CN112050490A

CN112050490A - 一种蒸发冷离心式冷水机组

Info

Publication number: CN112050490A
Application number: CN202011026993.1A
Authority: CN
Inventors: 章立标; 罗毅; 杭炳炳
Original assignee: Zhejiang King Co ltd
Current assignee: Zhejiang King Co ltd
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2020-12-08

Abstract

本发明公开了一种蒸发冷离心式冷水机组，包括蒸发器、多级离心式压缩机、蒸发式冷凝器、分别与蒸发式冷凝器和多级离心式压缩机相连的排气管路、设于所述排气管路上的止回阀、经济器、储液器、主节流阀、两端分别与经济器和所述主节流阀相连的高压过冷管路、旁接在所述高压过冷管路上的辅节流管、设于所述辅节流管上的辅节流阀、旁接在所述多级离心式压缩机排气口和止回阀上的热器旁通管路、设于所述热器旁通管路上的热器旁通阀、旁接在所述高压过冷管路上的冷却管路；本发明通过配置经济器和多级离心压缩机中压补气管路，实现对高压液体的深度过冷，从而有效提高机组制冷量和制冷能效。

Description

一种蒸发冷离心式冷水机组

技术领域

本发明属于制冷机械技术领域，尤其是涉及一种蒸发冷离心式冷水机组。

背景技术

在中央空调领域，蒸发冷却是一种新型的冷却方式：同时以循环水和空气作为冷却介质，主要利用循环水的液-汽相变潜热将高温高压的制冷剂气体冷凝为高温液体，具有传热效率高、冷凝温度低、制冷能效高等特点。

与传统水冷方式相比，蒸发冷机组无需冷却塔、冷却水泵及专用空调机房，减少了冷却水中间换热环节，制冷剂的冷凝热量直接排放给空气和水，故可有效降低机组冷凝温度以提高机组的制冷性能系数。同时，由于机组自带冷却系统，还克服了压缩机与冷却塔、冷却水泵之间联动性差，压缩机卸载或停机时冷却塔和冷却水泵仍满载运行导致空调系统运行效率低等缺陷。

与风冷方式相比，克服了传统风冷冷凝器传热系数低、体积大、冷凝温度高、制冷能效低等缺陷，机组制冷能效一般比风冷可提高65%左右。

在制冷空调行业，蒸发冷螺杆式冷水机组相对较为普遍，但由于螺杆式制冷压缩机的等熵效率比离心式制冷压缩机低10%～15%，故整机的制冷性能系数相对较低，且冷凝温度降低时对制冷能效的提升幅度没有离心压缩机更为明显。

广东申菱环境系统股份有限公司提出一种蒸发冷凝无油冷热水机组及其控制方法(CN 106440504 A)，因常规离心式冷水机组一般通过降低机组冷凝温度设计值，或提高蒸发温度设计值来提高制冷能效。由于该专利冷凝器部分采用铜翅片式换热器和蛇型管换热器相组合方式，铜翅片式换热器中的高温高压气体制冷剂与流经蛇型管换热器的高温热湿空气再进行换热，故当冷凝温度设计值与进风湿球温度之间的温差低于12℃时，铜翅片式换热器事实上几乎仅能用于压缩机排出的高温高压气体制冷剂的过热蒸汽段的预冷，换热量仅占总冷凝热量的6%～10%左右，作用有限，但因气流经过翅片式换热器存在空气阻力，风机功耗则反而增加，故机组制冷能效不高。同时，该机组制冷系统设计上未能充分利用多级离心式压缩机叶轮间的补气口来进行补气增焓回路设计，以对高压液体进行深度过冷设计从而显著提高机组的制冷量和制冷能效。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种高制冷量和高制冷能效的蒸发冷离心式冷水机组。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种蒸发冷离心式冷水机组，包括蒸发器、多级离心式压缩机、两端分别与所述蒸发器和所述多级离心式压缩机相连的吸气管路、蒸发式冷凝器、分别与蒸发式冷凝器和多级离心式压缩机相连的排气管路、设于所述排气管路上的止回阀、经济器、分别与蒸发式冷凝器和经济器相连的高压液体管路、储液器、主节流阀、两端分别与经济器和所述主节流阀相连的高压过冷管路、旁接在所述高压过冷管路上的辅节流管、设于所述辅节流管上的辅节流阀、旁接在所述多级离心式压缩机排气口和止回阀上的热器旁通管路、设于所述热器旁通管路上的热器旁通阀、旁接在所述高压过冷管路上的冷却管路；其特征在于：所述蒸发冷离心式冷水机组还包括与经济器和多级离心压缩机相连的补气管路；所述储液器设于高压液体管路上；所述主节流阀还与所述蒸发器相连通；所述辅节流阀出口接至所述经济器上；所述热器旁通阀的出口接至所述蒸发器筒体或所述吸气管路；所述冷却管路一端与所述多级离心压缩机相连通,其中将高压过冷液体引入变频器等发热部件，或多级离心压缩机内部的发热部件，以冷却发热部件。本机组采用了多级压缩技术、中压补气增焓技术、高压液体深度过冷增效技术。

