CN115585568A - 实现两级预冷的复叠制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现两级预冷的复叠制冷系统，包括：第一预冷器、第二预冷器、冷凝蒸发器、低温制冷循环、高温制冷循环以及预冷制冷循环，第二预冷器具有冷却侧和蒸发侧，冷凝蒸发器具有冷凝侧和蒸发侧；低温制冷循环设于第二预冷器的冷却侧，且位于冷凝蒸发器的冷凝侧，高温制冷循环设于冷凝蒸发器的蒸发侧，预冷制冷循环设于第二预冷器的蒸发侧，第一预冷器设于第二预冷器与低温压缩机之间。低温压缩机排出的高温过热气体先进入第一预冷器初步冷却，形成具有预冷度的气体，之后进入第二预冷器中再冷却，变为温度更低、预冷度更大的气体，最后进入冷凝蒸发器冷凝。通过逐步降低制冷剂焓值，减少高温制冷循环制冷负荷，提高制冷系统的制冷效率。

Description

实现两级预冷的复叠制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种实现两级预冷的复叠制冷系统。

背景技术

复叠制冷系统解决大温差工况下单级蒸气压缩制冷系统中能效比低、压缩机排气温度高等问题，广泛应用于深海海产品、疫苗、血液等较低保存温度需求场合。

复叠制冷系统由两个单独的制冷剂循环组成，即高温制冷循环与低温制冷循环，两者使用冷凝蒸发器进行热耦合，系统特点是热量逐级传递，制冷剂独立循环。低温制冷循环的制冷剂在蒸发器中从低温热源吸取热量，并将此热量通过冷凝蒸发器传递给高温制冷循环，然后再由高温制冷循环的制冷剂将热量带走传递至室外环境。在高、低温制冷循环热传递过程中，冷凝蒸发器既作高温循环的蒸发器，又作低温循环的冷凝器。在低温制冷循环中，制冷剂在冷凝蒸发器内先后经冷却和冷凝两个过程，对于采用较大绝热指数的制冷剂做低温循环制冷剂，如R744、R717，其低温压缩机制冷剂排气过热度往往较大，冷凝蒸发器内冷却过程较长。然而由于这部分热量温度较高，所以可以通过常温流体介质进行冷却，而不消耗系统中高温制冷循环冷凝蒸发器内以压缩机耗功为代价的制冷量。基于此，现有技术的做法是在低温压缩机排气出口设置一级预冷器，冷却介质一般为常温水，以此来降低冷凝蒸发器进口处制冷剂过热度，进而减少高温制冷循环制冷负荷，减少高温压缩机耗功，提升整个复叠制冷系统制冷效率。

图1所示为采用R290/R744为制冷剂的复叠制冷系统理论温熵图，其中环境温度36℃，蒸发温度在-40℃，低温压缩机排气温度在70.4℃。

实际工程中，水冷式预冷器对低温环路过热的压缩机排气预冷有限，其效果局限于预冷水的温度(如图1中环境温度)，经过水冷式预冷器后的制冷剂温度有所降低，部分热量被水直接带走(图1中70.4℃至36℃之间冷却热，占比约5.86％热量)，但处于预冷水温度与高温制冷循环蒸发温度之间的较高温度的冷却热量仍然较多(图1中，36℃至-8.6℃之间冷却热，占比约16.69％热量)，且过热度较大，仍然占据着高温制冷循环的制冷负荷，制冷系统无法高效地将这部分热量转移至环境。

发明内容

本发明提供一种实现两级预冷的复叠制冷系统，用以解决现有技术中无法将低温压缩机排气中大量的高温冷却热高效直接地转移至室外环境，导致高温制冷循环制冷负荷大，复叠制冷系统效率低的问题。

本发明提供一种实现两级预冷的复叠制冷系统，一种实现两级预冷的复叠制冷系统，包括：第一预冷器；第二预冷器，所述第二预冷器具有冷却侧和蒸发侧；冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器具有冷凝侧和蒸发侧；低温制冷循环，包括蒸发器、低温压缩机以及第一节流装置，所述低温制冷循环设于所述第二预冷器的冷却侧，且位于所述冷凝蒸发器的冷凝侧，所述蒸发器的出口与所述低温压缩机的吸气口连通，所述低温压缩机的排气口依次与所述第二预冷器的冷却侧、所述冷凝蒸发器的冷凝侧、所述第一节流装置以及所述蒸发器的进口连通；所述第一预冷器的进口与所述低温压缩机的排气口连通，所述第一预冷器的出口与所述第二预冷器的冷却侧连通；高温制冷循环，所述高温制冷循环设于所述冷凝蒸发器的蒸发侧；预冷制冷循环，所述预冷制冷循环设于所述第二预冷器的蒸发侧。

根据本发明提供的一种实现两级预冷的复叠制冷系统，所述高温制冷循环包括高温压缩机、高温冷凝器以及第三节流装置，所述冷凝蒸发器的蒸发侧出口与所述高温压缩机的吸气口连通，所述高温压缩机的排气口依次与所述高温冷凝器、所述第三节流装置以及所述冷凝蒸发器的蒸发侧进口连通。

根据本发明提供的一种实现两级预冷的复叠制冷系统，所述预冷制冷循环包括预冷压缩机、预冷冷凝器以及第二节流装置，所述第二预冷器的蒸发侧出口与所述预冷压缩机的吸气口连通，所述预冷压缩机的排气口依次与所述预冷冷凝器、所述第二节流装置以及所述第二预冷器的蒸发侧进口连通。

根据本发明提供的一种实现两级预冷的复叠制冷系统，所述第一预冷器、所述预冷冷凝器以及所述高温冷凝器为一体化换热器。

根据本发明提供的一种实现两级预冷的复叠制冷系统，所述一体化换热器具有相互独立的第一路换热管、第二路换热管以及第三路换热管，所述第一路换热管的进口与所述低温压缩机的排气口连通，所述第一路换热管的出口与所述第二预冷器的冷却侧连通；所述第二路换热管的进口与所述预冷压缩机排气口连通，所述第二路换热管的出口与所述第二节流装置的进口连通；所述第三路换热管的进口与所述高温压缩机的排气口连通，所述第三路换热管的出口与所述第三节流装置的进口连通。

根据本发明提供的一种实现两级预冷的复叠制冷系统，所述第二预冷器的蒸发侧的蒸发温度大于或等于所述冷凝蒸发器的蒸发侧的蒸发温度。

根据本发明提供的一种实现两级预冷的复叠制冷系统，所述第一预冷器为风冷换热器、水冷换热器以及蒸发冷换热器中的一种，所述第二预冷器为机械制冷预冷器。

根据本发明提供的一种实现两级预冷的复叠制冷系统，所述第二预冷器为板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器以及套管式换热器中的一种。

根据本发明提供的一种实现两级预冷的复叠制冷系统，所述冷凝蒸发器为板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器以及套管式换热器中的一种。

本发明提供的实现两级预冷的复叠制冷系统，通过将低温制冷循环设于第二预冷器的冷却侧，且位于冷凝蒸发器的冷凝侧，完成低温制冷循环冷却冷凝传热过程；通过将第一预冷器设于低温压缩机排气与第二预冷器之间，对低温压缩机排气进行初步降温冷却，将温度高于环境温度的部分冷却热传递至环境；通过将预冷制冷循环设于第二预冷器的蒸发侧，对低温压缩机排气进行再次降温冷却，将温度仍然较高的部分冷却热传递至环境；通过将高温制冷循环设于冷凝蒸发器的蒸发侧，将温度较低的冷却热和冷凝热传递至环境。本发明按照低温压缩机排气温度梯度逐级将低温制冷循环中的热量转移至环境，降低高温制冷循环中的制冷负荷，提高制冷系统的制冷效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是理论的R290/R744复叠制冷系统中两级可预冷温度区间的温-熵的示意图；

图2是本发明提供的实现两级预冷的复叠制冷系统的原理图之一；

图3是本发明提供的实现两级预冷的复叠制冷系统的原理图之二；

图4是本发明提供的一体化换热器的结构示意图；

附图标记：

1：蒸发器；2：低温压缩机；3：第二预冷器；31：第二预冷器的冷却侧；32：第二预冷器的蒸发侧；4：第一预冷器；5：冷凝蒸发器；51：冷凝蒸发器的冷凝侧；52：冷凝蒸发器的蒸发侧；6：第一节流装置；7：预冷压缩机；8：预冷冷凝器；9：第二节流装置；10：高温压缩机；11：高温冷凝器；12：第三节流装置；13：一体化换热器；131：第一路换热管；132：第二路换热管；133：第三路换热管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“高压”、“低压”、“高温”、“低温”应做广义理解，例如，高温制冷循环中的“高压”、“低压”是指在同一高温制冷剂环路内的相对比较值，压缩机吸气口与节流装置出口之间的压力为低压，压缩机排气口与节流装置进口之间的压力为高压；预冷制冷循环中的“高压”、“低压”是指在同一预冷制冷剂环路内的相对比较值。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

下面结合图2至图4描述本发明提供的实现两级预冷的复叠制冷系统。

本发明提供的实现两级预冷的复叠制冷系统包括：第一预冷器4、第二预冷器3、冷凝蒸发器5、低温制冷循环、高温制冷循环、预冷制冷循环，第二预冷器3具有冷却侧和蒸发侧；冷凝蒸发器5具有冷凝侧和蒸发侧；低温制冷循环，包括蒸发器1、低温压缩机2以及第一节流装置6，低温制冷循环设于第二预冷器的冷却侧31，且位于冷凝蒸发器的冷凝侧51，蒸发器1的出口与低温压缩机2的吸气口连通，低温压缩机2的排气口依次与第一预冷器4、第二预冷器的冷却侧31、冷凝蒸发器的冷凝侧51、第一节流装置6以及蒸发器1的进口连通；高温制冷循环设于冷凝蒸发器的蒸发侧52；预冷制冷循环设于第二预冷器的蒸发侧32。

本实施例提供的实现两级预冷的复叠制冷系统包括低温制冷循环、第一预冷器4、第二预冷器3和冷凝蒸发器5，低温制冷循环包括蒸发器1、低温压缩机2、第二预冷器3、冷凝蒸发器5以及第一节流装置6，其中第二预冷器3具有冷却侧和蒸发侧，其中低温制冷循环与第一预冷器4连通，第一预冷器4用于对低温压缩机制冷剂排气初步冷却；第一预冷器4与第二预冷器的冷却侧31连通，第二预冷器的冷却侧31用于对低温压缩机制冷剂排气再冷却；第二预冷器的冷却侧31与冷凝蒸发器的冷凝侧51连通，冷凝蒸发器5用于对低温压缩机制冷剂排气冷却冷凝；蒸发器1、低温压缩机2、第一预冷器4、第二预冷器的冷却侧31、冷凝蒸发器的冷凝侧51以及第一节流装置6依次连接形成低温制冷剂循环。

参考图2，低温制冷循环中的蒸发器1的出口与低温压缩机2的吸气口连通，蒸发器1内的低温制冷剂的低压低温气体进入到低温压缩机2中压缩增压变成高温高压过热气体；低温压缩机2的排气口与第一预冷器4的进口连通，高温过热气体进入到第一预冷器4中进行初步冷却，温度降低，变为有一定预冷度的气体；第一预冷器4的出口与第二预冷器的冷却侧31连通，过热气体进入到第二预冷器3中进行再冷却变为温度更低，预冷度更大的气体；第二预冷器的冷却侧31与冷凝蒸发器的冷凝侧51连通，过热气体进入到冷凝蒸发器的冷凝侧51进行降温冷却冷凝，变成高压饱和液体；冷凝蒸发器的冷凝侧51与第一节流装置6的进口连通，饱和液体经第一节流装置6节流降压变为低压低温气液混合物；第一节流装置6的出口与蒸发器1的进口连通，低温气液混合物进入蒸发器1，气液混合物中的液体部分在蒸发器1中吸热蒸发变为低压饱和气体，产生制冷现象；饱和气体和气液混合物中的气体混合一起被低温压缩机2吸入进行下一次低温制冷循环。

本实施例在第二预冷器3与低温压缩机2之间设置第一预冷器4，通过第一预冷器4初步降低低温压缩机2排出制冷剂气体温度，使其形成具有一定预冷度的气体，带走低温制冷剂循环中高温冷却热。在第一预冷器4与冷凝蒸发器5之间设置第二预冷器3，再次降低低温压缩机排出制冷剂气体温度，变为温度更低，预冷度更大的气体，带走低温制冷剂循环中较高温度冷却热；两次预冷通过降低制冷剂气体温度的方法降低进入冷凝蒸发器的冷凝侧51的制冷剂焓值，进而减少高温制冷循环的制冷负荷，提高复叠制冷系统的制冷效率。

本实施例提供的实现两级预冷的复叠制冷系统还包括高温制冷循环，高温制冷循环设于冷凝蒸发器的蒸发侧52，将低温制冷循环中排出的温度较低的冷却冷凝热通过冷凝蒸发器5传递至环境。

本实施例提供的实现两级预冷的复叠制冷系统还包括预冷制冷循环，预冷制冷循环设于第二预冷器的蒸发侧32；将低温制冷循环中排出的温度较高的冷却热通过第二预冷器3传递至环境。

本实施例通过将低温制冷循环设于第二预冷器的冷却侧，且位于冷凝蒸发器的冷凝侧，完成低温制冷循环；通过将高温制冷循环设于冷凝蒸发器的蒸发侧，将低温制冷循环中排出的部分热量传递至环境；通过将第一预冷器设于低温压缩机排气与第二预冷器之间，对低温压缩机排气进行初步降温，将温度高于环境温度的部分冷却热传递至环境；通过将预冷制冷循环设于第二预冷器的蒸发侧，对低温压缩机排气进行再次降温，将温度较高的部分冷却热传递至环境，实现两级预冷，降低高温制冷循环中的制冷负荷，按照低温压缩机排气温度梯度逐级将低温制冷循环中的热量转移至环境，提高制冷系统的制冷效率。

本实施例通过在冷凝蒸发器5和低温压缩机2之间依次设置第一预冷器4和第二预冷器3，通过第一预冷器4和预冷制冷循环中的第二预冷器3将低温循环中排出的高温热量传递至环境，降低高温制冷循环中的制冷负荷，减少高温制冷循环中高温压缩机10的耗功，进而提高制冷系统的制冷效率。

在上述实施例的基础上，预冷制冷循环包括预冷压缩机7、预冷冷凝器8以及第二节流装置9，第二预冷器的蒸发侧32出口与预冷压缩机7的吸气口连通，预冷压缩机7的排气口依次与预冷冷凝器8、第二节流装置9以及第二预冷器的蒸发侧32进口连通。

参考图2，预冷制冷循环中的第二预冷器的蒸发侧32出口预冷压缩机7的吸气口连通，第二预冷器的蒸发侧32内的预冷制冷剂的低压低温过热气体由预冷压缩机7吸入经压缩增压变为高温高压过热气体；预冷压缩机7的排气口与预冷冷凝器8连通，高温过热气体进入到预冷冷凝器8中进行降温冷却冷凝，变成高压饱和液体；预冷冷凝器8与第二节流装置9的进口连通，饱和液体经第二节流装置9节流降压变为低压低温气液混合物；第二节流装置9的出口与第二预冷器的蒸发侧32的进口连通，低压低温气液混合物进入第二预冷器的蒸发侧32，气液混合物中的液体部分在第二预冷器的蒸发侧32中吸热蒸发变为低压饱和气体，产生的制冷量为低温压缩机排出的过热气体进行再次冷却；饱和气体和混合物中的气体混合一起被预冷压缩机7吸入进行下一次预冷制冷循环。

在上述实施例的基础上，高温制冷循环包括高温压缩机10、高温冷凝器11以及第三节流装置12，冷凝蒸发器的蒸发侧52的出口与高温压缩机10的吸气口连通，高温压缩机10的排气口依次与高温冷凝器11、第三节流装置12以及冷凝蒸发器的蒸发侧52的进口连通。

具体地，高温制冷循环中的冷凝蒸发器的蒸发侧52的出口与高温压缩机10的吸气口连通，冷凝蒸发器的蒸发侧52内的高温制冷剂的低压低温过热气体由高温压缩机10吸入经压缩增压变成高温高压过热气体；高温压缩机10的排气口与高温冷凝器11连通，高温过热气体进入到高温冷凝器11中进行降温冷却冷凝，变成高压饱和液体；高温冷凝器11与第三节流装置12的进口连通，饱和液体经第三节流装置12节流降压变为低压低温气液混合物；第三节流装置12的出口与冷凝蒸发器的蒸发侧52的进口连通，低温气液混合物进入冷凝蒸发器的蒸发侧52，气液混合物中的液体部分在冷凝蒸发器的蒸发侧52中吸热蒸发变为饱和气体，产生制冷量为低温压缩机排气进行冷却冷凝；低压饱和气体和混合物中的气体混合一起被高温压缩机10吸入进行下一次高温制冷循环。

在上述实施例的基础上，第一预冷器4、预冷冷凝器8以及高温冷凝器11为一体化换热器13。

低温制冷循环中的第一预冷器4、预冷制冷循环中的预冷冷凝器8以及高温制冷循环中的高温冷凝器11共用一个换热器，即为一体化换热器13，能够使在不同的制冷循环的制冷剂气体同时与室外环境进行换热。

在上述实施例的基础上，进一步地，一体化换热器13具有相互独立的第一路换热管131、第二路换热管132以及第三路换热管133，第一路换热管131的进口与低温压缩机2的排气口连通，第一路换热管131的出口与第二预冷器的冷却侧31连通；第二路换热管132的进口与预冷压缩机7排气口连通，第二路换热管132的出口与第二节流装置9的进口连通；第三路换热管133的进口与高温压缩机10的排气口连通，第三路换热管133的出口与第三节流装置12的进口连通。

参考图4，一体化换热器13具有相互独立的第一路换热管131、第二路换热管132以及第三路换热管133，每路换热管相互独立，且每路管热管具有进口和出口。

参考图3，低温制冷循环中的蒸发器1的出口与低温压缩机2的吸气口连通，蒸发器1内的低温制冷剂的低压低温气体进入到低温压缩机2中压缩增压变为高温高压过热气体；低温压缩机2的排气口与第一路换热管131的进口连通，过热气体进入到一体化换热器13的第一路换热管131，在一体化换热器13中与室外环境换热进行初步冷却，温度降低，变为有一定预冷度的气体；第一路换热管131的出口与第二预冷器的冷却侧31连通，在第二预冷器的冷却侧31内被进一步冷却变为温度更低，预冷度更大的气体；第二预冷器的冷却侧31与冷凝蒸发器的冷凝侧51连通，过热气体之后进入冷凝蒸发器的冷凝侧51降温进行降温冷却冷凝，变成高压饱和液体；冷凝蒸发器的冷凝侧51与第一节流装置6的进口连通，饱和液体节流降压变为低压低温气液混合物；第一节流装置6的出口与蒸发器1的进口连通，气液混合物中液体部分在蒸发器1中吸热蒸发变为低压饱和气体，产生制冷现象；饱和气体和气液混合物中的气体一起被低温压缩机2吸入开始下一个低温制冷循环。

预冷制冷循环中的第二预冷器的蒸发侧32的出口与预冷压缩机7的吸气口连通，第二预冷器的蒸发侧32内的预冷制冷剂的低压低温过热气体由预冷压缩机7吸入经压缩增压变为高温高压过热气体；预冷压缩机7的排气口与一体化换热器13的第二路换热管132的进口连通，高温过热气体在第二路换热管132中散热至环境，进行冷却冷凝，变为高压饱和液体；第二路换热管132的出口与第二节流装置9的进口连通，饱和液体在第二节流装置9内节流降压变为低压低温气液混合物；第二节流装置9的出口与第二预冷器的蒸发侧32的进口连通，混合物中的液体部分在第二预冷器的蒸发侧32蒸发吸收低温制冷循环中的冷却热变为低压饱和气体，产生的制冷量为低温压缩机排出的过热气体进行再次冷却；其中饱和气体和气液混合物中的气体一起被预冷压缩机7吸入进行下一个预冷制冷循环。

高温制冷循环设置于冷凝蒸发器的蒸发侧52，具体地，冷凝蒸发器的蒸发侧52的出口与高温压缩机10的吸气口连通，冷凝蒸发器的蒸发侧52的高温制冷剂的低压低温过热气体被高温压缩机10吸入进行压缩增压变成高温高压过热气体；高温压缩机10的排气口与一体化换热器13的第三路换热管133的进口连通，高温过热气体散热至环境，进行降温冷却冷凝，变成高压饱和液体；第三路换热管133的出口与第三节流装置12的进口连通，饱和液体在第三节流装置12内节流降压变为低压低温气液混合物；第三节流装置12的出口与冷凝蒸发器的蒸发侧52的进口连通，气液混合物中的液体在冷凝蒸发器的蒸发侧52中蒸发吸热变为饱和气体，产生制冷量为低温压缩机排气进行冷却冷凝；低压饱和气体和气液混合物中的气体一起被高温压缩机10吸入进行下一次高温制冷循环。

与现有技术相比，本发明实现两级预冷的复叠制冷系统同时设置第一预冷器与第二预冷器。第一预冷器对低温压缩机制冷剂排气进行初步降温冷却，温度高于环境温度的热量被直接排到室外环境，形成具有预冷度的气体；包含第二预冷器的预冷制冷循环对低温压缩机制冷剂排气进行再次降温冷却，将低温压缩机排气温度较高的冷却热传递至环境，形成温度更低、预冷度更大的气体。预冷制冷循环以比高温制冷循环更高的蒸发温度运行，预冷制冷循环比高温制冷循环的压缩比更小，压缩机效率更高，这部分热量以预冷制冷循环传递至室外环境制冷效率更高。本发明的两次预冷通过降低制冷剂气体温度的方法降低进入冷凝蒸发器的冷凝侧的制冷剂焓值，进而减少高温制冷循环的制冷负荷，提高复叠制冷系统的制冷效率。

在上述实施例中，第二预冷器的蒸发侧32的蒸发温度大于等于冷凝蒸发器的蒸发侧52的蒸发温度。

设置所述第二预冷器的蒸发侧的蒸发温度大于所述冷凝蒸发器的蒸发侧的蒸发温度，系统在最佳中间温度与最佳预冷度下以最大制冷效率输出工作。设置所述第二预冷器的蒸发侧的蒸发温度等于所述冷凝蒸发器的蒸发侧的蒸发温度，此时，预冷制冷循环与高温制冷循环作用相同，系统在最佳中间温度下以最大制冷量输出工作。

在正常气候条件下，本实施例通过调节预冷制冷循环中第二预冷器的蒸发侧32的蒸发温度调整预冷度，使复叠制冷系统在最佳中间温度与最佳预冷度下运行，以最大制冷效率输出工作。

在夏季极端恶劣气候条件下，可将预冷制冷循环中第二预冷器的蒸发侧32的蒸发温度与高温制冷循环中冷凝蒸发器的蒸发侧52的蒸发温度设置相同，使预冷制冷循环转换为高温制冷循环以降低复叠制冷系统的中间温度，增加复叠制冷系统制冷量，满足制冷需求。

本发明实现两级预冷的复叠制冷系统，在正常气候条件下，调节预冷制冷循环蒸发温度可调整进入冷凝蒸发器前制冷剂气体的预冷度，同时高温制冷循环蒸发温度改变复叠系统中间温度(此时第二预冷器的蒸发侧的蒸发温度大于冷凝蒸发器的蒸发侧的蒸发温度)，使复叠系统同时在最佳中间温度、最佳预冷度下工作，制冷系统制冷效率更高。最佳中间温度和最佳预冷度的具体数值与高温制冷循环、低温制冷循环、预冷制冷循环采用的制冷剂类型，压缩机换热器等设备尺寸，系统运行实际工况相关，并以此确定。

本发明实现两级预冷的复叠制冷系统，在夏季炎热高温恶劣气候条件下，可将预冷制冷循环的蒸发温度设置与高温制冷循环蒸发温度相同，使预冷制冷循环转换为高温制冷循环以降低复叠系统中间温度，系统以最大制冷量输出工作，满足制冷需求。

本发明实现两级预冷的复叠制冷系统第一预冷器可使用风冷换热器，不使用水冷换热器，达到一定的预冷度不依赖较低温度冷却水，不消耗水资源。

本实施例中的第二预冷器3为机械制冷预冷器，第一预冷器4可以为风冷换热器、水冷换热器或蒸发冷换热器中任一种。

在上述实施例的基础上，冷凝蒸发器5为板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器以及套管式换热器中的一种。

本实施例中的第二预冷器3为板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器以及套管式换热器中的一种。

本实施例中的预冷冷凝器8可以是风冷冷凝器或蒸发式冷凝器。本实施例中的高温冷凝器11可以是风冷冷凝器或蒸发式冷凝器。

本实施例中的低温压缩机2为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。本实施例中的高温压缩机10为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。本实施例中的预冷压缩机7为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机和活塞压缩机中的任一种。

本实施例中的第一节流装置6为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管以及孔板节流装置中的一种。本实施例中的第二节流装置9为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管以及孔板节流装置中的一种。本实施例中的第三节流装置12为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管以及孔板节流装置中的一种。本实施例中第一节流装置6、第二节流装置9以及第三节流装置12可以是相同的，也可以是不同的。

本实施例中的预冷度是指低温压缩机排出制冷剂气体在被冷却过程中被降低的温度，以低温压缩机排气口的制冷剂温度为比较值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，包括：

第一预冷器；

第二预冷器，所述第二预冷器具有冷却侧和蒸发侧；

冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器具有冷凝侧和蒸发侧；

低温制冷循环，包括蒸发器、低温压缩机以及第一节流装置，所述低温制冷循环设于所述第二预冷器的冷却侧，且位于所述冷凝蒸发器的冷凝侧，所述蒸发器的出口与所述低温压缩机的吸气口连通，所述低温压缩机的排气口依次与所述第二预冷器的冷却侧、所述冷凝蒸发器的冷凝侧、所述第一节流装置以及所述蒸发器的进口连通；

所述第一预冷器的进口与所述低温压缩机的排气口连通，所述第一预冷器的出口与所述第二预冷器的冷却侧连通；

高温制冷循环，所述高温制冷循环设于所述冷凝蒸发器的蒸发侧；

预冷制冷循环，所述预冷制冷循环设于所述第二预冷器的蒸发侧。

2.根据权利要求1所述的实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，所述高温制冷循环包括高温压缩机、高温冷凝器以及第三节流装置，所述冷凝蒸发器的蒸发侧出口与所述高温压缩机的吸气口连通，所述高温压缩机的排气口依次与所述高温冷凝器、所述第三节流装置以及所述冷凝蒸发器的蒸发侧进口连通。

3.根据权利要求2所述的实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，所述预冷制冷循环包括预冷压缩机、预冷冷凝器以及第二节流装置，所述第二预冷器的蒸发侧出口与所述预冷压缩机的吸气口连通，所述预冷压缩机的排气口依次与所述预冷冷凝器、所述第二节流装置以及所述第二预冷器的蒸发侧进口连通。

4.根据权利要求3所述的实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，所述第一预冷器、所述预冷冷凝器以及所述高温冷凝器为一体化换热器。

5.根据权利要求4所述的实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，所述一体化换热器具有相互独立的第一路换热管、第二路换热管以及第三路换热管，所述第一路换热管的进口与所述低温压缩机的排气口连通，所述第一路换热管的出口与所述第二预冷器的冷却侧连通；所述第二路换热管的进口与所述预冷压缩机排气口连通，所述第二路换热管的出口与所述第二节流装置的进口连通；所述第三路换热管的进口与所述高温压缩机的排气口连通，所述第三路换热管的出口与所述第三节流装置的进口连通。

6.根据权利要求1所述的实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，所述第二预冷器的蒸发侧的蒸发温度大于或等于所述冷凝蒸发器的蒸发侧的蒸发温度。

7.根据权利要求1所述的实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，所述第一预冷器为风冷换热器、水冷换热器以及蒸发冷换热器中的一种，所述第二预冷器为机械制冷预冷器。

8.根据权利要求1所述的实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，所述第二预冷器为板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器以及套管式换热器中的一种。

9.根据权利要求1所述的实现两级预冷的复叠制冷系统，其特征在于，所述冷凝蒸发器为板式换热器、壳管式换热器、板壳式换热器以及套管式换热器中的一种。

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