CN219713711U - 一种即冷式液体降膜冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种即冷式液体降膜冷却系统，包括制冷子系统和PLC控制器，制冷子系统的一侧设置有液体子系统，液体子系统包括蒸发器、分水盘以及保温液箱，蒸发器包括壳体和若干并列布置在壳体内的板片；分水盘的底部设置有若干位于各板片上方的分水孔，分水盘外通过管道连通有电动阀；保温液箱包括箱体，蒸发器的下方置于箱体内，箱体外连通有液体泵，箱体上设置有一号液位传感器，电动阀、液体泵和一号液位传感器分别与PLC控制器电性连接。本实用新型中水从分水孔均匀滴落在蒸发器上，在各板片的两侧板面上形成一层层的液膜，与蒸发器内的制冷剂换热后被冷却至高于冰点0.5℃，且冷却后的液体温度波动小，波动范围可控制在±0.5℃内。

Description

一种即冷式液体降膜冷却系统

技术领域

本实用新型涉及冷却系统领域，尤其涉及一种即冷式液体降膜冷却系统。

背景技术

现有的液体冷却系统基本分为二种类型：一、液体循环冷却形式；二、即冷式（液体一次通过换热器降至目标温度）；

现有的液体循环冷却系统和即冷式冷却系统缺点如下：

1.循环冷却系统和即冷式冷却系统一般采用壳管式、套管式、板式等形式的蒸发器，即冷式冷却系统液体温度最低只能降至高于冰点2℃左右，循环冷却系统液体温度最低只能降至高于冰点5℃左右，若是需要将液体冷却至高于冰点0.5℃使用，蒸发器容易结冰，导致传热效果下降，液体温度出现波动，甚至会导致蒸发器被冰胀破而损坏；

2.循环冷却系统操作具有周期性，需提前制备冷却液体备用，长时间的储存会引起液体温度波动；

3.需配备较大的液体储存箱，设备占地面积大，初投资大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种即冷式液体降膜冷却系统。

本实用新型的创新点在于水从分水孔均匀滴落在蒸发器上，在各个板片的两侧板面上形成一层层的液膜，与蒸发器内的制冷剂换热后被冷却至高于冰点0.5℃，且冷却后的液体温度波动小，波动范围可控制在±0.5℃内。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：

一种即冷式液体降膜冷却系统，包括制冷子系统和与制冷子系统电性连接的PLC控制器，所述制冷子系统的一侧设置有液体子系统，所述液体子系统包括蒸发器、分水盘以及保温液箱，所述蒸发器包括壳体，所述壳体内设置有若干并列布置的板片，所述壳体的一端连通有上下布置的湿回气管和供液管，所述湿回气管和供液管分别与制冷子系统连通；所述分水盘位于蒸发器的上方，所述分水盘的盘底设置有若干位于各板片上方的分水孔，所述分水盘外通过管道连通有电动阀；所述保温液箱包括开口朝上的箱体，所述蒸发器的下方置于箱体内，所述箱体外通过管道连通有液体泵，所述箱体上设置有一号液位传感器，所述压缩机、电子膨胀阀、电动调节阀、压力传感器分别与PLC控制器电性连接。水从分水孔均匀滴落在蒸发器上，在各个板片的两侧板面上形成一层层的液膜，与蒸发器内的制冷剂换热后被冷却至高于冰点0.5℃，且冷却后的液体温度波动小，波动范围可控制在±0.5℃内；保温液箱中的液体通过液体泵输送至用户末端；电动阀和液体泵的启停根据用户末端需求信号和一号液位传感器的反馈信号经过PLC控制器运算后自动调节；系统不需配备较大的液体储存箱，设备占地面积小。

作为优选，所述蒸发器为开放式的枕板换热器。开放式的枕板换热器即使调节失误蒸发器也不会因结冰而损坏。

作为优选，所述制冷子系统包括压缩机、油分离器、冷凝器、气液分离器以及回油热交换器；所述压缩机的制冷剂出口通过管道与油分离器的制冷剂进口连通；所述油分离器的出气口通过一号管道与冷凝器的制冷剂入口连通；所述气液分离器的一侧设置有气体出口和位于气体出口下方的混合进口，另一侧设置有进气口，气液分离器的下端设置有液体出口，所述气体出口与压缩机制冷剂进口之间连通有干回气管，所述湿回气管远离壳体的一端与进气口连通，所述液体出口与供液管连通；所述回油热交换器的一端端面上设置有进油口，靠近进油口的侧壁上设置有出液口，另一端端面上设置有出油口，靠近出油口的侧壁上设置有进液口，所述进液口通过二号管道与冷凝器的热湿空气出口连通，出液口通过三号管道与混合进口连通，进油口通过四号管道与供液管的侧壁连通，出油口通过五号管道与干回气管的侧壁连通，所述三号管道上设置有电子膨胀阀，干回气管上设置有电动调节阀，气液分离器以及压缩机上均设置有压力传感器，所述电子膨胀阀、电动调节阀、压力传感器分别与PLC控制器电性连接。

作为优选，所述四号管道上设置有回油电磁阀，所述二号管道上设置有缓冲液管，所述缓冲液管上设置有二号液位传感器，所述油分离器上设置有三号液位传感器，所述回油电磁阀、二号液位传感器、三号液位传感器分别与PLC控制器电性连接。制冷子系统不仅能够实现制冷，还能使冷冻油返回压缩机；电子膨胀阀的开度根据二号液位传感器反馈的信号经PLC控制器运算后自动调节开度大小；电动调节阀的开度根据压力传感器反馈的信号经PLC控制器运算后自动调节开度大小；压缩机的频率或载位根据压力传感器反馈的信号经PLC控制器运算后自动调节上载或卸载；电动调节阀的开度根据压缩机吸气口上安装的压力传感器反馈的信号经PLC控制器运算后自动调节开度大小。

作为优选，所述气液分离器的顶部设置有热气出口，热气出口与一号管道的侧壁之间连通有六号管道，所述六号管道上设置有与 PLC控制器电性连接的热气旁通阀。电动调节阀和热气旁通阀可恒定蒸发温度，可在0%～100%能量调节范围内运行，系统可无负荷运行，始终保持热备状态，对不连续的液体冷却场合以及热负荷时有时无的场合且对液体出口温度要求波动范围小的场合尤为适用，且该系统可即开即用，不需提前制备。

作为优选，所述油分离器的底部与五号管道的侧壁之间连通有循环管。油分离器中分离出的润滑油通过循环管与管道中的油混合后返回至压缩机中。

本实用新型的有益效果是：

1、水从分水孔均匀滴落在蒸发器上，在各个板片的两侧板面上形成一层层的液膜，与蒸发器内的制冷剂换热后被冷却至高于冰点0.5℃，且冷却后的液体温度波动小，波动范围可控制在±0.5℃内，进而可防止蒸发器结冰；开放式的枕板换热器即使调节失误蒸发器也不会因结冰而损坏。

2、采用电动调节阀和热气旁通阀，可使制冷系统能量调节范围为0%～100%之间，系统可无负荷运行，始终保持热备状态，对不连续的液体冷却场合以及热负荷时有时无的场合且对液体出口温度要求波动范围小的场合尤为适用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：

1、蒸发器；11、壳体；12、板片；13、湿回气管；14、供液管；2、分水盘；21、电动阀；3、保温液箱；31、箱体；32、液体泵；33、一号液位传感器；4、压缩机；5、油分离器；51、一号管道；52、三号液位传感器；53、循环管；6、冷凝器；61、二号管道；7、气液分离器；71、六号管道；72、热气旁通阀；73、干回气管；74、电动调节阀；8、回油热交换器；81、三号管道；82、四号管道；83、五号管道；84、电子膨胀阀；85、回油电磁阀；9、缓冲液管；91、二号液位传感器。

实施方式

下面将结合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。

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。

实施例1

如图1所示，一种即冷式液体降膜冷却系统，包括制冷子系统和与制冷子系统电性连接的PLC控制器，制冷子系统包括压缩机4、油分离器5、冷凝器6、气液分离器7以及回油热交换器8，压缩机4的制冷剂出口通过管道与油分离器5的制冷剂进口连通，油分离器5的出气口通过一号管道51与冷凝器6的制冷剂入口连通，油分离器5的底部设置有三号液位传感器52，气液分离器7的一侧设置有气体出口和位于气体出口下方的混合进口、另一侧设置有进气口、下端设置有液体出口、上端设置有热气口，气体出口与压缩机4的制冷剂进口之间连通有干回气管73，干回气管73上设置有电动调节阀74，进气口处连通有湿回气管13，液体出口处连通有供液管14，热气出口与一号管道51的侧壁之间连通有六号管道71，六号管道71上设置有热气旁通阀72。

如图1所示，回油热交换器8的一端端面上设置有进油口，另一端端面上设置有出油口，靠近进油口的侧壁上设置有出液口，靠近出油口的侧壁上设置有进液口；进液口通过二号管道61与冷凝器6的热湿空气出口连通，出液口通过三号管道81与混合进口连通，进油口通过四号管道82与供液管14的侧壁连通，出油口通过五号管道83与干回气管73的侧壁连通，且五号管道83位于电动调节阀74和压缩机4之间，油分离器5的底部与五号管道83的侧壁之间连通有循环管53。二号管道61上设置有缓冲液管9，缓冲液管9上设置有二号液位传感器91，三号管道81上设置有电子膨胀阀84，四号管道82上设置有回油电磁阀85。

如图1所示，气液分离器7的一侧设置有液体子系统，液体子系统包括蒸发器1、分水盘2以及保温液箱3，蒸发器1包括壳体11以及若干并列布置在壳体11内的板片12，湿回气管13和供液管14远离气液分离器7的一端均匀壳体11的同一端连通，且湿回气管13位于供液管14的上方，分水盘2水平布置在壳体11的上方，分水盘2的盘底开设有若干位于各板片12上方的分水孔，分水盘2远离气液分离器7的一侧外通过管道连通有电动阀21，电动阀21远离分水盘2的一侧与外部冷却液体连通；保温液箱3包括开口朝上的箱体31，蒸发器1的下方置于箱体31内，箱体31外通过管道连通有液体泵32，液体泵32远离箱体31的一端与用户端连通，箱体31上设置有一号液位传感器33。

如图1所示，蒸发器1为开放式的枕板换热器，压缩机4可以为变频压缩机4，也可以使用带能量调节装置的定频压缩机4。

如图1所示，气液分离器7上和压缩机4的制冷剂进口上均安装有压力传感器，压力传感器、电动阀21、液体泵32、电动调节阀74、回油电磁阀85、电子膨胀阀84、热气旁通阀72、一号液位传感器33、二号液位传感器91、三号液位传感器52、压缩机4分别与PLC控制器电性连接；PLC控制器的型号可以但不限于为S7-1200。

综上所述，制冷系统运行流程：压缩机4排出制冷剂气体进入油分离器5进行油气分离后进入冷凝器6，冷凝后的液体进入缓冲液管9，随后进入回油热交换器8通过电子膨胀阀84节流降压后进入气液分离器7，气液分离器7中低压低温液体与来自蒸发器1没有全部蒸发的液体一起通过供液管14进入蒸发器1内吸热蒸发；蒸发器1中的气液混合物通过湿回气管13进入气液分离器7内进行气液分离，分离出的气体与高压液体节流后产生的闪发气体一起通过干回气管73、电动调节阀74进入压缩机4制冷剂进口进行压缩，如此周而复始，往复循环；

冷冻油返回压缩机4流程：油分离器5中分离出的润滑油通过循环管53流向五号管道83，当油分离器5内油位低至下限位时，三号液位传感器52发出信号打开回油电磁阀85，油液混合物通过管道四号管道82进入回油热交换器8内，回油热交换器8内制冷剂液体蒸发成气体后携带冷冻油通过五号管道83返回至压缩机4；制冷系统中电子膨胀阀84的开度根据二号液位传感器91 反馈的信号经PLC控制器运算后自动调节开度大小；电动调节阀74的开度根据气液分离器7上安装的压力传感器反馈的信号经PLC控制器运算后自动调节开度大小；压缩机4的频率或载位根据气液分离器7上安装的压力传感器反馈的信号经PLC控制器运算后自动调节上载或卸载；电动调节阀74的开度根据压缩机4制冷剂进口上安装的压力传感器反馈的信号经PLC控制器运算后自动调节开度大小；