进一步的，所述经济器采用板式换热器。

蒸发式冷凝器不同于常规风冷翅片式冷凝器或水冷壳管式冷凝器，它同时以空气和水作为冷却介质，主要利用换热器外表面循环水的相变蒸发，将换热器内高温高压制冷剂气体冷凝为高压液体的新型高效冷凝器，水蒸汽则被空气排走。

多级离心式压缩机的类型可采用磁悬浮变频离心式压缩机、气悬浮变频离心式压缩机、变频直驱离心式压缩机及齿轮增速离心式压缩机，叶轮数量为二个或者三个。叶轮数量为两个时，低温低压气体经第一级叶轮压缩后的变成高压气体，再经扩压器进入第二级叶轮的吸入口；叶轮数量为三个时，低温低压气体经第一级叶轮压缩压力提高后的排气经扩压器进入第二级叶轮的吸入口，经第二级叶轮压缩后压力继续提高后的排气经扩压器后则进入第三级叶轮被继续压缩，补气口一般位于第二级叶轮或第三级叶轮的吸入口。

进一步地，蒸发器的类型可以为满液式蒸发器、降膜式蒸发器、干式蒸发器，或其它形式蒸发器；蒸发式冷凝器的换热器类型可以为板片式、盘管式、板管式，或其它类型；主节流阀、辅节流阀的类型可以为电子膨胀阀、电动蝶阀、电动球阀、热力膨胀阀、固定或可变孔板，或上述类型的组合形式。

经济器与多级离心式压缩机补气口之间设置了补气管路，以将经济器辅路出口的中压气体引入多级离心式压缩机的补气口，使这些气体直接被吸入到多级离心式压缩机的第二级或第三级叶轮的吸入口进行压缩。

综上所述，本发明具有以下优点：通过配置经济器和多级离心压缩机中压补气管路，实现对高压液体的深度过冷，从而有效提高机组制冷量和制冷能效。

附图说明

图1为本发明的回路示意图。

具体实施方式

为了使技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，一种蒸发冷离心式冷水机组，包括蒸发器1、多级离心式压缩机11、吸气管路111、蒸发式冷凝器12、排气管路121、止回阀122、经济器2、高压液体管路13、储液器131、主节流阀132、高压过冷管路133、辅节流管141、辅节流阀142、热器旁通管路123、热器旁通阀124、冷却管路15、补气管路16；吸气管路111两端分别与所述蒸发器1和所述多级离心式压缩机11相连,排气管路121分别与蒸发式冷凝器12和多级离心式压缩机11相连,止回阀122设于所述排气管路121上,高压液体管路13分别与蒸发式冷凝器12和经济器2相连,高压过冷管路133两端分别与经济器2和所述主节流阀132相连,辅节流管141旁接在所述高压过冷管路133上,辅节流阀142设于所述辅节流管141上,热器旁通管路123旁接在所述多级离心式压缩机11排气口和止回阀122上,热器旁通阀124设于所述热器旁通管路123上,冷却管路15旁接在所述高压过冷管路133上,补气管路16经济器2和多级离心压缩机相连；所述储液器131设于高压液体管路13上；所述主节流阀132还与所述蒸发器1相连通；所述辅节流阀142出口接至所述经济器2上；所述热器旁通阀124的出口接至所述蒸发器1筒体或所述吸气管路111；所述冷却管路15一端与所述多级离心压缩机相连通。

具体工作过程如下：

从蒸发器1出来的低温低压气态制冷剂经过吸气管路111进入多级离心式压缩机11，被多级离心式压缩机11压缩成高温高压气态制冷剂，之后经过止回阀122和排气管路121进入蒸发式冷凝器12。

蒸发式冷凝器12内部设置了淋水装置和风机，循环水滴淋到蒸发式冷凝器12换热器的外部，与换热器内部的前述高温高压气态制冷剂进行热交换，吸收高温高压气态制冷剂在冷凝过程中所释放的大量热量后蒸发为水蒸汽，继而被风机排入大气环境中，高温高压气态制冷剂则被冷凝为高压液体，高压液体经高压液体管路13进入储液器131，再进入经济器2中。在经济器2内，被换气板内的中温中压的制冷剂液体冷却为高压过冷液体再通过高压过冷管路133进入主节流阀132膨被节流降压为低温低压气液制冷剂。

