CN212299526U - 一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，包括水雾化机组和二氧化碳循环机组，所述二氧化碳循环机组包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器和储液器；所述水雾化机组包括封闭壳体、抽气设备、调压装置和水雾化装置，所述抽气设备用于在封闭壳体中形成负压，所述水雾化装置用于将液态水雾化为更大比表面积的水雾，所述冷凝器布置在所述封闭壳体内，水雾蒸发将冷凝器内的高温二氧化碳气体冷凝液化。其有益效果是：复叠制冷系统系统简单、节能环保、成本低廉、安全高效；水雾化机组中的水不沸腾相变换热、不循环，不回收，直接排放到大气中，有别于现有的复叠系统。

Description

一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统
技术领域
本实用新型涉及二氧化碳制冷领域，特别涉及一种非典型的基于二氧化碳和水的复叠制冷系统。
背景技术
在制冷领域，随着国际社会对节能减排、环境保护方面的关注度不断加强，氟利昂制冷剂的淘汰步伐也随之加快，二氧化碳作为一种高效、节能、环保的制冷剂，具有广泛的应用前景和可观的经济价值。但由于二氧化碳的固有特性，在工作温度高于临界温度时，无论施加多高的压力，均不能使二氧化碳液化，本领域一直存在偏见，以单独二氧化碳为介质的制冷系统无法用于大范围制冷，这大大降低了二氧化碳制冷系统的制冷效率，限制了二氧化碳制冷系统的推广和应用。
基于以上缺点，为了提高二氧化碳制冷系统的制冷效率，现有的改进方法为，采用二氧化碳双级复叠制冷系统，传统的典型二氧化碳复叠系统流程图如附图1 所示，氟利昂/氨侧包括压缩机1、冷凝器9和膨胀阀6，二氧化碳制冷循环侧分别包括压缩机1、冷凝器7和膨胀阀6，复叠是由两个独立的封闭制冷循环通过蒸发冷凝换热器8耦合在一起，即通过蒸发冷凝换热器8将二氧化碳制冷循环侧的负荷迁移到氟利昂/氨侧，在蒸发冷凝换热器内部氟利昂/氨与二氧化碳分别进行沸腾相变换热，从而实现二氧化碳制冷循环侧的高效运行，但其整体效率较低、系统复杂，而且氟利昂/氨分别不利于环境的保护与安全放心的使用，控制难度大，初期成本和后期运行维护成本都很高，限制了环保工质二氧化碳制冷循环系统的大规模市场化应用。
因此，提供一种系统简单、节能环保、成本低廉、安全高效的非典型的基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，是本实用新型的创研动机。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种系统简单、节能环保、成本低廉、安全高效的非典型性基于二氧化碳和水的复叠制冷系统。
本实用新型提供的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其技术方案为：
一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，包括水雾化机组和二氧化碳循环机组，所述二氧化碳循环机组包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器和储液器；所述水雾化机组包括封闭壳体、抽气设备、调压装置和水雾化装置，所述抽气设备用于在封闭壳体中形成负压，所述水雾化装置用于将液态水雾化为更大比表面积的水雾，所述冷凝器布置在所述封闭壳体内，水雾蒸发将冷凝器内的高温二氧化碳气体冷凝液化；水蒸气和未蒸发的水雾在负压的作用下排出封闭壳体。
优选地，所述调压装置靠近所述水雾化装置设置，通过调压装置通入的气体与分散并悬浮在负压环境的封闭壳体的腔体内的水雾形成气溶胶，冷凝器通过与水雾进行辐射换热，水雾进行非沸腾相变将热量带走；
水蒸气和未蒸发的水雾直接排放到大气中。
优选地，所述封闭壳体内壁和/或冷凝器的表面涂覆有憎水剂。
优选地，所述抽气设备是负压风机、磁悬浮负压风机或者真空抽气泵；所述冷凝器横排布置、竖排布置或者具有倾斜角度布置。
优选地，所述压缩机是磁悬浮压缩机；供水的水温低于40℃。
优选地，所述水雾化装置是高压泵雾化器，高压水泵产生的高压水在喷嘴处雾化；
或者所述水雾化装置是压缩空气式雾化器，喷头通过空压机接口与空压机连接，通过进水口与储水装置连接，水在空压机产生的高压气体的作用下雾化；
或者所述水雾化装置是超声波雾化器，所述超声波雾化器包括超声波雾化片，所述超声波雾化片配合超声波将水雾化。
优选地，所述冷凝器以平方米计的换热面积与以升计的供水量的比值为3-6。
优选地，所述调压装置是连通到封闭壳体内的进气管或者风扇，通过调压装置将空气送进壳体内，以促进壳体内蒸汽的流动，在壳体内形成气溶胶；
抽气设备的排风量大于封闭壳体内雾化水的蒸发量；
封闭壳体腔体内的压力低于环境大气压20Pa以上。
优选地，在冷凝器与储液器之间设置有压差阀，压差阀包括入口和出口，压差阀的入口与冷凝器相连通，出口与储液器相连通；所述压差阀的内部设置有垫片，垫片上连接有弹簧，垫片可随弹簧的压缩或释放往复移动，以使压差阀的入口和出口连通或阻断；
所述制冷系统包括文丘里管，所述文丘里管包括顺次相连的收缩段、喉道和扩散段，所述收缩段与进气管相连通，所述扩散段与所述冷凝器相连通，所述喉道与所述储液器上部相连通。
本实用新型还提供了一种基于二氧化碳和水的复叠制冷方法，包括以下步骤：压缩机将蒸发器中的高温二氧化碳气体压缩到冷凝器中；高温二氧化碳气体通过冷凝器与水主要进行辐射换热，二氧化碳侧为沸腾相变放热，水侧为非沸腾相变吸热，具体为：经喷嘴喷出的低温雾化小水滴在抽气设备的作用下逐渐由气溶胶区依次向换热区，负压空间区漂移，在整个漂移过程中每个小水滴不断的吸收冷凝器辐射出来的热量，小水滴表面水分子在负压和辐射的双重作用下脱离小水滴的内部作用力逃逸出去形成气态水分子，连续供应的雾化水把冷凝器内的热量源源不断的携带出去，使冷凝器内的二氧化碳介质降温，将二氧化碳冷凝；水蒸气和未蒸发的小水滴在负压的作用下排出封闭壳体；然后将换热冷凝后二氧化碳液体引入储液器中备用。
本实用新型的实施包括以下技术效果：
本实用新型的二氧化碳/水复叠系统，水雾化机组中的水不沸腾相变换热、不循环，不回收，直接排放到大气中，有别于现有的复叠系统，因此本实用新型的复叠制冷系统是非典型二氧化碳/水复叠制冷系统。
冷凝器与雾化水滴在封闭壳体中主要为辐射换热；整个换热机理如下:经喷嘴雾化喷出的低温雾化小水滴在顶部抽气设备的作用下逐渐由气溶胶区依次向换热区，高负压区漂移，直至排出换热器；气溶胶区主要是将水滴表面积最大化，在整个漂移过程中每个小水滴通过辐射不断的吸收冷凝器辐射出来的热量，小水滴表面水分子在负压和辐射的双重作用下极易脱离小水滴内部作用力而逃逸出去，整个换热过程就这样连续不断的进行下去，宏观上看就是水滴在腔体由下而上的过程通过负压辐射的作用，水滴表面水分子通过非沸腾相变的蒸发吸热把冷凝器内的热量源源不断的携带出去，从而达到使冷凝器内的二氧化碳介质降温的效果。
附图说明
图1为现有传统的典型二氧化碳复叠系统示意图。
图2为本实用新型实施例1的非典型二氧化碳/水复叠制冷系统示意图。
图3为高压泵雾化器设置在水雾化机组上的示意图。
图4为压缩空气式雾化器设置在水雾化机组上的示意图。
图5为压缩空气式雾化器的喷头结构示意图。
图6为超声波雾化器设置在水雾化机组上的示意图。
图7为超声波雾化器的超声波雾化片示意图。
图8为机械式压差阀示意图。
图9为本实用新型实施例2的非典型二氧化碳/水复叠制冷系统示意图。
图10为真空抽气泵安装在水雾化机组上的示意图。
图中：1、压缩机；2、文丘里管；3、水雾化机组；30、高负压区；31、换热区；32、气溶胶区；33、供水管道；34、调压装置；35、高压泵雾化器；36、压缩空气式雾化器；360、空压机接口；361、进水口；37、超声波雾化器；370、超声波雾化片；38、封闭壳体；39、抽气设备；4、压差阀；40、垫片；41、弹簧；5、储液器；6、膨胀阀；7、蒸发器；8、蒸发冷凝换热器；9、冷凝器。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
参见图2所示，本实施例提供的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，包括水雾化机组3和二氧化碳循环机组，所述二氧化碳循环机组包括依次连接的蒸发器7、压缩机1、冷凝器9和储液器5；参见图3所示，所述水雾化机组3包括封闭壳体38、抽气设备39、调压装置34和水雾化装置，所述抽气设备39用于在封闭壳体38中形成负压，所述水雾化装置用于将液态水雾化为更大比表面积的水雾，所述冷凝器9布置在所述封闭壳体38内，水雾蒸发将冷凝器9内的高温二氧化碳气体冷凝液化；水蒸气和未蒸发的水雾在负压的作用下排出封闭壳体 38。该复叠制冷系统系统简单、节能环保、成本低廉、安全高效。参见图3所示，所述调压装置34靠近所述水雾化装置设置，通过调压装置34通入的气体与分散并悬浮在负压环境的封闭壳体38的腔体内的水雾形成气溶胶，冷凝器9通过与水雾进行辐射换热，水雾进行非沸腾相变将热量带走水蒸气和未蒸发的水雾直接排放到大气中。蒸发器7与储液器5直接还设置有膨胀阀6，用于降压。本实用新型的复叠系统，水雾化机组3中的水不循环，不回收，直接排放到大气中，有别于现有的复叠系统，因此本实用新型的复叠制冷系统是非典型二氧化碳/水复叠制冷系统。而且，水不会污染环境，环保的同时，降低了成本。换热方式有对流、传导、辐射三种方式，本实用新型冷凝器9中的高温二氧化碳为辐射热量将气溶胶内的小水滴蒸发气化的换热方式，换热效率大大提高。
本实用新型中，封闭壳体38构成的腔体在离抽气设备39近的部分形成高负压区30，将腔体内的水汽持续的排出封闭壳体38；布置有冷凝器9的部分是换热区31；接近水雾化装置的部分为气溶胶区32。水雾化后就有蒸发，释放冷量，进一步降低了腔体内的温度。冷凝器9在封闭壳体38中非沸腾相变负压辐射换热；整个换热机理如下：经喷嘴雾化喷出的低温雾化小水滴在顶部抽气设备39 的作用下逐渐由气溶胶区32依次向换热区31，高负压区30漂移，直至排出换热冷凝器9；气溶胶区32主要是将水滴表面积最大化，在整个漂移过程中每个小水滴通过辐射不断的吸收冷凝器9辐射出来的热量，小水滴表面水分子在负压和辐射的双重作用下极易脱离小水滴内部作用力而逃逸出去，整个换热过程就这样连续不断的进行下去，宏观上看就是水滴在腔体由下而上的过程通过负压辐射的作用，水滴表面水分子通过非沸腾相变的蒸发吸热把冷凝器9内的热量源源不断的携带出去，从而达到使冷凝器9内的二氧化碳介质降温的效果。
优选地，所述封闭壳体38内壁和/或冷凝器9的表面涂覆有憎水剂，憎水剂属于无污染、无公害的超疏水物质，最大程度的避免喷出的细微水滴碰撞结合成超大水滴结合在封闭壳体38内壁和冷凝器9的表面，形成水滴挂壁，影响换热效率，即使气溶胶区32悬浮的细小水滴与冷凝器9进行更长时间的充分辐射换热；超疏水物质可以是带电荷的物质，促进蒸发，减少凝聚。所述抽气设备39 是磁悬浮负压风机，磁悬浮负压风机采用磁悬浮轴承、高速永磁同步电机、高效变频器调速等技术，启动时先悬浮后旋转，无摩擦，无需润滑，可采用现有的磁悬浮负压风机结构，具体结构不再赘述。磁悬浮负压风机使相对封闭的封闭壳体38内部形成更低的负压环境，强化小水滴的广义蒸发换热量。磁悬浮风机可以增加风机的转速，从而使封闭壳体38内的负压更高，获得更大的制冷效率。压缩机1是磁悬浮压缩机，磁悬浮压缩机可以减少轴摩擦损失率，提高二氧化碳侧的循环效率。
