CN113218099A - 一种利用冷媒进行热回收或融霜的气体处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用冷媒进行热回收或融霜的气体处理方法，通过采用高压冷媒热流体过冷回收冷却后空气的冷量，同时通过冷媒换向实现两个换热器的交替融霜，从而可以除湿全程不停机。与空气/空气回热相比，后者只是对空气进行预冷，当采用多级冷媒冷却除湿过程时，空气预冷只是减少了蒸发温度高的冷媒压缩循环系统的负荷，未减少蒸发温度低的冷媒压缩系统的循环负荷，而采用本发明的高压冷媒热流体过冷回收冷却后空气的冷量可以增加蒸发温度低的冷媒压缩系统的冷量和COP。本发明还同时提供了用冷媒进行热回收或融霜的气体处理系统，系统具有简单可靠，体积小，成本低，能效高等优点，可广泛应用于各种除湿机，制水机及干燥机等。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用冷媒循环进行回热或融霜的除湿制冷过程和系统，即涉及一种利用冷媒进行热回收或融霜的气体处理方法及系统。
背景技术
用于空气处理、制水及干燥的制冷除湿过程往往需要回热过程，获得所需要的干热空气，同时回收冷却后的空气的冷量，常规的回热过程采用空气/空气回热过程，由于空气/空气回热器体积大及空气流道尺寸大，导致系统不易布置，体积大。同时增加气体的阻力。另外，除湿过程中往往会产霜，导致除湿中断停机。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种利用冷媒进行热回收或融霜的气体处理方法及其系统，通过利用冷媒循环的回热过程，只需要增加翅片管换热器，其结构与第一换热器相同，相当于增加第一换热器的排数，所以体积基本不会增加或增加有限。
本发明采用的技术方案是：
一种利用冷媒进行热回收或融霜的气体处理方法，将所述气体依次与第一换热器和第二换热器进行换热，实现气体的制冷或制冷除湿。所述第一换热器和第二换热器通过冷媒循环提供冷量或热量。冷媒循环具体为：
压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入第二换热器与气体换热被冷却，被冷却后经节流机构进入第一换热器与气体换热蒸发，从第一换热器流出的冷媒气体再进入压缩机压缩完成循环。此时，气体先被第一换热器冷却实现制冷或制冷除湿，再被第二换热器加热实现热回收。
或压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入第一换热器对第一换热器融霜，从第一换热器流出的冷媒再经节流机构进入第二换热器与气体换热被加热，被加热后的冷媒进入压缩机压缩完成循环。此时，气体经过第一换热器后，再被第二换热器冷却实现气体制冷。通过冷媒换向实现第一换热器和第二换热器交替融霜。
进一步地，所述气体与第二换热器换热后还与部分或全部冷凝器的换热区域换热，气体被进一步升温热回收。
进一步地，利用多组第一换热器和第二换热器对气体进行多级制冷除湿和多级热回收。其中，每组第一换热器和第二换热器通过独立的冷媒循环提供冷量或热量并具有不同的蒸发温度，根据蒸发温度从低到高，气体依次经过每个第一换热器被多级冷却除湿，再根据蒸发温度从低到高依次经过每个第二换热器，冷量被多级回收。
进一步地，还包括预冷步骤，具体为：
将所述气体依次与气体冷却器、第一换热器、气体加热器和第二换热器进行换热，分别实现气体预冷、制冷或制冷除湿和热回收。其中冷媒循环为：压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入气体加热器被除湿后的气体冷却，冷却后的高压冷媒热流体进入气体冷却器被待除湿的气体加热，加热的高压冷媒热流体进入第二换热器与气体换热冷却，被冷却后经节流机构进入第一换热器与气体换热蒸发，从第一换热器流出的冷媒气体再进入压缩机压缩完成循环。
本发明还提供了一种利用冷媒进行热回收的气体处理系统，所述系统包括冷媒压缩系统和箱体；所述冷媒压缩系统为压缩机进口、冷凝器热流体通道接口、第二换热器热流体通道接口、节流机构、第一换热器冷流体通道接口、压缩机出口通过冷媒管道依次相连构成的冷媒循环回路。所述箱体设有气体进出口，第一换热器和第二换热器置于箱体内，气体依次经过第一换热器和第二换热器。