从主节流阀132出来的低温低压气液制冷剂进入蒸发器1，与温度相对较高的载冷剂进行换热，吸收载冷剂热量将载冷剂进行降温冷却后蒸发为低温低压气体，之后再经吸气管路111被吸入多级离心式压缩机11，重新被压缩为高温高压气态制冷剂，如此反复进行制冷循环运行。

从高压过冷管路133中引支路将部分高压过冷液体进入辅节流阀142，被节流降压为中温中压气液制冷剂后再进入经济器2的第一通口23中，吸收主侧的高压过冷液体热量后蒸发为中压气体，之后中第二通口24中出来经补气管路16进入多级离心式压缩机11中压腔。

同时，从高压过冷管路133中引冷却管路15将少量高压过冷液体引入多级离心式压缩机11，通过内部流量控制阀件相变为中温中压或低温低压(取决于压缩机内部结构设计）的气液混合制冷剂，以冷却压缩机电机，也可将该高压过冷液体用来冷却变频器等发热部件。

在运行过程中，当多级离心式压缩机11转速过低或者压比过大时，开启热气旁通阀，通过热气旁通管路将多级离心式压缩机11排出的高温高压气态制冷剂排入压力较低的蒸发器1内，避免压缩机发生喘振等异常情况。

由于制冷系统设计上采用了多级压缩及补气增焓技术，通过经济器2及对多级离心式压缩机11的中压补气，可实现主节流阀132前的高压液体的深度过冷，降低进入蒸发器1的低温低压气液制冷剂的干度和焓值，从而有效提高机组的制冷量和制冷能效。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种蒸发冷离心式冷水机组，其特征在于：包括蒸发器（1）、多级离心式压缩机（11）、两端分别与所述蒸发器（1）和所述多级离心式压缩机（11）相连的吸气管路（111）、蒸发式冷凝器（12）、分别与蒸发式冷凝器（12）和多级离心式压缩机（11）相连的排气管路（121）、设于所述排气管路（121）上的止回阀（122）、经济器（2）、分别与蒸发式冷凝器（12）和经济器（2）相连的高压液体管路（13）、储液器（131）、主节流阀（132）、两端分别与经济器（2）和所述主节流阀（132）相连的高压过冷管路（133）、旁接在所述高压过冷管路（133）上的辅节流管（141）、设于所述辅节流管（141）上的辅节流阀（142）、旁接在所述多级离心式压缩机（11）排气口和止回阀（122）上的热器旁通管路（123）、设于所述热器旁通管路（123）上的热器旁通阀（124）、旁接在所述高压过冷管路（133）上的冷却管路（15）及与经济器（2）和多级离心压缩机相连的补气管路（16）。

2.根据权利要求1所述的蒸发冷离心式冷水机组，其特征在于：蒸发器（1）的低温低压气态制冷剂经过吸气管路（111）进入多级离心式压缩机（11），由多级离心式压缩机（11）压缩成高温高压气态制冷剂，之后经过止回阀（122）和排气管路（121）进入蒸发式冷凝器（12）；高温高压气态制冷剂被冷凝为高压液体，高压液体经高压液体管路（13）进入储液器（131），再进入经济器（2），在经济器（2）内，被换气板内的中温中压的制冷剂液体冷却为高压过冷液体再通过高压过冷管路（133）进入主节流阀（132）膨被节流降压为低温低压气液制冷剂。

3.根据权利要求2所述的蒸发冷离心式冷水机组，其特征在于：高压过冷管路（133）将部分高压过冷液体引入辅节流阀（142），被节流降压为中温中压气液制冷剂后再进入经济器（2）的第一通口（23）中，吸收主侧的高压过冷液体热量后蒸发为中压气体，之后中第二通口（24）中出来经补气管路（16）进入多级离心式压缩机（11）。

4.根据权利要求1所述的蒸发冷离心式冷水机组，其特征在于：所述储液器（131）设于高压液体管路（13）上，所述主节流阀（132）与所述蒸发器（1）相连通。

5.根据权利要求1所述的蒸发冷离心式冷水机组，其特征在于：所述辅节流阀（142）出口接至所述经济器（2）上；所述热器旁通阀（124）的出口接至所述蒸发器（1）筒体或所述吸气管路（111）。

6.根据权利要求1所述的蒸发冷离心式冷水机组，其特征在于：所述冷却管路（15）一端与所述多级离心压缩机相连通。

7.根据权利要求1所述的蒸发冷离心式冷水机组，其特征在于：所述经济器（2）采用板式换热器。