具体地，鉴于水雾化装置喷出水雾后就具有第一次降温功能，因此，供水的水温低于40℃，经试验研究表明，当供水的水温低于40℃时，水雾化装置喷到封闭壳体38内的温度就能够低于二氧化碳的临界温度。使用常规的25℃的室温水通过喷嘴后形成的气溶胶区32的温度在15℃左右，远低于二氧化碳临界温度 31.7℃。因此使用上述方案，在不同温度条件和湿度条件下都可以直接使用水，而无需对水进行处理就能够满足使用要求，进一步降低成本。水的广义蒸发为即使水的温度低于沸点时，发生在水表面的汽化吸热过程，即非沸腾相变蒸发，水的广义蒸发在任何温度下都能发生。考虑到水广义蒸发吸热和水自身物性的特点，创新性的利用水雾化机组3冷凝二氧化碳。
参见图3所示，作为一种示例，所述水雾化装置是高压泵雾化器35，高压水泵产生的高压水在喷嘴处雾化。作为另一种示例，参见图4和图5所示，所述水雾化装置是压缩空气式雾化器36，喷头通过空压机接口360与空压机连接，通过进水口361与储水装置连接，水在空压机产生的高压气体的作用下雾化。作为第三种示例，参见图6和图7所示，所述水雾化装置是超声波雾化器37，所述超声波雾化器37包括超声波雾化片370，所述超声波雾化片370配合超声波将水雾化。进一步，水雾化装置包括供水管道33，供水管道33与封闭壳体38外的水箱或水管相连通，持续向封闭壳体38内供水；供水管道33可为单条直线形管路，也可为两条或多条管路并排设置，或采用单条管路环绕成盘状设置。作为一种示例，供水管道33上分散设置有多个高压雾化喷嘴，供水管道33中的水可通过高压雾化喷嘴喷出，形成雾状的雾化水，散布在封闭壳体38内。优选地，高压雾化喷嘴均朝向冷凝器9所在方向设置，以便使雾化水更好的喷射向冷凝器9。优选地，所述冷凝器9的换热面积(平方米)与供水量(升)的比值为3-6，优选比值为4。如此设置冷凝器9和供水装置，成本和制冷效率最好。
具体地，所述调压装置34是连通到封闭壳体38内的进气管(如图3所示) 或者风扇(图中未视出)，通过调压装置34将空气送进壳体内，以促进壳体内蒸汽的流动，在壳体内形成气溶胶。抽气设备39的排风量大于封闭壳体38内雾化水的蒸发量。封闭壳体38腔体内的压力低于环境大气压20Pa以上。位于封闭壳体38内的进气管的管壁上分散开设有多个出气孔。当闪蒸式封闭换热器工作时，少量的室外空气可通过进气管或者风扇进入密闭壳体内，并通过多个出气孔或者风扇吹向水雾化装置，使腔内的雾化水形成气溶胶，并加速流动，促进雾化水蒸发及蒸汽的排出。调压装置34可以调节空气的进入量，进而调节腔内雾化水及蒸汽的流动程度。需要补充说明的是，基于上述的水雾化机组3，封闭壳体38需要抑制外界自然风进入壳体内部，这与调压装置34并不冲突。第一，调压装置 34虽然能够使外界自然风进入封闭壳体38内，但是，这种可进入的风量非常小并可控，与上述的通过壳体板材与板材之间的缝隙进入的自然风相类似，都不会影响设备的正常运行；第二，调压装置34设置的目的是，通过微气流的运动促进雾化水及水蒸发后的蒸汽流动，一方面是产生气溶胶区32环境，另一方面是加快蒸汽由气溶胶区32向高负压区30运动，促进蒸汽排出，促进雾化水蒸发。也就是说，通过调压装置34进入封闭壳体38内的少量自然风本身不能达到冷却冷凝器9的效果，这与现有的风冷式换热器与蒸发冷换热器有着本质区别。
通过设置抽气设备39和调压装置34，封闭壳体38内的环境能够保持在稳定的低温状态，温度低于二氧化碳的液化临界温度。冷凝器9设置在封闭壳体38 内，经压缩机1压缩后的高温高压二氧化碳气体在通过冷凝器9的过程中，与封闭壳体38内的低温环境发生辐射换热，冷凝为液态二氧化碳，流经压差阀4后进入储液器5中进行气液分离，分离后的液态二氧化碳通过膨胀阀6降压后，再次进入蒸发器7中蒸发制冷。
优选地，冷凝器9横排布置或者具有倾斜角度布置，冷凝器9为盘管式冷凝器9，二氧化碳制冷剂通过该盘管式冷凝器9进行降温冷凝。抽气设备39的排风量大于封闭壳体38内的雾化水的蒸发量，一方面可充分排出封闭壳体38内的蒸汽，以提高雾化水的蒸发效率，另一方面可保持封闭壳体38内的负压环境。
