CN211823260U - 一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统，包括二氧化碳双级并行压缩制冷系统及太阳能/直燃吸收式制冷制热系统；所述二氧化碳双级并行压缩制冷系统包括低温压缩机、中温压缩机、并行压缩机、冷凝蒸发器、第一冷凝器、高压节流阀、储液器、中压节流阀、低压节流阀、中温蒸发器、低温蒸发器及旁通阀；所述太阳能/直燃吸收式制冷制热系统包括吸收器、第一节流阀、溶液热交换器、发生器、第二冷凝器、第二节流阀、所述冷凝蒸发器、太阳能集热器、蓄能器、燃气加热导热油装置、供热水箱及供暖风机。该系统通过吸收式系统对CO2系统进行复叠使CO2系统在亚临界条件下运行，提高了系统效率，降低运行成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统。
背景技术
目前，国内大多数制冷系统仍主要采用HCFCs和HFCs两类制冷剂，但由于其对环境的各种不良影响，相关部门相继于1985年颁布《保护臭氧层的维也纳公约》、1987年颁布《蒙特利尔议定书》，并于1990年伦敦会议和1992年哥本哈根会议对《蒙特利尔议定书》进行修正，这标志着世界范围内的CFCs和HCFCs的替代进程不断加快。在环保制冷剂替代的趋势下，自然工质CO2由于其具有的环境友好性、高安全性及优异的热物理性质，被认为是制冷中富有前景的制冷剂。目前，CO2制冷系统在美国、日本及欧洲地区应用较多。国内在此方面也在积极研究开发中。
CO2跨临界循环系统应用的主要领域是商超制冷系统，商超系统中分为中温系统和低温系统，两种系统分别用于存储保鲜食品和冷冻食品，其最大的特点是常年运行，负荷变化不大。目前，采用CO2跨临界制冷循环，相对较大的节流损失使系统效率低下，商超系统的运行费用显著提高。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统。
为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统，包括二氧化碳双级并行压缩制冷系统及太阳能/直燃吸收式制冷制热系统；所述二氧化碳双级并行压缩制冷系统包括低温压缩机、中温压缩机、并行压缩机、冷凝蒸发器、第一冷凝器、高压节流阀、储液器、中压节流阀、低压节流阀、中温蒸发器、低温蒸发器及旁通阀；所述低温蒸发器的出口与所述低温蒸发器的吸气口连接，所述低温蒸发器的排气口与所述中温蒸发器的出口并联后分别与所述中温压缩机的吸气口及旁通阀的出口连接，所述储液器的气体出口分别与所述并行压缩机的吸气口及所述旁通阀的进口连接，所述并行压缩机的排气口与中温压缩机的排气口并联后一路与所述冷凝蒸发器的制冷剂通道进口连接，另一路通过第一阀门与第一冷凝器的进口连接，所述冷凝蒸发器的制冷剂通道出口与所述冷凝器的出口并联后通过所述高压节流阀与所述储液器的进口连接，所述储液器的出口分为两路，一路通过所述中压节流阀与所述中压蒸发器进口连接，另一路通过所述低压节流阀与所述低压蒸发器进口连接；
所述太阳能/直燃吸收式制冷制热系统包括吸收器、第一节流阀、溶液热交换器、发生器、第二冷凝器、第二节流阀、所述冷凝蒸发器、太阳能集热器、蓄能器、燃气加热导热油装置、供热水箱及供暖风机，所述吸收器的进口与所述冷凝蒸发器的溶液通道出口连接，所述吸收器的溶液出口通过溶液泵与所述溶液热交换器的第一通道、发生器的溶液进口依次连接，所述发生器的气体出口依次通过第二冷凝器、第二节流阀与所述冷凝蒸发器的溶液通道进口连接；所述发生器的浓溶液出口通过所述溶液热交换器的第二通道、第一节流阀与所述吸收器的溶液进口连接；所述太阳能集热器一路与所述发生器中加热装置形成太阳能加热循环，为所述发生器内的溴化锂溶液提供热量，另一路与所述蓄能器连接；所述蓄能器与所述发生器中的加热装置形成蓄能加热循环；所述燃气加热导热油装置与所述发生器中的加热装置连接形成燃气加热循环，所述燃气加热导热油装置通过导热油泵与所述供热水箱内的加热器连接形成燃气加热循环，所述供热水箱通过水泵与所述供暖风机连接形成供热循环。
在所述低温压缩机、中温压缩机、并行压缩机的吸气端及排气端的管路上分别设置温度传感器和压力传感器，用于测量压缩机吸排气温度与压力；所述低温蒸发器及中温蒸发器前管路上分别设置有温度传感器及压力传感器，用于测量所述低温蒸发器及中温蒸发器的蒸发温度与蒸发压力；所述冷凝蒸发器前管路设有温度传感器及流量计，用于测量复叠系统换热温度及流量；所述太阳能集热器的进出口处分别设置有温度传感器，用于测量太阳能集热器进出口导热油的温度；所述发生器的前后管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量发生器的换热量；所述供暖风机的供暖前后管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量冬季供暖量；所述燃气加热导热油装置的出口管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量燃气加热量。
还包括由所述冷却塔、冷却水箱与所述第二冷凝器组成的冷却循环。
所述温度传感器、压力传感器及流量计的信号输出端分别与控制器的数据接收端连接，所述控制器通过以太网传输数据并进行远程数据显示。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型所涉及的系统充分利用太阳能，通过吸收式系统对二氧化碳系统进行复叠使二氧化碳系统在亚临界条件下运行提高效率的同时，增加了用于冬季供暖的功能，在冬季太阳能效率不足的情况下，该系统将燃气和太阳能相配合驱动吸收式系统。本实用新型的系统通过对二氧化碳双级并行压缩制冷系统及太阳能/直燃吸收式制冷制热系统进行不同工况、负荷配比下的性能测试及数据采集和故障分析，有利于提高系统效率，降低运行成本。
附图说明
图1所示为本实用新型一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统的原理图如图1所示，包括二氧化碳双级并行压缩制冷系统Ⅱ及太阳能/直燃吸收式制冷制热系统Ⅰ。所述二氧化碳双级并行压缩制冷系统Ⅱ包括低温压缩机1、中温压缩机2、并行压缩机3、冷凝蒸发器4、第一冷凝器35、高压节流阀5、储液器6、中压节流阀8、低压节流阀9、中温蒸发器10、低温蒸发器11及旁通阀7。所述低温蒸发器11的出口与所述低温蒸发器的吸气口连接，所述低温蒸发器11的排气口与所述中温蒸发器的出口并联后分别与所述中温压缩机的吸气口及旁通阀7的出口连接，所述储液器6的气体出口分别与所述并行压缩机的吸气口及所述旁通阀7的进口连接，所述并行压缩机的排气口与中温压缩机的排气口并联后一路与所述冷凝蒸发器的制冷剂通道进口连接，另一路通过第一阀门36与第一冷凝器的进口连接，所述冷凝蒸发器4的制冷剂通道出口与所述冷凝器的出口并联后通过所述高压节流阀与所述储液器的进口连接，所述储液器的出口分为两路，一路通过所述中压节流阀8与所述中压蒸发器进口连接，另一路通过所述低压节流阀9与所述低压蒸发器11进口连接。所述的旁通阀7在夏季高温工况下开启，将部分气液分离器出来的气体进行节流降压后与从低温蒸发器出来的中温气体汇合，进入中温压缩机压缩至高温高压。
所述太阳能直燃吸收式制冷制热系统Ⅰ包括吸收器16、第一节流阀15、溶液热交换器13、发生器14、第二冷凝器17、第二节流阀18、所述冷凝蒸发器4、太阳能集热器20、蓄能器22、燃气加热导热油装置25、供热水箱28及供暖风机20。所述吸收器16的进口与所述冷凝蒸发器4的溶液通道出口连接，所述吸收器16的溶液出口通过溶液泵12与溶液热交换器13的第一通道、发生器14的溶液进口依次连接，所述发生器14的气体出口依次通过第二冷凝器17、第二节流阀18与所述冷凝蒸发器4的溶液通道进口连接。所述发生器14的浓溶液出口通过所述溶液热交换器13的第二通道、第一节流阀15与所述吸收器16的溶液进口连接。
本实用新型的发生器14可以通过多种不同的循环方式提供热量。所述太阳能集热器20一路与所述发生器14中的加热装置形成太阳能加热循环，通过太阳能集热器20为所述发生器14内的溴化锂溶液提供热量，另一路与所述蓄能器22连接，将热量蓄存至蓄能器22中。所述蓄能器22与所述发生器14中的加热装置形成蓄能加热循环，当太阳能不能提供充分的热量时，通过蓄能器22为所述发生器14内的溴化锂溶液提供热量。所述燃气加热导热油装置25与所述发生器14中的加热装置连接形成燃气加热循环，所述燃气加热导热油装置25通过导热油泵与所述供热水箱内的加热器连接形成燃气加热循环，所述供热水箱通过水泵与所述供暖风机连接形成供热循环。
为所述发生器14提供热量的可以是太阳能集热器20、燃气加热导热油装置25等。本实施例中的连接方式为：太阳能集热器20的出口与四通换向阀21的第一接口连接，所述四通换向阀21的第二接口分别与所述供暖水箱28的第一导热油接口及燃气加热导热油装置25的导热油进口连接，所述蓄能器22的第一接口与所述四通换向阀21的第四接口连接，所述四通换向阀21的第三接口分别与第一三通阀23的第二接口、第二三通阀26的第三接口、发生器14中的加热装置的进口连接，所述蓄能器22的第二接口与所述第一三通阀23的第一接口连接，所述第一三通阀23的第三接口分别与所述发生器14中的加热装置的出口及第一油泵19的进口连接，所述第一油泵19的出口与所述太阳能集热器20的进口连接，所述太阳能集热器的进口与出口之间设置有第二阀门24。所述第二三通阀26的第一接口与所述燃气导热油加热装置25的导热油出口、第二油泵27的进口连接，所述第二油泵的出口与所述供暖水箱的第二导热油接口连接，所述供暖水箱通过水泵29为所述供暖风机30提供热量。
为了对所述第二冷凝器17加强冷却，还包括由所述冷却塔32、冷却水箱31与所述第二冷凝器17组成的冷却循环。所述冷却水箱可以与供暖水箱串联为供暖风机30提供热量。所述冷却塔32的进口设置有第三阀门34，所述冷却水箱的进口处设置有第四阀门33。
为了对系统中的不同工况进行试验，在所述低温压缩机1、中温压缩机2、并行压缩机3的吸气端及排气端的管路上分别设置温度传感器和压力传感器，用于测量压缩机吸排气温度与压力；所述低温蒸发器11及中温蒸发器10前管路上分别设置有温度传感器及压力传感器，用于测量所述低温蒸发器11及中温蒸发器10的蒸发温度与蒸发压力；所述冷凝蒸发器4前管路设有温度传感器及流量计，用于测量复叠系统换热温度及流量；所述太阳能集热器20的进出口处分别设置有温度传感器，用于测量太阳能集热器20进出口导热油的温度；所述发生器14的前后管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量发生器的换热量；所述供暖风机30的供暖前后管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量冬季供暖量；所述燃气加热导热油装置25的出口管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量燃气加热量。
为了便于远程监控，所述温度传感器、压力传感器及流量计的信号输出端分别与控制器的数据接收端连接，所述控制器通过以太网传输数据进行数据的远程数据显示。
本实用新型的实验系统包含单二氧化碳双级压缩测试回路，单太阳能驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷测试系统回路，太阳能、燃气同时驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷制热系统测试回路，太阳能、燃气同时驱动吸收式制热系统测试回路，各个测试回路可以通过阀门控制开启和关闭。
所述的单二氧化碳双级压缩测试回路原理如下：所述的太阳能/直燃吸收式系统不运行。打开第一阀门36，低温压缩机1吸入低温蒸发器11出口的制冷剂蒸汽，压缩到中间压力后进入中温压缩机2；随后进入第一冷凝器35冷凝，之后进入高压节流阀5绝热节流；接着进入储液器6气液分离，从储液器6分离出的制冷剂饱和液体一部分经过中压节流阀8绝热节流，再进入到中温蒸发器10蒸发；分离出的另一部分制冷剂饱和液体经过低压节流阀9后进入低温蒸发器11蒸发，之后进入低温压缩机1，从低温压缩机1出来的制冷剂与中温蒸发器10出口的制冷剂气体混合，一起进入中温压缩机2；储液器6分离出的气体制冷剂直接进入并行压缩机3等熵压缩，与来自中温压缩机2的制冷剂混合进入第一冷凝器35。
所述的单太阳能驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷测试系统回路原理如下：所述的第一阀门36关闭，低温压缩机1吸入低温蒸发器11出口的制冷剂蒸汽，压缩到中间压力后进入中温压缩机2；随后进入冷凝蒸发器4冷凝，之后进入高压节流阀5绝热节流；接着进入储液器6气液分离，从储液器6分离出的制冷剂饱和液体一部分经过中压节流阀8绝热节流，再进入到中温蒸发器10蒸发；分离出的另一部分制冷剂饱和液体经过低压节流阀9后进入低温蒸发器11蒸发，之后进入低温压缩机1，从低温压缩机1出来的制冷剂与中温蒸发器10出口的制冷剂气体混合，一起进入中温压缩机2；储液器6分离出的气体制冷剂直接进入并行压缩机3等熵压缩，与来自中温压缩机2的制冷剂混合进入冷凝蒸发器4，形成二氧化碳双级压缩循环。收式系统中冷凝蒸发器4内制冷剂吸收来自二氧化碳双级压缩循环的热量，蒸发的制冷剂蒸汽进入吸收器16，在吸收器16中与来自发生器14的浓溶液混合，混合液被溶液泵12泵入溶液热交换器13,在溶液热交换器13中与发生器14出口的浓溶液进行热量交换。发生器14中蒸发出的水蒸气依次经过第一冷凝器35、第二节流阀18，再次进入冷凝-蒸发器4。发生器14的浓溶液则依次进入溶液热交换器13、节流阀18、吸收器16，第二冷凝器17和吸收器16冷却水的热量被冷却塔32带走，依次循环下去。当太阳能充足时，导热油经过太阳能集热器20加热至95℃，流经四通阀21，一部分导热油进入蓄能器22,将多余的能量储存在蓄能器22里，另一部分导热油用于加热吸收式系统中发生器14的溴化锂溶液，驱动吸收式系统运行。夜间或者白天无光照时，蓄能器22中存储的能量用于加热导热油，被加热的导热油加热吸收式系统中发生器14的溴化锂溶液，保证吸收式系统在无光照时正常运行。
所述的太阳能、燃气同时驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷制热系统测试回路原理如下：在所述的单太阳能驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷测试系统回路原理的基础上，将吸收式系统的冷凝热回收，用于预热供暖的水，并引入燃气加热导热油装置25，被燃气加热的导热油一部分用于加热供暖水箱28中的水，实现供暖，另一部分进入发生器14内的加热装置，对发生器14内的溴化锂溶液进行加热，用于弥补光照不足，太阳能集热器20和蓄能器22不能驱动吸收式系统运行时所需的热量。
所述的太阳能、燃气同时驱动吸收式制热系统测试回路原理如下：当室外环境温度较低时CO2双级压缩系统效率较高，此时吸收式系统不运行，CO2双级压缩系统的第一冷凝器35与室外环境换热，白天经过集热器20的导热油在四通阀21处分为三路，一路直接进入供暖水箱28，直接预热供暖用水，一路进入蓄能器22存储热量，存储的能量用于预热无光照时的供暖用水，一路进入燃气热驱动装置25，用于加热预热后的供暖用水。
本实用新型提供一种基于安全环保的二氧化碳双级压缩系统，太阳能、天然气相配合驱动吸收式制冷机与二氧化碳系统复叠，进行不同工况、负荷配比下的性能测试及数据采集和故障分析的大型综合型多功能性能试验系统。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统，其特征在于，包括二氧化碳双级并行压缩制冷系统及太阳能/直燃吸收式制冷制热系统；所述二氧化碳双级并行压缩制冷系统包括低温压缩机、中温压缩机、并行压缩机、冷凝蒸发器、第一冷凝器、高压节流阀、储液器、中压节流阀、低压节流阀、中温蒸发器、低温蒸发器及旁通阀；所述低温蒸发器的出口与所述低温蒸发器的吸气口连接，所述低温蒸发器的排气口与所述中温蒸发器的出口并联后分别与所述中温压缩机的吸气口及旁通阀的出口连接，所述储液器的气体出口分别与所述并行压缩机的吸气口及所述旁通阀的进口连接，所述并行压缩机的排气口与中温压缩机的排气口并联后一路与所述冷凝蒸发器的制冷剂通道进口连接，另一路通过第一阀门与第一冷凝器的进口连接，所述冷凝蒸发器的制冷剂通道出口与所述冷凝器的出口并联后通过所述高压节流阀与所述储液器的进口连接，所述储液器的出口分为两路，一路通过所述中压节流阀与所述中温蒸发器进口连接，另一路通过所述低压节流阀与所述低温蒸发器进口连接；
所述太阳能/直燃吸收式制冷制热系统包括吸收器、第一节流阀、溶液热交换器、发生器、第二冷凝器、第二节流阀、所述冷凝蒸发器、太阳能集热器、蓄能器、燃气加热导热油装置、供热水箱及供暖风机，所述吸收器的进口与所述冷凝蒸发器的溶液通道出口连接，所述吸收器的溶液出口通过溶液泵与所述溶液热交换器的第一通道、发生器的溶液进口依次连接，所述发生器的气体出口依次通过第二冷凝器、第二节流阀与所述冷凝蒸发器的溶液通道进口连接；所述发生器的浓溶液出口通过所述溶液热交换器的第二通道、第一节流阀与所述吸收器的溶液进口连接；所述太阳能集热器一路与所述发生器中加热装置形成太阳能加热循环，为所述发生器内的溴化锂溶液提供热量，另一路与所述蓄能器连接；所述蓄能器与所述发生器中的加热装置形成蓄能加热循环；所述燃气加热导热油装置与所述发生器中的加热装置连接形成燃气加热循环，所述燃气加热导热油装置通过导热油泵与所述供热水箱内的加热器连接形成燃气加热循环，所述供热水箱通过水泵与所述供暖风机连接形成供热循环。
2.根据权利要求1所述的一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统，其特征在于，在所述低温压缩机、中温压缩机、并行压缩机的吸气端及排气端的管路上分别设置温度传感器和压力传感器，用于测量压缩机吸排气温度与压力；所述低温蒸发器及中温蒸发器前管路上分别设置有温度传感器及压力传感器，用于测量所述低温蒸发器及中温蒸发器的蒸发温度与蒸发压力；所述冷凝蒸发器前管路设有温度传感器及流量计，用于测量复叠系统换热温度及流量；所述太阳能集热器的进出口处分别设置有温度传感器，用于测量太阳能集热器进出口导热油的温度；所述发生器的前后管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量发生器的换热量；所述供暖风机的供暖前后管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量冬季供暖量；所述燃气加热导热油装置的出口管路上分别设置有温度传感器及流量计，用于测量燃气加热量。
3.根据权利要求1或2所述的一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统，其特征在于，还包括由冷却塔、冷却水箱与所述第二冷凝器组成的冷却循环。
4.根据权利要求2所述的一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统，其特征在于，所述温度传感器、压力传感器及流量计的信号输出端分别与控制器的数据接收端连接，所述控制器通过以太网传输数据并进行远程数据显示。
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| CN111141064B (zh) * | 2020-01-22 | 2024-04-09 | 天津商业大学 | 一种多能源驱动吸收式复叠二氧化碳双级压缩制冷系统 |
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