一端与机内输送系统的入口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列载冷剂换热管的出口连接。
机内输送系统的结构为：包括依次连接的输入管道、机载系统和输出管道；输入管道入口与载冷剂总出水管出口连接，输入管道上设有管道式加热器、流量计、传感器、第一手阀和单向阀，输出管道的出口与储液箱入口连接，输出管道上设有电磁阀和第二手阀。
输出管道与载冷剂总出水管之间设有一旁通管，旁通管上设有节流阀。
位于载冷剂总进水管与储液箱出口之间的连接管路上安装有水泵和过滤器，过滤器上并联连接有压差开关。
所述蓄冷箱体采用不锈钢折弯焊接而成，四周与底部全部满焊，顶部盖板可拆卸，采用紧固件固定，蓄冷箱体上设有放液阀及液位计，蓄冷箱体的外表面上设有保温板。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，压缩机组在制冷过程中释放大量多余冷量，由蓄冷液吸收多余的冷量后，将飞机需要的冷量由冷却液输入到飞机系统，无冷量浪费，以达到节能高效且控温精准的目的，满足飞机保障用液冷状况下的需求，确保液冷温度稳定可控，节省能源消耗、灵活性高，稳定性强。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图2为本发明恒温蓄冷箱的立体结构示意图。
图3为本发明蓄放冷换热器的立体结构示意图。
图4为图3的左视图。
图5为图3的右视图。
图6为本发明机内输送系统的结构原理示意图。
其中：1、冷凝器；2、压缩机；3、水泵；4、储液箱；5、恒温蓄冷箱；6、输出管道；7、旁通管；8、压差开关；9、过滤器；10、机载系统；11、第二手阀；12、电磁阀；13、单向阀；14、气液分离器；15、机内输送系统；16、第一手阀；17、传感器；18、流量计；19、管道式加热器；20、节流阀；21、输入管道；51、保温板；52、蓄冷箱体；53、制冷剂总回水管；54、制冷剂总进水管；55、载冷剂总出水管；56、载冷剂总进水管；57、蓄放冷换热器；58、液位计；571、制冷蒸发换热管；572、载冷剂换热管；573、亲水铝箔翅片。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图5所示，本实施例的蓄冷恒温液冷机组，包括制冷系统、冷却系统和恒温蓄冷箱5；制冷系统包括构成循环回路的压缩机2、冷凝器1、水冷蒸发器和气液分离器14；冷却系统包括构成循环回路的储液箱4、水冷换热器和机内输送系统15；水冷蒸发器与水冷换热器设计为一体，交错排列放置于装满蓄冷液的恒温蓄冷箱5中；恒温蓄冷箱5的结构为：包括蓄冷箱体52，蓄冷箱体52内安装有蓄放冷换热器57，蓄放冷换热器57置于填充在蓄冷箱体52内的蓄冷介质中，蓄放冷换热器57为管片式换热器，其结构包括多组内螺纹铜管，内螺纹铜管的排布形式为：作为水冷蒸发器的制冷蒸发换热管571及作为水冷换热器的载冷剂换热管572间隔均匀排布，内螺纹铜管上沿其长度方向套设有若干均匀排列的亲水铝箔翅片573。
多列制冷蒸发换热管571沿蓄冷箱体52的宽度方向均匀排列，相邻两列制冷蒸发换热管571之间设有一列载冷剂换热管572；每列制冷蒸发换热管571包括一根沿蓄冷箱体52的高度方向呈S形往复折弯的管，每列载冷剂换热管572包括一根沿蓄冷箱体52的高度方向呈S形往复折弯的管，且多列制冷蒸发换热管571之间并联连接，多列载冷剂换热管572之间并联连接。
每列制冷蒸发换热管571和与之相邻的载冷剂换热管572之间高度方向上错位排列。
还包括制冷剂总进水管54和制冷剂总回水管53，制冷剂总进水管54一端与冷凝器1的制冷剂出口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列制冷蒸发换热管571的进口连接，制冷剂总回水管53一端与气液分离器14的入口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列制冷蒸发换热管571的出口连接；还包括载冷剂总进水管56和载冷剂总出水管55，载冷剂总进水管56一端通过连接管路与储液箱4出口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列载冷剂换热管572的进口连接，载冷剂总出水管55一端与机内输送系统15的入口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列载冷剂换热管572的出口连接。
如图6所示，机内输送系统15的结构为：包括依次连接的输入管道21、机载系统10和输出管道6；输入管道21入口与载冷剂总出水管55出口连接，输入管道21上设有管道式加热器19、流量计18、传感器17、第一手阀16和单向阀13，输出管道6的出口与储液箱4入口连接，输出管道6上设有电磁阀12和第二手阀11。
输出管道6与载冷剂总出水管55之间设有一旁通管7，旁通管7上设有节流阀20。
位于载冷剂总进水管56与储液箱4出口之间的连接管路上安装有水泵3和过滤器9，过滤器9上并联连接有压差开关8。
蓄冷箱体52采用不锈钢折弯焊接而成，四周与底部全部满焊，顶部盖板可拆卸，采用紧固件固定，蓄冷箱体52上设有放液阀及液位计58，蓄冷箱体52的外表面上设有保温板51。
本发明的工作原理：
本发明机组采用一套压缩机组提供冷量来源，采用三通道蓄冷恒温箱进行恒温，利用三通道蓄冷恒温箱5其中一个通道内(制冷蒸发换热管571)介质为制冷剂，第二个通道(载冷剂换热管572)介质为冷却液(载冷剂)，第三个通道即可为固定容器(蓄冷箱体)，内部介质为蓄冷液，储液箱4中储存的是补充用载冷剂(冷却液)。