进一步地，所述冷凝器全部或部分换热区域置于箱体内且位于第二换热器后方，气体先经过第二换热器后再经过冷凝器。
进一步地，所述的系统还设有气体冷却器和气体加热器，其中，压缩机进口、冷凝器热流体通道接口、气体加热器热流体通道接口、气体冷却器冷流体通道接口、第二换热器热流体通道接口、节流机构、第一换热器冷流体通道接口、压缩机出口通过冷媒管道依次相连形成冷媒循环回路作为冷媒压缩系统，气体冷却器、第一换热器、气体加热器、第二换热器布置于箱体内，气体先经过气体冷却器被预冷，然后经过第一换热器被冷却除湿，再经过气体加热器和第二换热器被加热。所述气体平行通过或串行通过气体加热器和第二换热器。
进一步地，所述的系统含有两个冷媒压缩系统，两个系统的第一换热器和第二换热器均置于箱体内，第一换热器位于第二换热器的上游，两个第一换热器依次布置，气体依次通过两个第一换热器，两个第二换热器依次或并排布置，气体依次通过两个第二换热器或平行通过两个第二换热器。
本发明还提供了一种利用冷媒进行融霜的气体处理系统，所述系统包括冷媒压缩系统和箱体；所述冷媒压缩系统包括压缩机、四通阀、冷凝器、第一换热器、节流机构、第二换热器。其中，所述四通阀的四个接口分别与第一换热器的冷媒通道接口，第二换热器的冷媒通道接口，压缩机的进口及冷凝器热流体出口相连；第一换热器的冷媒通道另一接口与节流机构的一端相连，节流结构的另一端与第二换热器的冷媒通道另一接口相连，压缩机的出口与冷凝器热流体进口相连。
所述箱体设有气体进出口，第一换热器和第二换热器置于箱体内，气体依次经过第一换热器和第二换热器。通过四通阀切换冷媒通过第一换热器、第二换热器的顺序实现第一换热器和第二换热器的交替融霜。
进一步地，所述系统还可以实现热回收，具体为：压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入第二换热器与气体换热被冷却，被冷却后经节流机构进入第一换热器与气体换热蒸发，从第一换热器流出的冷媒气体再进入压缩机压缩完成循环。此时，气体先被第一换热器冷却实现制冷或制冷除湿，再被第二换热器加热实现热回收。
本发明采用高压冷媒热流体过冷回收冷却后空气的冷量，与空气/空气回热相比，后者只是对空气进行预冷，当采用多级冷媒冷却除湿过程时，空气预冷只是减少了蒸发温度高的冷媒压缩循环系统的负荷，未减少蒸发温度低的冷媒压缩系统的循环负荷，而采用本发明的高压冷媒热流体过冷回收冷却后空气的冷量可以增加蒸发温度低的冷媒压缩系统的冷量和COP，而同样的压缩机构成蒸发温度低的冷媒压缩系统比温度高的冷媒压缩系统的冷量和COP低，所以提高低温冷媒压缩系统的冷量和COP，更有意义。另外，本发明通过两个换热器的交替融霜可以实现除湿不停机。
本发明具有系统简单可靠，体积小，成本低，能效高等优点，可广泛应用于各种除湿机，制水机及干燥机等。
附图说明
图1为带有空气/空气回热器的常规冷却除湿系统；
图2为常规的除湿系统；
图3为利用冷媒循环进行回热的冷却除湿系统之一；
图4为利用冷媒循环进行回热的冷却除湿系统之二；
图5为利用冷媒循环进行回热的冷却除湿系统之三；
图6为带有四通阀的冷却除湿系统循环一；
图7为带有四通阀的冷却除湿系统循环二；
图8为含有多个冷媒压缩循环的冷却除湿系统；
图9为常规的多级除湿系统；
图10为含有预冷的冷却除湿系统之一；
图11为含有预冷的冷却除湿系统之二；
图中，1-5表示气体的不同状态点。
具体实施方式
图1为常规的带有空气/空气回热的冷却除湿系统，图2为常规的冷却除湿系统，利用蒸发器对进风进行冷却除湿，同时对进风和出风采用回热器进行热交换。如图所示，系统体积大，风流系统复杂。
图3为本发明的带有第二换热器的冷却除湿系统，系统100含有第一换热器101，节流机构102，冷凝器103，压缩机104，第二换热器105，冷媒管道106，箱体107等，其中，压缩机104出口、冷凝器103热流体通道接口、第二换热器105热流体通道接口、节流机构102、第一换热器101冷流体通道接口、压缩机104进口通过冷媒管道依次相连形成冷媒循环回路作为冷媒压缩系统，第一换热器101和第二换热器105置于箱体107内，箱体107两端设有气体进出口，气体依次经过第一换热器101和第二换热器105。
