CN208365853U - 一种新型制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及产品环境试验领域，更具体地，涉及一种新型制冷系统。在本制冷系统中，辅助管路的制冷工质经节流降压后，在蒸发器出口处汇入主管路，经过回热器，进入压缩机，在主管路中设置温度测试点及压力测试点，测量主管路中制冷工质的温度及压强，根据温度、压力测试点的测量值，控制辅助管路的第二阀门开启度，既可以维持压缩机的吸气温度处于正常工作范围，确保压缩机安全运行，又能够在试验箱的全程工作温度范围内，回热器都具备增加焓差的功能，提高制冷效率，节约能源，同时也具备回热器的热交换面积不必太大的优点。

Description

一种新型制冷系统

技术领域

本实用新型涉及产品环境试验领域，更具体地，涉及一种新型制冷系统。

背景技术

对于具有低温试验功能的环境试验箱（以下简称为试验箱）来说，制冷装置是试验箱的主要部件。试验箱的制冷系统绝大多数采用蒸汽压缩式制冷循环。使用单一制冷工质（以下简称为工质）的单级蒸汽压缩式理想制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀（又称节流阀）、蒸发器及连接管路组成。当试验箱内温度处于高温状态时（典型的试验箱，试验箱内极限低温约 -70℃，极限高温约180℃），蒸发器出气口处工质温度大大高于常温，通常会造成压缩机的吸气口处工质温度偏高，当压缩机的吸气温度高于正常工作范围时，不仅压缩效率降低，而且危及安全运行；

一般有三种解决的方法：第一种是采用辅助管路，辅助管路的节流降压机构使工质降压并气化，工质变成低温气体后与来自蒸发器主管路的高温气态工质汇合，降低压缩机吸气口处工质的温度；第二种是采用回热器，经过冷凝器后处于高压常温液态的工质与来自蒸发器的高温气态工质在回热器进行热量交换，从而降低压缩机吸气口处工质的温度；第三种是同时采用辅助管路和回热器。

第一种方法的主要缺点是增加能耗，辅助管路消耗了能量，但没有起到增加制冷量的作用，仅起到降低压缩机吸气口处工质温度的作用。第二种方法的主要缺点是回热器的热交换面积需要足够大，才能保证压缩机吸气口处工质温度达到目标值，是否增加能耗，与试验箱内的温度有关：当试验箱内的温度等于或低于常温时（此时制冷系统的工作环境相当于空调、冰箱制冷系统的工作环境），回热器起到过冷循环及过热循环的作用（过冷，是指工质在节流降压前处于过冷液态。过热，是指工质在压缩机吸气口处于过热气态，注意这里所说的过热，其温度值通常都比常温低很多，只是高于蒸发器出口处的温度），制冷效率提高，减少能耗；当试验箱内的温度高于常温时，回热器起到相反的作用，制冷效率降低，增加能耗。第三种方法的主要优点是回热器的热交换面积不需要太大，当试验箱内的温度等于或低于常温时，制冷效率提高，减少能耗。但依然存在两个缺点，一个是当试验箱内的温度高于常温时，回热器起到相反的作用，制冷效率降低，增加能耗，另一个是辅助管路消耗了能量，但没有起到增加制冷量的作用，由于主管路的高温气态工质经过回热器后温度已经降低一些，辅助管路只是进一步使工质温度降低到合适的范围。

实用新型内容

本实用新型针对试验箱制冷系统的工作特点，综合上述三种方法的各种优缺点，提出一种具有增焓差回热器的新型制冷系统，在试验箱的全程工作温度范围内，回热器都具备增加工质焓差的功能，提高制冷效率（在理想的制冷循环中，工质在蒸发器内等温、等压并完全气化为饱和蒸汽时，工质相变前后两个状态的焓差等于制冷量），节约能源。

本实用新型的技术方案是；一种新型制冷系统，该系统由压缩机、冷凝器、第一阀门、第一节流器、蒸发器及连接管路依次连接为一个循环回路组成，所述冷凝器的输出管路和压缩机的输入管路之间并接有回热器进行热量交换，所述冷凝器的输出管路和蒸发器的输出管路并联一条辅助管路，所述辅助管路设有第二节流器和第二阀门用于降压和气化，该系统设有若干温度传感器A和压力传感器B用于控制辅助管路中第二阀门的状态，达到回热器增焓差的目的。