蓄冷液通过相态变化进行冷量收放，相变温度状态点可调，经过三种质量互相传递热量，能保证冷却液输出温度可控。
压缩机组在制冷过程中释放大量的冷量，由蓄冷液吸收多余的冷量后，将飞机需要的冷量由冷却液输入到飞机系统，无冷量浪费，以达到节能高效且控温精准的目的。
机组运行时，制冷系统与冷却液系统同时工作，制冷系统的水冷蒸发器(制冷蒸发换热管571)与冷却液系统的水冷换热器(制冷蒸发换热管571)设计为一体，交错排列放置于装满蓄冷液的蓄冷恒温箱5中，通过蓄冷液进行热量交换，多余的冷量被蓄冷液吸收，输出稳定的恒温的冷却液至飞机内部。
在蓄冷箱的冷量蓄满后，压缩机组自动停止，冷却系统继续运行，蓄冷箱开始释放冷量，直至冷量释放完成后重新启动压缩机组制冷，不断循环。
冷却系统中的管道式加热器主要用于环境温度低情况下的加热。
具体实施时，制冷系统中压缩机、冷凝器、水冷蒸发器、气液分离器主要部件外，还包括干燥过滤器、膨胀阀及系统管路等组成，主要为机组提供制冷量；冷却系统除了储液箱、水泵、流体过滤器、水冷换热器，还包括加热器、节流阀、流量计、阀门及系统管路等构成，主要作用为利用冷却液传热冷却飞机内部电子部件；还包括控制系统：包括断路器、接触器、中央控制器、继电器及电源线等，主要作用为控制各主要部件的启动与调节。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种蓄冷恒温液冷机组，其特征在于：包括制冷系统、冷却系统和恒温蓄冷箱(5)；所述制冷系统包括构成循环回路的压缩机(2)、冷凝器(1)、水冷蒸发器和气液分离器(14)；所述冷却系统包括构成循环回路的储液箱(4)、水冷换热器和机内输送系统(15)；所述水冷蒸发器与水冷换热器设计为一体，交错排列放置于装满蓄冷液的所述恒温蓄冷箱(5)中；
恒温蓄冷箱(5)的结构为：包括蓄冷箱体(52)，所述蓄冷箱体(52)内安装有蓄放冷换热器(57)，蓄放冷换热器(57)置于填充在蓄冷箱体(52)内的蓄冷介质中，所述蓄放冷换热器(57)为管片式换热器，其结构包括多根内螺纹铜管，所述内螺纹铜管的排布形式为：作为所述水冷蒸发器的制冷蒸发换热管(571)及作为所述水冷换热器的载冷剂换热管(572)间隔均匀排布，内螺纹铜管上沿其长度方向套设有若干均匀排列的亲水铝箔翅片(573)。
2.如权利要求1所述的蓄冷恒温液冷机组，其特征在于：多列制冷蒸发换热管(571)沿蓄冷箱体(52)的宽度方向均匀排列，相邻两列制冷蒸发换热管(571)之间设有一列载冷剂换热管(572)；每列制冷蒸发换热管(571)包括一根沿蓄冷箱体(52)的高度方向呈S形往复折弯的管，每列载冷剂换热管(572)包括一根沿蓄冷箱体(52)的高度方向呈S形往复折弯的管，且多列制冷蒸发换热管(571)之间并联连接，多列载冷剂换热管(572)之间并联连接。
3.如权利要求2所述的蓄冷恒温液冷机组，其特征在于：每列制冷蒸发换热管(571)和与之相邻的载冷剂换热管(572)之间高度方向上错位排列。
4.如权利要求2所述的蓄冷恒温液冷机组，其特征在于：还包括制冷剂总进水管(54)和制冷剂总回水管(53)，制冷剂总进水管(54)一端与冷凝器(1)的制冷剂出口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列制冷蒸发换热管(571)的进口连接，制冷剂总回水管(53)一端与气液分离器(14)的入口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列制冷蒸发换热管(571)的出口连接；还包括载冷剂总进水管(56)和载冷剂总出水管(55)，载冷剂总进水管(56)一端通过连接管路与储液箱(4)出口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列载冷剂换热管(572)的进口连接，载冷剂总出水管(55)一端与机内输送系统(15)的入口连接，另一端通过与其并联连接的分支管和每列载冷剂换热管(572)的出口连接。
5.如权利要求4所述的蓄冷恒温液冷机组，其特征在于：机内输送系统(15)的结构为：包括依次连接的输入管道(21)、机载系统(10)和输出管道(6)；输入管道(21)入口与载冷剂总出水管(55)出口连接，输入管道(21)上设有管道式加热器(19)、流量计(18)、传感器(17)、第一手阀(16)和单向阀(13)，输出管道(6)的出口与储液箱(4)入口连接，输出管道(6)上设有电磁阀(12)和第二手阀(11)。
6.如权利要求5所述的蓄冷恒温液冷机组，其特征在于：输出管道(6)与载冷剂总出水管(55)之间设有一旁通管(7)，旁通管(7)上设有节流阀(20)。
7.如权利要求4所述的蓄冷恒温液冷机组，其特征在于：位于载冷剂总进水管(56)与储液箱(4)出口之间的连接管路上安装有水泵(3)和过滤器(9)，过滤器(9)上并联连接有压差开关(8)。
8.如权利要求1所述的蓄冷恒温液冷机组，其特征在于：所述蓄冷箱体(52)采用不锈钢折弯焊接而成，四周与底部全部满焊，顶部盖板可拆卸，采用紧固件固定，蓄冷箱体(52)上设有放液阀及液位计(58)，蓄冷箱体(52)的外表面上设有保温板(51)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115962587A (zh) * 2023-03-16 2023-04-14 安徽普泛能源技术有限公司 一种增大载冷剂循环量的蒸发器组件及其制冷循环系统

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