该系统的工作过程为：压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入第二换热器与气体换热被冷却，被冷却后经节流机构进入第一换热器与气体换热蒸发，从第一换热器流出的冷媒气体再进入压缩机压缩完成循环。此时，气体先被第一换热器冷却实现制冷或制冷除湿，再被第二换热器加热实现热回收。
图4系统100A将冷凝器103也置于箱体内，气体经过第二换热器105后再经过冷凝器103。
图5系统100B将冷凝器分成两个部分，一部分103A在箱体内，另一部分103B在箱体外。
图6，图7系统200在系统100基础上增加了四通阀201，四通阀的四个接口分别与第一换热器101冷媒出口，第二换热器105冷媒进口，压缩机104的进口及冷凝器103冷媒出口相连，通过四通阀201换向，第一换热器101和第二换热器105的流体流向互换，节流机构102置于第一换热器101和第二换热器105连接冷媒管道上。
第一换热器101和第二换热器105通过四通换向阀功能互换，图7，第一换热器101融霜时，第一换热器101起到过冷器的作用对气体进行预冷，第一换热器101融霜，第二换热器105起到蒸发器的作用对气体进行冷却除湿，但没有回热功能，除湿制冷过程无热回收。具体过程为：压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入第一换热器对第一换热器融霜，从第一换热器流出的冷媒再经节流机构进入第二换热器与气体换热被加热，被加热后的冷媒进入压缩机压缩完成循环。此时，气体经过第一换热器后，再被第二换热器冷却实现气体制冷。当融霜完成后，四通换向阀换向使第一换热器101，第二换热器105均正常工作，除湿制冷过程通过第二换热器105热回收，即图6所示。通过冷媒换向实现第一换热器和第二换热器交替融霜。
图8系统300含有两个冷媒压缩系统，冷媒压缩系统A由第一换热器311，第一节流机构312，第二换热器315，第一冷凝器313，第一压缩机314通过冷媒管道依次相连构成，冷媒压缩系统B由第三换热器321，第二节流机构，第四换热器325，第二冷凝器，第二压缩机通过冷媒管道依次相连构成，图中未显示第二节流机构，第二冷凝器，第二压缩机及其连接关系，第三换热器321、第一换热器311、第二换热器315第四换热器325依次置于箱体301内，气体依次通过第三换热器321、第一换热器311、第二换热器315第四换热器325进行两级制冷和热回收。
图9为带有多级除湿的常规系统。
图10系统400和图11系统400A在系统100的基础上在箱体内增加了气体冷却器406B和气体加热器406A，气体冷却器406B布置于第一换热器401前气体加热器406A布置于第一换热器401后。其中，压缩机404出口、冷凝器403热流体通道、气体加热器406A冷流体通道、气体冷却器406B热流体通道、第二换热器405热流体通道、节流机构402、第一换热器401冷流体通道通过冷媒管道依次相连形成冷媒循环回路。气体加热器406A和第一换热器401构成空气回热系统，气体先经过气体冷却器406B被预冷，然后经过第一换热器401被除湿冷却，再经过气体加热器406A和第二换热器405被加热。图11中气体平行通过气体加热器406A和第二换热器405，图10中气体串行通过冷媒加热器406A和第二换热器405。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法把所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用冷媒进行热回收或融霜的气体处理方法，其特征在于，将所述气体依次与第一换热器和第二换热器进行换热，实现气体的制冷或制冷除湿。所述第一换热器和第二换热器通过冷媒循环提供冷量或热量。冷媒循环具体为：
压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入第二换热器与气体换热被冷却，被冷却后经节流机构进入第一换热器与气体换热蒸发，从第一换热器流出的冷媒气体再进入压缩机压缩完成循环。此时，气体先被第一换热器冷却实现制冷或制冷除湿，再被第二换热器加热实现热回收。
或压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入第一换热器对第一换热器融霜，从第一换热器流出的冷媒再经节流机构进入第二换热器与气体换热被加热，被加热后的冷媒进入压缩机压缩完成循环。此时，气体经过第一换热器后，再被第二换热器冷却实现气体制冷。通过冷媒换向实现第一换热器和第二换热器交替融霜。