液体系统运行流程：待冷却液体通过电动阀21进入分水盘2内，通过分水盘2底部的分水孔均匀滴落在蒸发器1上，在各板片12的两侧板面上形成一层薄薄的液膜，与蒸发器1内的制冷剂换热后被冷却至目标温度，随后落入底部的保温液箱3中，等待被液体泵32输送至用户末端；电动阀21、液体泵32的启停根据用户末端需求信号和液位传感器的反馈信号经PLC控制器运算后自动调节。

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。

Claims (6)

1.一种即冷式液体降膜冷却系统，包括制冷子系统和与制冷子系统电性连接的PLC控制器，其特征在于，

所述制冷子系统的一侧设置有液体子系统，所述液体子系统包括蒸发器、分水盘以及保温液箱，所述蒸发器包括壳体，所述壳体内设置有若干并列布置的板片，所述壳体的一端连通有上下布置的湿回气管和供液管，所述湿回气管和供液管分别与制冷子系统连通；

所述分水盘位于蒸发器的上方，所述分水盘的盘底设置有若干位于各板片上方的分水孔，所述分水盘外通过管道连通有电动阀；

所述保温液箱包括开口朝上的箱体，所述蒸发器的下方置于箱体内，所述箱体外通过管道连通有液体泵，所述箱体上设置有一号液位传感器，所述电动阀、液体泵和一号液位传感器分别与PLC控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的即冷式液体降膜冷却系统，其特征在于，

所述蒸发器为开放式的枕板换热器。

3.根据权利要求1所述的即冷式液体降膜冷却系统，其特征在于，

所述制冷子系统包括压缩机、油分离器、冷凝器、气液分离器以及回油热交换器；

所述压缩机的制冷剂出口通过管道与油分离器的制冷剂进口连通；

所述油分离器的出气口通过一号管道与冷凝器的制冷剂入口连通；

所述气液分离器的一侧设置有气体出口和位于气体出口下方的混合进口，另一侧设置有进气口，气液分离器的下端设置有液体出口，所述气体出口与压缩机制冷剂进口之间连通有干回气管，所述湿回气管远离壳体的一端与进气口连通，所述液体出口与供液管连通；

所述回油热交换器的一端端面上设置有进油口，靠近进油口的侧壁上设置有出液口，另一端端面上设置有出油口，靠近出油口的侧壁上设置有进液口，所述进液口通过二号管道与冷凝器的热湿空气出口连通，出液口通过三号管道与混合进口连通，进油口通过四号管道与供液管的侧壁连通，出油口通过五号管道与干回气管的侧壁连通，所述三号管道上设置有电子膨胀阀，干回气管上设置有电动调节阀，气液分离器以及压缩机上均设置有压力传感器，所述压缩机、电子膨胀阀、电动调节阀、压力传感器分别与PLC控制器电性连接。

4.根据权利要求3所述的即冷式液体降膜冷却系统，其特征在于，

所述四号管道上设置有回油电磁阀，所述二号管道上设置有缓冲液管，所述缓冲液管上设置有二号液位传感器，所述油分离器上设置有三号液位传感器，所述回油电磁阀、二号液位传感器、三号液位传感器分别与PLC控制器电性连接。

5.根据权利要求4所述的即冷式液体降膜冷却系统，其特征在于，

所述气液分离器的顶部设置有热气出口，热气出口与一号管道的侧壁之间连通有六号管道，所述六号管道上设置有与PLC控制器电性连接的热气旁通阀。

6.根据权利要求4所述的即冷式液体降膜冷却系统，其特征在于，

所述油分离器的底部与五号管道的侧壁之间连通有循环管。