CN219318675U - 一种带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统，包括：依次连接的压缩机、冷凝器、回热器、第一节流阀、第一气液分离器、第二节流阀、第一冷凝蒸发器、第二气液分离器、第三节流阀、第二冷凝蒸发器、第三气液分离器、第四节流阀、第三冷凝蒸发器、第五节流阀和蒸发器。本方案通过增加第一节流阀，有效降低第一气液分离器入口处制冷剂的温度和压力，同时保持比焓值与回热器第一出口处制冷剂的比焓值一致，以提高第一气液分离器中制冷剂干度，进而提高进入蒸发器中的制冷剂质量流量，同时改善压缩机运行压力。最终实现系统制冷量和制冷系数的有效提升，提高系统稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统。
背景技术
蒸汽压缩制冷的基本原理为：在压缩机的作用下把低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的气体，之后送入冷凝器。在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入压缩机的入口，从而完成制冷循环。
-120℃～-150℃的超低温制冷温区在生物工程、医药卫生、生命科学、科学研究等诸多领域有着广泛应用，主要采用多级复叠制冷系统或者四级自复叠系统获取低温。多级复叠制冷系统需要采用多个压缩机对不同沸点制冷剂进行逐级压缩，设备结构复杂庞大，制冷系统可靠性差；四级自复叠系统只需要采用一个压缩机即可实现非共沸混合工质的压缩，通过多个气液分离器、冷凝蒸发器和节流阀实现混合制冷剂的连续降温，最终在蒸发器中获得-120℃～-150℃的低温，有效克服复叠系统的缺陷。
但传统的四级自复叠制冷系统存在着冷凝器换热不充分且换热温差较大，冷凝器出口制冷剂状态不稳定，冷凝器出口干度较大造成压缩机排气温度过高，压缩机运行环境恶化；冷凝器出口干度较小则会引发压缩机吸气带液、无法获得足够制冷量等问题，造成系统制冷效率低、可靠性差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种带中间压力调节功能的新型三级自复叠制冷系统，充分利用冷凝热量并消除由工况变化引起的冷凝器出口状态变化对四级自复叠制冷系统性能的负面影响，并降低压缩机运行压力。
为达到上述目的，本实用新型提出一种带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统，包括：压缩机、冷凝器、回热器、第一节流阀、第一气液分离器、第二节流阀、第一冷凝蒸发器、第二气液分离器、第三节流阀、第二冷凝蒸发器、第三气液分离器、第四节流阀、第三冷凝蒸发器、第五节流阀和蒸发器。
所述压缩机1的输出端与所述冷凝器2的输入端连接，所述回热器3的第一输入端与冷凝器2的输出端连接，所述回热器3的第一输出端与所述第一节流阀4的输入端连接，所述第一节流阀4的输出端与所述第一气液分离器5的输入端相连接；所述第一气液分离器5和第二气液分离器8的气体输出端分别与所述第一冷凝蒸发器7和第二冷凝蒸发器10的第一输入端连接，所述第一气液分离器5和第二气液分离器8的液体输出端分别与第二节流阀6和第三节流阀9的输入端连接；
所述第一冷凝蒸发器7的第一输出端与所述第二气液分离器8的输入端连接，所述第二冷凝蒸发器10的第一输出端与所述第三气液分离器11的输入端相连接；所述第三气液分离器11的气体输出端和液体输出端分别于所述第三冷凝蒸发器13的第一输入端和所述第四节流阀12的输入端连接，所述第五节流阀14的输入端和输出端分别与所述第三冷凝蒸发器13的第一输出端和所述蒸发器12的输入端连接；所述蒸发器15输出端的制冷剂和所述第四节流阀12输出端的制冷剂混合后进入第三冷凝蒸发器13的第二输入端进行换热，所述第三冷凝蒸发器13的第二输出端制冷剂和所述第三节流阀9输出端的制冷剂混合后进入第二冷凝蒸发器10的第二输入端进行换热，所述第二冷凝蒸发器10的第二输出端制冷剂与所述第二节流阀6的输出端制冷剂混合后进入所述第一冷凝蒸发器7的第二输入端进行换热，所述第一冷凝蒸发器7的第二输出端与所述回热器3的第二输入端连接，所述回热器3的第二输出端与所述压缩机1的输入端相连接。
进一步的，所述第一冷凝蒸发器、第二冷凝蒸发器、第三冷凝蒸发器和蒸发器的制冷温度范围分别为室温到-40℃、室温到-80℃、室温到-120℃和室温到-150℃。
进一步的，所述第一冷凝蒸发器、第二冷凝蒸发器、第三冷凝蒸发器和蒸发器设置在制冷空间中，所述制冷空间中设有温度计。
与现有技术相比，本实用新型的优势之处在于：本实用新型的四级自复叠制冷系统，通过增加第一节流阀，有效降低第一气液分离器入口处制冷剂的温度和压力，同时保持比焓值与回热器第一输出端处制冷剂的比焓值一致，以提高第一气液分离器中制冷剂干度，进而提高进入蒸发器中的制冷剂质量流量，同时改善压缩机运行条件。最终实现系统制冷量和制冷系数的有效提升，提高系统稳定性和可靠性。本实用新型可以有效提高能源利用效率，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的多级制冷温度的超低温系统的原理框图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案作进一步地说明。
参阅图1所示，本实用新型提出一种带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统，包括：压缩机、冷凝器、回热器、第一节流阀、第一气液分离器、第二节流阀、第一冷凝蒸发器、第二气液分离器、第三节流阀、第二冷凝蒸发器、第三气液分离器、第四节流阀、第三冷凝蒸发器、第五节流阀和蒸发器。
压缩机1的输出端与冷凝器2的输入端连接，回热器3的第一输入端与冷凝器2的输出端连接，回热器3的第一输出端与第一节流阀4的输入端连接，第一节流阀4的输出端与第一气液分离器5的输入端相连接；第一气液分离器5和第二气液分离器8的气体输出端分别与第一冷凝蒸发器7和第二冷凝蒸发器10的第一输入端连接，第一气液分离器5和第二气液分离器8的液体输出端分别与第二节流阀6和第三节流阀9的输入端连接；
第一冷凝蒸发器7的第一输出端与第二气液分离器8的输入端连接，第二冷凝蒸发器10的第一输出端与第三气液分离器11的输入端相连接；第三气液分离器11的气体输出端和液体输出端分别于第三冷凝蒸发器13的第一输入端和第四节流阀12的输入端连接，第五节流阀14的输入端和输出端分别与第三冷凝蒸发器13的第一输出端和蒸发器15的输入端连接；蒸发器15输出端的制冷剂和第四节流阀12输出端的制冷剂混合后进入第三冷凝蒸发器13的第二输入端进行换热，第三冷凝蒸发器13的第二输出端制冷剂和第三节流阀9输出端的制冷剂混合后进入第二冷凝蒸发器10的第二输入端进行换热，第二冷凝蒸发器10的第二输出端制冷剂与第二节流阀6的输出端制冷剂混合后进入第一冷凝蒸发器7的第二输入端进行换热，第一冷凝蒸发器7的第二输出端与回热器3的第二输入端连接，回热器3的第二输出端与压缩机1的输入端相连接。
在本实施例中，四级自复叠制冷系统的制冷剂为R1234yf/R41/R14/R50四元强非共沸混合工质。其中，R1234yf/R41/R14混合工质的质量分数比例为0.54/0.17/0.17/0.12，在低至-150℃的制冷温区具有高制冷效率。
在本实施例中，第一冷凝蒸发器、第二冷凝蒸发器、第三冷凝蒸发器和蒸发器的制冷温度范围分别为室温到-40℃、室温到-80℃、室温到-120℃和室温到-150℃。
在本实施例中，第一冷凝蒸发器、第二冷凝蒸发器、第三冷凝蒸发器和蒸发器设置在制冷空间中，制冷空间中设有温度计。
上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统，其特征在于，所述四级自复叠制冷系统的回热器(3)与第一气液分离器(5)之间设有第一节流阀。
2.根据权利要求1所述的带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统，其特征在于，所述四级自复叠制冷系统包括压缩机(1)、冷凝器(2)、回热器(3)、第一节流阀(4)、第一气液分离器(5)、第一冷凝蒸发器(7)、第二气液分离器(8)、第二冷凝蒸发器(10)、第三气液分离器(11)、第三冷凝蒸发器(13)、第四节流阀(12)、第五节流阀(14)和蒸发器(15)；
所述压缩机(1)的输出端与所述冷凝器(2)的输入端连接，所述冷凝器(2)的输出端与所述回热器(3)的第一输入端相连接，所述回热器(3)的第一输出端与所述第一气液分离器(5)的输入端相连接；所述第一气液分离器(5)和第二气液分离器(8)的气体输出端分别与所述第一冷凝蒸发器(7)和第二冷凝蒸发器(10)的第一输入端连接，所述第一气液分离器(5)和第二气液分离器(8)的液体输出端分别与第二节流阀(6)和第三节流阀(9)的输入端连接；所述第一冷凝蒸发器(7)的第一输出端与所述第二气液分离器(8)的输入端连接，所述第二冷凝蒸发器(10)的第一输出端与所述第三气液分离器(11)的输入端相连接；所述第三气液分离器(11)的气体输出端和液体输出端分别于所述第三冷凝蒸发器(13)的第一输入端和所述第四节流阀(12)的输入端连接，所述第五节流阀(14)的输入端和输出端分别与所述第三冷凝蒸发器(13)的第一输出端和所述蒸发器(15)的输入端连接；所述蒸发器(15)输出端的制冷剂和所述第四节流阀(12)输出端的制冷剂混合后进入第三冷凝蒸发器(13)的第二输入端进行换热，所述第三冷凝蒸发器(13)的第二输出端制冷剂和所述第三节流阀(9)输出端的制冷剂混合后进入第二冷凝蒸发器(10)的第二输入端进行换热，所述第二冷凝蒸发器(10)的第二输出端制冷剂与所述第二节流阀(6)的输出端制冷剂混合后进入所述第一冷凝蒸发器(7)的第二输入端进行换热，所述第一冷凝蒸发器(7)的第二输出端与所述回热器(3)的第二输入端连接，所述回热器(3)的第二输出端与所述压缩机(1)的输入端相连接。
3.根据权利要求2所述的带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统，其特征在于，所述第一冷凝蒸发器(7)、第二冷凝蒸发器(10)、第三冷凝蒸发器(13)和蒸发器(15)的制冷温度范围分别为室温到-40℃、室温到-80℃、室温到-120℃和室温到-150℃。
4.根据权利要求2所述的带中间压力调节阀的四级自复叠制冷系统，其特征在于，所述第一冷凝蒸发器(7)、第二冷凝蒸发器(10)、第三冷凝蒸发器(13)和蒸发器(15)设置在制冷空间中，所述制冷空间中设有温度计。
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