参见图2所示，在冷凝器9与储液器5之间设置有压差阀4，具体参见图8 所示，压差阀4包括入口和出口，压差阀4的入口与冷凝器9相连通，出口与储液器5相连通。压差阀4的内部设置有垫片40，垫片40上连接有弹簧41，垫片 40可随弹簧41的压缩或释放往复移动，以使压差阀4的入口和出口连通或阻断。需要特别说明的是，现有二氧化碳制冷系统由于冷凝器9的冷凝效率不够高，二氧化碳冷凝效果不理想，常常会发生冷凝器9冷凝压力过高的现象，为了检测并控制冷凝压力，现有的二氧化碳制冷系统采用的阀门通常为电子阀，电子阀的整体结构非常复杂，不仅成本高，且不易维护。与现有的二氧化碳制冷系统不同的是，本实施例中采用的是机械压差阀4，通过机械压差阀4控制和调整冷凝器9 的冷凝压力，使冷凝压力保持在适宜的范围内。机械压差阀4不仅结构简单，成本低，易于维护，同时能够保证本实用新型的单级二氧化碳制冷系统安全高效运行。压差阀4能够调节冷凝器9内的冷凝压力，使冷凝压力保持在合适的范围内，保证系统的正常运行。此外，压差阀4还具有一定的节流作用，节流作用能够将二氧化碳进行分级降压，确保系统安全高效的运行。
参见图2所示，所述制冷系统包括文丘里管2，所述文丘里管2包括顺次相连的收缩段、喉道和扩散段，所述收缩段与进气管相连通，所述扩散段与所述冷凝器9相连通，所述喉道与所述储液器5上部相连通。经压缩机1压缩后的二氧化碳气体在进入冷凝器9前，会先经过文丘里管2，二氧化碳气体首先由文丘里管2的进气口进入入口段，再通过收缩段时，由于管道的直径逐渐变小，使气流由粗变细，因此气体的流动速度逐渐加快。二氧化碳气体在进入喉道时流速达到最高，此时基于文丘里效应，喉道内的二氧化碳气体的附近会产生低压，使喉道内形成负压环境。喉道与储液器5内存储二氧化碳的储液器5相连通，在喉道内负压环境的吸附作用下，储液器5内的二氧化碳气体会被抽吸至文丘里管2中，与压缩机1压缩后的二氧化碳气体一起进入文丘里管2的扩散段内，继续冷凝。由于压缩机1压缩后的二氧化碳气体连续不断地通过文丘里管2，因此储液器5 中的二氧化碳气体也会连续不断地流入文丘里管2内，与压缩机1压缩后的二氧化碳气体一起进入冷凝器9中进行换热冷凝。
此外，还需要特别说明的是，文丘里管2在工作过程中不需要提供额外的动力，即无需添加如电机一类的动力组件，完全依靠二氧化碳自身物性即可实现循环工作。二氧化碳本身具有临界压力高(处于气态状态时的压力较高)、临界温度低(在较低温度下更易保持在气态状态)的特性，与其它制冷剂相比，二氧化碳制冷剂在文丘里管2内的流速更高，产生的低压更低，使文丘里管2内的负压环境具有更强的吸附效果，因此，二氧化碳制冷剂的自身物性能够维持和促进文丘里管2的快速高效运行。
将文丘里管2设置在压缩机1和冷凝器9之间，可将储液器5中存储的二氧化碳(CO2)气体抽出，并输送回冷凝器9中进行再次冷凝，以提高二氧化碳气体的冷凝量；同时，由于储液器5中的二氧化碳气体被不断抽出，会导致储液器 5内的压力变小，此时，会有部分液态二氧化碳闪发为气体，以维持储液器5内整体环境压力的平衡。这部分液态二氧化碳在闪发为气体的过程中会吸收热量，使储液器5中剩余的液态二氧化碳温度降低，即增大了剩余液态二氧化碳的过冷度，进一步提高了制冷系统的制冷效率。
同时，由于储液器5内的闪发二氧化碳气体为低温气体(约13℃)，在文丘里管2内与压缩机1压缩后的高温二氧化碳气体(约90℃)混合时，会使高温二氧化碳气体的温度降低，也就是说，在高温二氧化碳气体进入冷凝器9内冷凝之前，先进行了一次降温，降温后的气体再进入冷凝器9中进行冷却，能够提高冷凝器9的冷凝效率，进一步促进二氧化碳气体冷凝液化。
综上，本实用新型选用的文丘里管2使本实用新型的制冷系统具有以下优点：
1、通过将文丘里效应与二氧化碳的自身物性相结合，在不增加动力组件、不影响压缩机1效率的前提下，使储液器5中的气态二氧化碳重复冷凝，提高系统制冷效率；
2、增大储液器5中液态二氧化碳的过冷度，提高系统制冷效率；
3、与现有二氧化碳制冷系统相比，结构更加简单，运行效果稳定，能够实现二氧化碳单级循环制冷。
在封闭负压环境中，促进水由液态蒸发为气态，释放冷量。其中，促进水蒸发的因素主要有：1)水的表面积越大，越利于水的蒸发；2)所处环境的负压值越大，水分子之间越容易相互脱离，形成蒸汽；3)腔体内温度越高，水的蒸发越快。
基于上述冷却原理，水雾化机组3促进水由液态蒸发为气态的过程为：
第一，采用水雾化装置将水雾化为小雾滴，雾滴状的水表面积大大增加，能够加速蒸发，同时，雾滴状的水运动活跃，能够在封闭壳体38内四散飘动，加速换热蒸发。
第二，封闭壳体38与抽气设备39相配合，使封闭壳体38内始终保持负压环境，使腔内的压力低于环境大气压20Pa以上，此时原本已经雾化为小雾滴的水，其表面的水分子更容易脱离雾滴本体，转变为蒸汽。这里的环境大气压是指，水雾机组所处的工作环境的大气压值。
第三，流入冷凝器9内的二氧化碳制冷剂会在封闭壳体38内吸收冷量放出热量，完成换热，此时冷凝器9会产生辐射热，因此当雾滴靠近冷凝器9时会在辐射热的作用下加速蒸发，进一步吸收二氧化碳制冷剂的热量，使其降温。
此外，未完全蒸发为蒸汽的小雾滴在经过冷凝器9时，还可以通过直接与冷凝器9接触的方式进行热交换，达到辅助降温制冷的作用。由于水雾化成雾滴后体积变小，因此更容易四散飘动，这就使雾滴的流动性加快，能够快速与冷凝器 9完成热交换；且小体积的雾滴在直接接触换热的过程中又有大部分吸热蒸发为蒸汽，大大提高了制冷效率。
需要特别说明的是，与现有的风冷式换热器与蒸发冷换热器原理不同，闪蒸式封闭换热器采用的壳体是封闭式的，封闭壳体38是为了抑制室外风进入壳体内，防止壳体内进入过多的室外风，影响封闭壳体38内雾化水的蒸发。在高温高湿地区使用也不影响制冷效率。而现有的风冷式换热器恰恰相反，是通过风流经风冷式换热器中的冷凝器9实现换热制冷，因此进入设备壳体内的风量越大，风冷式换热器的制冷效果越好，因此，在高温高湿地区，风冷式换热器与蒸发冷换热器的制冷效率将会大大降低，甚至不能使用。
需要补充说明的是，上述的封闭壳体38不等同于完全密封的壳体，在实际生产中，板材与板材之间或板材与各组成部件之间的接缝处可能存在缝隙，当抽气设备39向外排风时，外界环境中的空气可能会通过缝隙进入封闭壳体38内。这种少量的进气不会影响封闭壳体38内整体的负压环境，通过调节抽气设备39 的转速或调压装置34，能够使封闭壳体38内的负压环境处于一个相对稳定的压力值，因此不会对雾化水的蒸发效果产生影响，即不会影响闪蒸式封闭换热器的制冷效果。
上述基于二氧化碳和水的复叠制冷方法，包括以下步骤：压缩机1将蒸发器 7中的高温二氧化碳气体压缩到冷凝器9中；高温二氧化碳气体通过冷凝器9与水主要进行辐射换热，二氧化碳侧为沸腾相变放热，水侧为非沸腾相变吸热，具体为：经喷嘴喷出的低温雾化小水滴在抽气设备39的作用下逐渐由气溶胶区32 依次向换热区31，负压空间区漂移，在整个漂移过程中每个小水滴不断的吸收冷凝器9辐射出来的热量，小水滴表面水分子在负压和辐射的双重作用下脱离小水滴的内部作用力逃逸出去形成气态水分子，连续供应的雾化水把冷凝器9内的热量源源不断的携带出去，使冷凝器9内的二氧化碳介质降温，将二氧化碳冷凝；水蒸气和未蒸发的小水滴在负压的作用下排出封闭壳体38；然后将换热冷凝后二氧化碳液体引入储液器5中备用，储液器5中的二氧化碳液体在二氧化碳机组中循环。
实施例2
本实施例的技术方案与实施例1的方案相似，本实施例仅对与实施例不相同的部分进行描述，相同的部分不再赘述。参见图9和图10所示，本实施例中，抽气设备39是真空抽气泵，真空抽气泵形成的真空度范围广，可以直接抽吸水蒸气等可凝性气体和带有颗粒状的介质，结构简单，操作方便，节能降耗等优点。本实施例中的冷凝器9竖直布置，鉴于封闭壳体腔内具有小范围的温度梯度，一定程度上具有逐级降温的效果。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，包括水雾化机组和二氧化碳循环机组，所述二氧化碳循环机组包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器和储液器；其特征在于：所述水雾化机组包括封闭壳体、抽气设备、调压装置和水雾化装置，所述抽气设备用于在封闭壳体中形成负压，所述水雾化装置用于将液态水雾化为更大比表面积的水雾，所述冷凝器布置在所述封闭壳体内，水雾蒸发将冷凝器内的高温二氧化碳气体冷凝液化；水蒸气和未蒸发的水雾在负压的作用下排出封闭壳体。
2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：所述调压装置靠近所述水雾化装置设置，通过调压装置通入的气体与分散并悬浮在负压环境的封闭壳体的腔体内的水雾形成气溶胶，冷凝器通过与水雾进行辐射换热，水雾进行非沸腾相变将热量带走；
水蒸气和未蒸发的水雾直接排放到大气中。
3.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：所述封闭壳体内壁和/或冷凝器的表面涂覆有憎水剂。
4.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：所述抽气设备是负压风机、磁悬浮负压风机或者真空抽气泵；所述冷凝器横排布置、竖排布置或者具有倾斜角度布置。
5.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：所述压缩机是磁悬浮压缩机；供水的水温低于40℃。
6.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：所述水雾化装置是高压泵雾化器，高压水泵产生的高压水在喷嘴处雾化；
或者所述水雾化装置是压缩空气式雾化器，喷头通过空压机接口与空压机连接，通过进水口与储水装置连接，水在空压机产生的高压气体的作用下雾化；
或者所述水雾化装置是超声波雾化器，所述超声波雾化器包括超声波雾化片，所述超声波雾化片配合超声波将水雾化。
7.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：所述冷凝器以平方米计的换热面积与以升计的供水量的比值为3-6。
8.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：所述调压装置是连通到封闭壳体内的进气管或者风扇，通过调压装置将空气送进壳体内，以促进壳体内蒸汽的流动，在壳体内形成气溶胶；
抽气设备的排风量大于封闭壳体内雾化水的蒸发量；
封闭壳体腔体内的压力低于环境大气压20Pa以上。
9.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：在所述冷凝器与所述储液器之间设置有压差阀，所述压差阀包括入口和出口，所述压差阀的入口与冷凝器相连通，出口与储液器相连通；所述压差阀的内部设置有垫片，所述垫片上连接有弹簧，所述垫片可随所述弹簧的压缩或释放往复移动，以使压差阀的入口和出口连通或阻断。
10.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳和水的复叠制冷系统，其特征在于：所述制冷系统包括文丘里管，所述文丘里管包括顺次相连的收缩段、喉道和扩散段，所述收缩段与进气管相连通，所述扩散段与所述冷凝器相连通，所述喉道与所述储液器上部相连通。
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