2.根据权利要求1所述的气体处理方法，其特征在于，所述气体与第二换热器换热后还与部分或全部冷凝器的换热区域换热，气体被进一步升温热回收。
3.根据权利要求1所述的气体处理方法，其特征在于，利用多组第一换热器和第二换热器对气体进行多级制冷除湿和多级热回收。其中，每组第一换热器和第二换热器通过独立的冷媒循环提供冷量或热量并具有不同的蒸发温度，根据蒸发温度从低到高，气体依次经过每个第一换热器被多级冷却除湿，再根据蒸发温度从低到高依次经过每个第二换热器，冷量被多级回收。
4.根据权利要求1所述的气体处理方法，其特征在于，还包括预冷步骤，具体为：
将所述气体依次与气体冷却器、第一换热器、气体加热器和第二换热器进行换热，分别实现气体预冷、制冷或制冷除湿和热回收。其中冷媒循环为：压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入气体加热器被除湿后的气体冷却，冷却后的高压冷媒热流体进入气体冷却器被待除湿的气体加热，加热的高压冷媒热流体进入第二换热器与气体换热冷却，被冷却后经节流机构进入第一换热器与气体换热蒸发，从第一换热器流出的冷媒气体再进入压缩机压缩完成循环。
5.一种利用冷媒进行热回收的气体处理系统，其特征在于，所述系统包括冷媒压缩系统和箱体；所述冷媒压缩系统为压缩机进口、冷凝器热流体通道接口、第二换热器热流体通道接口、节流机构、第一换热器冷流体通道接口、压缩机出口通过冷媒管道依次相连构成的冷媒循环回路。所述箱体设有气体进出口，第一换热器和第二换热器置于箱体内，气体依次经过第一换热器和第二换热器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述冷凝器全部或部分换热区域置于箱体内且位于第二换热器后方，气体先经过第二换热器后再经过冷凝器。
7.根据权利要求5所述的系统，所述的系统还设有气体冷却器和气体加热器，其中，压缩机进口、冷凝器热流体通道接口、气体加热器热流体通道接口、气体冷却器冷流体通道接口、第二换热器热流体通道接口、节流机构、第一换热器冷流体通道接口、压缩机出口通过冷媒管道依次相连形成冷媒循环回路作为冷媒压缩系统，气体冷却器、第一换热器、气体加热器、第二换热器布置于箱体内，气体先经过气体冷却器被预冷，然后经过第一换热器被冷却除湿，再经过气体加热器和第二换热器被加热。所述气体平行通过或串行通过气体加热器和第二换热器。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述的系统含有两个冷媒压缩系统，两个系统的第一换热器和第二换热器均置于箱体内，第一换热器位于第二换热器的上游，两个第一换热器依次布置，气体依次通过两个第一换热器，两个第二换热器依次或并排布置，气体依次通过两个第二换热器或平行通过两个第二换热器。
9.一种利用冷媒进行融霜的气体处理系统，其特征在于，所述系统包括冷媒压缩系统和箱体；所述冷媒压缩系统包括压缩机、四通阀、冷凝器、第一换热器、节流机构、第二换热器。其中，所述四通阀的四个接口分别与第一换热器的冷媒通道接口，第二换热器的冷媒通道接口，压缩机的进口及冷凝器热流体出口相连；第一换热器的冷媒通道另一接口与节流机构的一端相连，节流结构的另一端与第二换热器的冷媒通道另一接口相连，压缩机的出口与冷凝器热流体进口相连。
所述箱体设有气体进出口，第一换热器和第二换热器置于箱体内，气体依次经过第一换热器和第二换热器。通过四通阀切换冷媒通过第一换热器、第二换热器的顺序实现第一换热器和第二换热器的交替融霜。
10.根据权利要求9的气体处理系统，其特征在于，所述系统还可以实现热回收，具体为：压缩机压缩后的高压冷媒热气体进入冷凝器冷凝成高压冷媒热流体，高压冷媒热流体进入第二换热器与气体换热被冷却，被冷却后经节流机构进入第一换热器与气体换热蒸发，从第一换热器流出的冷媒气体再进入压缩机压缩完成循环。此时，气体先被第一换热器冷却实现制冷或制冷除湿，再被第二换热器加热实现热回收。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210806 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |