CN216644727U - 一种氢气压缩机风冷式冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氢气压缩机风冷式冷却系统，其能解决现有氢气压缩机冷却系统对换热器尺寸要求大，冷却效果不理想的问题。其包括制冷剂循环、载冷剂第一循环和载冷剂第二循环，制冷剂循环包括首尾依次连接的压缩机、翅片管式冷凝器、过滤器、膨胀阀、换热器一和气液分离器，翅片管式冷凝器通过轴流风机降温；载冷剂第一循环包括首尾依次连接的换热器一、冷冻水箱、水泵一和换热器二；载冷剂第二循环包括加氢机换热器，加氢机换热器的载冷剂进口与冷冻水箱的载冷剂出口连接且二者之间设有水泵二，加氢机换热器的载冷剂出口与换热器一的载冷剂进口连接，换热器二的出气口和加氢机换热器的进气口之间连接有氢气压缩机。

Description

一种氢气压缩机风冷式冷却系统

技术领域

本实用新型涉及加氢设备领域，具体为一种氢气压缩机风冷式冷却系统。

背景技术

随着环保意识的增强，新能源汽车尤其是氢能源汽车逐渐受到大众的喜爱，在给氢能源汽车加注氢气时，常用到氢气压缩机和加氢机。氢气通过氢气压缩机加压后送入加氢机，再由加氢机注入汽车储氢罐。

由于氢气压缩机加压后的氢气会膨胀发热，而汽车储氢罐又有容积小型化的设计目标，为了增加汽车储氢罐的储气量，需要对氢气进行降温冷却，以提高高压氢气单位体积的质量。现有氢气压缩机冷却系统有的是在氢气压缩机前后分别利用换热器对氢气进行冷却，但两次冷却的冷却介质都是采用冷却水，且冷却水是由空气冷却，冷却水的水温高于环境温度，冷却效果不理想；当环境温度较高时，冷却水与高压氢气之间的温差较小，因此需要加大换热器的换热面积，对换热器尺寸要求大。

发明内容

针对现有氢气压缩机冷却系统的两次冷却的冷却介质都是冷却水，冷却水是由空气冷却，对换热器尺寸要求大，且冷却效果不理想的技术问题，本实用新型提供了一种氢气压缩机风冷式冷却系统，其能有效降低两次冷却的换热器尺寸要求，提高冷却效果。

其技术方案是这样的：一种氢气压缩机风冷式冷却系统，其特征在于：其包括制冷剂循环、载冷剂第一循环和载冷剂第二循环，所述制冷剂循环包括首尾依次连接的压缩机、翅片管式冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、换热器一和气液分离器，所述翅片管式冷凝器通过轴流风机降温；所述载冷剂第一循环包括首尾依次连接的所述换热器一、冷冻水箱、水泵一和换热器二；所述载冷剂第二循环包括加氢机换热器，所述加氢机换热器的载冷剂进口与所述冷冻水箱的载冷剂出口连接且二者之间设有水泵二，所述加氢机换热器的载冷剂出口与所述换热器一的载冷剂进口连接，所述换热器二的出气口和所述加氢机换热器的进气口之间连接有氢气压缩机。

其进一步特征在于：

所述轴流风机为变频风机，所述压缩机与所述翅片管式冷凝器之间的管路上安装有压力传感器，所述压力传感器和所述轴流风机分别与PLC控制器电控连接。

所述冷冻水箱内安装有温度传感器，所述温度传感器和所述压缩机分别与所述PLC控制器电控连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的氢气压缩机风冷式冷却系统，包括了制冷剂循环、载冷剂第一循环和载冷剂第二循环，其中，制冷剂循环中的制冷剂在翅片管式冷凝器内由轴流风机风冷后，在换热器一中对两个载冷剂循环中的载冷剂进行冷却降温，载冷剂第一循中，载冷剂经换热器一变成低温载冷剂，经冷冻水箱后在换热器二中对氢气进行第一次冷却，冷却后的氢气经过氢气压缩机压缩后进入加氢机换热器，与载冷剂第二循环中冷冻水箱出来的低温载冷剂进行第二次换热，进一步冷却降温后由加氢机注入汽车储氢罐，与现有空气冷却水，再由冷却水冷却氢气相比，本实用新型的两次冷却均由载冷剂冷却，而载冷剂是通过制冷剂循环进行冷却，确保冷冻水箱出来的载冷剂温度始终远低于环境温度，载冷剂与换热器二和加氢机换热器内的氢气温差大，从而能降低对换热器二和加氢机换热器的尺寸要求，同时大大提高冷却效果。

附图说明

图1为本实用新型的冷却系统的原理图。

附图标记：1-压缩机；2-翅片管式冷凝器；3-干燥过滤器；4-膨胀阀；5-换热器一；6-气液分离器；7-轴流风机；8-冷冻水箱；9-水泵一；10-换热器二；11-加氢机换热器；12-水泵二；13-氢气压缩机；14-排气管；15-液管；16-气管；17-吸气管；18-压力传感器；19-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，本实用新型的一种氢气压缩机风冷式冷却系统，其包括制冷剂循环、载冷剂第一循环和载冷剂第二循环，制冷剂循环包括首尾依次连接的压缩机1、翅片管式冷凝器2、干燥过滤器3、膨胀阀4、换热器一5和气液分离器6，翅片管式冷凝器2通过轴流风机7降温；载冷剂第一循环包括首尾依次连接的换热器一5、冷冻水箱8、水泵一9和换热器二10；载冷剂第二循环包括加氢机换热器11，加氢机换热器11的载冷剂进口与冷冻水箱8的载冷剂出口连接且二者之间设有水泵二12，加氢机换热器11的载冷剂出口与换热器一5的载冷剂进口连接，换热器二10的出气口和加氢机换热器11的进气口之间连接有氢气压缩机13。

本实用新型的氢气压缩机风冷式冷却系统，其中制冷剂循环如下：压缩机1排出的高温高压制冷剂气体经排气管14进入翅片管式冷凝器2，高温高压的制冷剂气体在翅片管式冷凝器2中放出热量，凝结成高温高压的液体，高温高压的液体经液管15进入干燥过滤器3过滤后，经膨胀阀4节流变成低温低压的气液两相混合物，随后进入换热器一5，在换热器一5内吸收载冷剂的热量气化成低温低压的气体，经气管16、气液分离器6、吸气管17被压缩机1吸入，压缩后经排气管14排出，进入下一个循环；载冷剂第一循环如下：低温载冷剂在冷冻水箱8、水泵一9、换热器二10和换热器一5之间循环流动，低温载冷剂在换热器二10内与氢气进行热交换，带走氢气中的热量，升温后的低温载冷剂从换热器二10中流出，进入换热器一5，在换热器一5中，制冷剂蒸发，吸收低温载冷剂中的热量，载冷剂降温后从换热器一5中流出进入冷冻水箱8暂存，冷冻水箱8内的低温载冷剂由水泵一9吸入，加压后送入换热器二10进行下一次循环，氢气在换热器二10中热交换后由氢气压缩机13加压后送入加氢机换热器11进行第二次冷却；载冷剂第二循环如下：低温载冷剂在冷冻水箱8、水泵二12、加氢机换热器11和换热器一5之间循环流动，低温载冷剂在加氢机换热器11内与高压氢气进行热交换，带走高压氢气中的热量，升温后的低温载冷剂从加氢机换热器11中流出，进入换热器一5，与制冷剂进行热交换，载冷剂降温后从换热器一5中流出进入冷冻水箱8暂存，冷冻水箱8内的低温载冷剂由水泵二12吸入，加压后送入加氢机换热器11进行下一次循环，氢气在加氢机换热器11中热交换后送入汽车储氢罐。上述两次冷却的冷却介质均为低温载冷剂，低温载冷剂则由制冷剂循环进行冷却，制冷剂循环采用蒸汽压缩式冷却，使得由换热器一出来的低温载冷剂的温度始终远低于环境温度，与氢气之间的温差大，能降低对换热器二和加氢机换热器的尺寸要求，同时大大提高冷却效果。

见图1，轴流风机7为变频风机，压缩机1与翅片管式冷凝器2之间的管路上安装有压力传感器18，压力传感器18和轴流风机7分别与PLC控制器电控连接。如此设计，轴流风机的转速可以根据制冷剂循环的高压自动调节，保证冷剂循环的高压稳定，使制冷剂循环的制冷量变化微小，进而保证进入加氢机换热器和换热器二的载冷剂温度稳定，由载冷剂冷却后的氢气温度也稳定，实现冷却系统的稳定运行。

见图1，冷冻水箱8内安装有温度传感器19，温度传感器19和压缩机1分别与PLC控制器电控连接。温度传感器可以监控冷冻水箱内载冷剂的温度，当载冷剂温度过高时，通过PLC控制器控制压缩机启动，对载冷剂进行降温，温度达到要求后压缩机停止工作，由冷冻水箱对载冷剂进行保温，保证冷却系统的稳定运行。

以上对本实用新型所提供的氢气压缩机风冷式冷却系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种氢气压缩机风冷式冷却系统，其特征在于：其包括制冷剂循环、载冷剂第一循环和载冷剂第二循环，所述制冷剂循环包括首尾依次连接的压缩机（1）、翅片管式冷凝器（2）、干燥过滤器（3）、膨胀阀（4）、换热器一（5）和气液分离器（6），所述翅片管式冷凝器（2）通过轴流风机（7）降温；所述载冷剂第一循环包括首尾依次连接的所述换热器一（5）、冷冻水箱（8）、水泵一（9）和换热器二（10）；所述载冷剂第二循环包括加氢机换热器（11），所述加氢机换热器（11）的载冷剂进口与所述冷冻水箱（8）的载冷剂出口连接且二者之间设有水泵二（12），所述加氢机换热器（11）的载冷剂出口与所述换热器一（5）的载冷剂进口连接，所述换热器二（10）的出气口和所述加氢机换热器（11）的进气口之间连接有氢气压缩机（13）。

2.根据权利要求1所述的一种氢气压缩机风冷式冷却系统，其特征在于：所述轴流风机（7）为变频风机，所述压缩机（1）与所述翅片管式冷凝器（2）之间的管路上安装有压力传感器（18），所述压力传感器（18）和所述轴流风机（7）分别与PLC控制器电控连接。

3.根据权利要求2所述的一种氢气压缩机风冷式冷却系统，其特征在于：所述冷冻水箱（8）内安装有温度传感器（19），所述温度传感器（19）和所述压缩机（1）分别与所述PLC控制器电控连接。

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