进一步，第二阀门的状态包括全开启、半开启和关闭三种状态。

进一步，系统设有4个温度传感器A和2个压力传感器B，所述4个温度传感器A分别位于蒸发器的入口处、回热器的两个回路入口处、压缩机的出口处，所述2个压力传感器B分别位于压缩机的吸气口和出气口处，根据温度传感器A和压力传感器B的测量值对辅助管路的第二阀门进行控制。

进一步，第一节流器和第二节流器均采用毛细管式节流器，用于降压节流。

该系统的工作原理如下；

1、当试验箱内温度大大高于常温时，辅助管路的第二阀门全开启，辅助管路中的工质经节流降压后变成低压液态工质，然后气化为低温气态工质，在蒸发器出口处流入主管路，与主管路的高温气态工质汇合，使主管路的工质降温至接近常温，回热器中两条管路的温差接近零，回热器几乎没有热量交换，避免进入蒸发器工质的焓值升高，从而避免减小焓差；

2、当试验箱内温度略高于常温时，辅助管路的第二阀门半开启，调节第二阀门开启度，使得回热器中两条管路的温差接近零，回热器几乎没有热量交换，避免进入蒸发器工质的焓值升高，从而避免减小焓差；

3、当试验箱内温度低于或等于常温时，关闭辅助管路的第二阀门，此时，由于试验箱内温度较低，蒸发器出口处主管路的工质处于低温气态，回热器中两条管路有温差，回热器有热量交换，使得蒸发器入口处工质的焓值降低（相当于通常所说的过冷循环），压缩机吸气口处工质的焓值升高（相当于通常所说的过热循环），从而增加工质焓差。

以下是本实用新型与三种常见制冷系统的比较：

1、当试验箱内温度高于常温时，在上述第二种以及第三种所示的常见制冷系统中，虽然利用回热器的热量交换，维持压缩机的吸气温度处于正常工作范围，确保压缩机安全运行，但是，其代价是进入蒸发器工质的焓值升高，从而减小焓差，制冷效率降低。本设计的管路结构及控制方法，用最小的能耗（辅助管路是要消耗一定能量的），维持压缩机的吸气温度处于正常工作范围，确保压缩机安全运行，同时避免进入蒸发器工质的焓值升高，从而避免减小焓差，维持主管路工质的制冷效率不降低。

2、当试验箱内温度低于或等于常温时，本设计的制冷系统的回热器与第二种以及第三种所示的常见制冷系统的回热器一样，提高制冷效率，减少能耗，而这个优点是第一种所示的常见制冷系统不具备的。

综上所述，本实用新型具备了第一、第二、第三种所示常见制冷系统的所有优点，同时也克服了第一、第二、第三种所示常见制冷系统的所有缺点。

本实用新型的有益效果是；

第一，辅助管路中的工质经节流降压后，在蒸发器出口处流入主管路，与主管路工质汇合，经过回热器，进入压缩机。这种管路结构与上述第三种方法管路结构的区别是辅助管路中的工质流经回热器。

第二，设置4个温度测试点及2个压力测试点，测量主管路中工质的温度及压强。根据温度、压力测试点的测量值，当试验箱内温度高于常温时，控制辅助管路的第二阀门开启或半开启，当试验箱内温度低于或等于常温时，关闭辅助管路的第二阀门，避免压缩机的吸气口处工质温度偏高或偏低，维持压缩机的吸气温度处于正常工作范围，确保压缩机安全运行；

第三，在试验箱的全程工作温度范围内，回热器都具备增加工质焓差的功能，提高制冷效率，节约能源。

第四，回热器的热交换面积不需要太大，设计时只需要考虑回热器与提高制冷效率的关系，不必考虑回热器的热交换量能否保证压缩机的吸气口处工质温度在正常工作范围内。

附图说明

图1是本实用新型的系统示意图。

图中的箭头表示工质的流向。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1所示，一种具有增焓差回热器的新型制冷系统，该系统由压缩机1、冷凝器2、第一阀门3、第一节流器4、蒸发器5及连接管路依次连接为一个循环回路组成，冷凝器2的输出管路和压缩机1的输入管路之间并接有回热器6进行热量交换，冷凝器2的输出管路和蒸发器5的输出管路并联一条辅助管路，辅助管路设有第二节流器7和第二阀门8用于降压和气化，系统设有4个温度传感器A9和2个压力传感器B10，4个温度传感器A9分别位于蒸发器5的入口处、回热器6的两个回路入口处、压缩机1的出口处，所述2个压力传感器B10分别位于压缩机1的吸气口和出气口处，根据温度传感器A9和压力传感器B10的测量值对辅助管路的第二阀门8进行控制，达到回热器6增焓差的目的。

其中，第一节流器4和第二节流器7均采用毛细管式节流器，用于降压节流。

该系统的工作原理如下；

1、当试验箱内温度大大高于常温时，辅助管路的第二阀门8全开启，辅助管路中的工质经节流降压后变成低压液态工质，然后气化为低温气态工质，在蒸发器5出口处流入主管路，与主管路的高温气态工质汇合，使主管路的工质降温至接近常温，回热器6中两条管路的温差接近零，回热器6几乎没有热量交换，避免进入蒸发器5工质的焓值升高，从而避免减小焓差；

2、当试验箱内温度略高于常温时，辅助管路的第二阀门8半开启，调节第二阀门8开启度，使得回热器6中两条管路的温差接近零，回热器6几乎没有热量交换，避免进入蒸发器5工质的焓值升高，从而避免减小焓差；

3、当试验箱内温度低于或等于常温时，关闭辅助管路的第二阀门8，此时，由于试验箱内温度较低，蒸发器5出口处主管路的工质处于低温气态，回热器6中两条管路有温差，回热器6有热量交换，使得蒸发器5入口处工质的焓值降低（相当于通常所说的过冷循环），压缩机1吸气口处工质的焓值升高（相当于通常所说的过热循环），从而增加工质焓差。

以下是本实用新型与三种常见制冷系统的比较：

1、当试验箱内温度高于常温时，在上述第二种以及第三种所示的常见制冷系统中，虽然利用回热器6的热量交换，维持压缩机1的吸气温度处于正常工作范围，确保压缩机1安全运行，但是，其代价是进入蒸发器5工质的焓值升高，从而减小焓差，制冷效率降低。本设计的管路结构及控制方法，用最小的能耗（辅助管路是要消耗一定能量的），维持压缩机1的吸气温度处于正常工作范围，确保压缩机1安全运行，同时避免进入蒸发器5工质的焓值升高，从而避免减小焓差，维持主管路工质的制冷效率不降低。

2、当试验箱内温度低于或等于常温时，本设计的制冷系统的回热器6与第二种以及第三种所示的常见制冷系统的回热器6一样，提高制冷效率，减少能耗，而这个优点是第一种所示的常见制冷系统不具备的。

综上所述，本实用新型具备了第一、第二、第三种所示常见制冷系统的所有优点，同时也克服了第一、第二、第三种所示常见制冷系统的所有缺点。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型制冷系统，其特征在于，该系统由压缩机（1）、冷凝器（2）、第一阀门（3）、第一节流器（4）、蒸发器（5）及连接管路依次连接为一个循环回路组成，所述冷凝器（2）的输出管路和压缩机（1）的输入管路之间并接有回热器（6）进行热量交换，所述冷凝器（2）的输出管路和蒸发器（5）的输出管路并联一条辅助管路，所述辅助管路设有第二节流器（7）和第二阀门（8）用于降压和气化，该系统设有若干温度传感器A（9）和压力传感器B（10）用于控制辅助管路中第二阀门的状态，达到回热器(6)增焓差的目的。

2.根据权利要求1所述的一种新型制冷系统，其特征在于，所述第二阀门（8）的状态包括全开启、半开启和关闭三种状态。

3.根据权利要求1所述的一种新型制冷系统，其特征在于，该系统设有4个温度传感器A（9）和2个压力传感器B（10），所述4个温度传感器A（9）分别位于蒸发器（5）的入口处、回热器（6）的两个回路入口处、压缩机（1）的出口处，所述2个压力传感器B（10）分别位于压缩机（1）的吸气口和出气口处，根据温度传感器A（9）和压力传感器B（10）的测量值对辅助管路的第二阀门（8）进行控制。

4.根据权利要求1所述的一种新型制冷系统，其特征在于，所述第一节流器（4）和第二节流器（7）均采用毛细管式节流器。