KR101980332B1 - Auto-cascade refrigeration system using phase change wave rotors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉동 시스템에 관한 것으로서, 냉매는 상변화 웨이브 로터 증압기(1)를 거쳐 사전 증압을 진행한 후, 증기 압축기(2) 및 응축기(3)를 거쳐 각각 저온과 고온 냉매의 2가지 루트로 나눈다. 여기에서 저온 냉매는 오토-케스케이드 과냉기(6)를 거쳐 온도를 강하시킨 후 저온 스로틀 밸브(7)와 증발기(8)를 거쳐 냉각 과정을 완료하고, 그 후 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 저압 증기 입구로 진입하고, 고온 냉메는 고온 스로틀 밸브(4)와 오토-케스케이드 과냉기(6)를 거친 후 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 구동 증기 입구로 진입한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an auto-cascade refrigeration system using a phase-change wave rotor, in which a refrigerant is pre-pressurized through a phase-change wave rotor pressurizer 1 and then passed through a steam compressor 2 and a condenser 3 They are divided into two routes, low temperature and high temperature, respectively. Here, the low-temperature refrigerant is cooled through the auto-cascade subcooler 6, and then the cooling process is completed through the low-temperature throttle valve 7 and the evaporator 8, and then the phase- Pressure steam inlet of the phase-change wave rotor pressurizer 1, and the high-temperature refrigerant gas passes through the high-temperature throttle valve 4 and the auto-cascade subcooler 6, and then enters the drive steam inlet of the phase-
Description
본 발명은 기계 냉동 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉동 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to the field of mechanical refrigeration technology, and more particularly to an autocascade refrigeration system using a phase change wave rotor.
국민 경제가 고속 성장함에 따라 더욱 낮은 온도에 대한 수요가 갈수록 높아지고 있다. 현재 비교적 낮은 온도의 생산 장소에서 일원 증기 압축식 냉동 순환으로는 요구 기준을 충족시킬 수 없으며, 케스케이드 냉동 순환이 이미 광범위하게 활용되고 있다. 그러나 전형적인 케스케이드 냉동 시스템은 케스케이드 수가 증가할수록 시스템 구조가 복잡하고 비용이 높아진다. 종래의 케이케이드 냉동 시스템과 비교할 때, 오토-케스케이드 시스템은 특수한 케스케이드 시스템으로서 구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 비용이 낮은 장점 등을 가지고 있다. 그러나 오토-케스케이드의 고온 냉매와 저온 냉매는 압축 전에 간단히 혼합하기 때문에 충분한 저온 증압 효과를 낼 수 없고, 이로 인해 일원 압축기의 압력비가 과도하게 크고 배기 온도가 과도하게 높고 냉동 성능이 저하되는 문제 등이 초래된다.As the national economy grows faster, demand for lower temperatures is increasing. At present, at low temperature production sites, single steam compression refrigeration cycles can not meet the required standards, and cascade refrigeration cycles are already in widespread use. However, in a typical cascade refrigeration system, as the number of cascades increases, the system structure becomes more complicated and costly. Compared to conventional cascade refrigeration systems, the auto-cascade system is a special cascade system that has a simple structure, high reliability and low cost. However, since the high-temperature refrigerant and the low-temperature refrigerant of the auto-cascade simply mix before compression, a sufficient low-temperature boosting effect can not be obtained, thereby causing a problem that the pressure ratio of the single- Lt; / RTI >
비정상 증압 특성 기반의 상변화 웨이브 로터 증압기를 채택하면, 증압 효율이 종래의 안정 증압 과정보다 높다. 상기 기술은 피스톤이나 블레이드 등 부품이 필요 없으며, 생산한 이동성 충격파만 통과하면 고/저압 유체 간의 직접적인 에너지 교환을 높은 효율로 완성할 수 있고, 효과적으로 압축기의 압력비를 낮춰 시스템 냉각 성능을 행상시킬 수 있다. 예를 들어 발명특허 CN102606547A, CN102606548A, CN103206801A 및 CN103206800A에서 제안한 핵심 설비의 증압 메커니즘과 오토-케스케이드 냉각 시스템을 반복적으로 교대시키면 본 발명의 주요 사상을 구성할 수 있다.When the phase change wave rotor booster based on the abnormal pressure increasing characteristic is adopted, the boosting efficiency is higher than the conventional stable boosting process. The above technology eliminates the need for components such as pistons and blades. If the produced portable shock wave only passes through it, it is possible to complete the direct energy exchange between the high- and low-pressure fluids with high efficiency, effectively lowering the pressure ratio of the compressor, . For example, it is possible to construct the main idea of the present invention by repeatedly alternating the boosting mechanism of the core facility and the auto-cascade cooling system proposed in the invention patents CN102606547A, CN102606548A, CN103206801A and CN103206800A.
오토-케스케이드 시스템의 고온 냉매와 저온 냉매를 압축 전에 간단하게 혼합하면 충분한 저온 증압 효과를 낼 수 없고, 이로 인해 일원 압축기의 압력비가 과도하게 커지며 배기 온도가 과도하게 높아지고 냉각 성능이 저하되는 문제 등이 발생한다. When the high-temperature refrigerant and the low-temperature refrigerant of the auto-cascade system are simply mixed before compression, a sufficient low-temperature boosting effect can not be obtained. As a result, the pressure ratio of the one-way compressor becomes excessively large and the exhaust temperature becomes excessively high, Occurs.
본 발명의 목적은, 상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉각 시스템을 제안함으로써, 오토-케스케이드 냉각 순환 장치에 상변화 웨이브 로터 증압기를 도입하고 상변화 웨이브 로터 증압기의 특성을 이용해 저온 상승, 사전 증압의 목적을 달성하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide an auto-cascade cooling system using a phase-change wave rotor, by introducing a phase-change wave rotor intensifier in an auto-cascade cooling circuit and utilizing the characteristics of the phase- So as to achieve the purpose of pre-pressurization.
본 발명에서 채택하는 기술방안은 이하와 같다. 상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉각 시스템에 있어서, 오토-케스케이드 냉각 장치와 증압 장치를 포함하고, 상기 오토-케스케이드 냉각 장치는 응축기, 고온 스로틀 밸브, 비응축 가스 펌프, 저온 스로틀 밸브 및 증발기를 포함하고, 하나의 오토-케스케이드 과냉기를 더 포함하고, 상기 오토-케스케이드 과냉기는 고온 냉매와 저온 냉매에 대해 열교환을 진행하고, 동시에 비응축 가스를 배출하고, 상기 증압 장치는 상변화 웨이브 로터 증압기와 증기 압축기로 구성되고, 상기 상변화 웨이브 로터 증압기의 중간압 증기 출구는 증기 압축기의 입구와 연결되고, 증기 압축기의 출구는 응축기 입구와 연결되고, 응축기 출구는 2개의 루트로 나뉘고; 한 루트는 오토-케스케이드 과냉기의 열 단부 입구와 연결되고, 오토-케스케이드 과냉기의 열 단부 출구는 저온 스로틀 밸브 입구와 연결되고, 저온 스로틀 밸브의 출구는 증발기의 냉각 단부 입구와 연결되고, 증발기의 냉각 단부 출구는 상변화 웨이브 로터 증압기의 저압 증기 입구와 연결되고; 다른 루트는 고온 스로틀 밸브의 입구와 연결되고, 고온 스로틀 밸브의 출구는 오토-케스케이드 과냉기의 냉각 단부 입구와 연결되고, 오토-케스케이드 과냉기의 냉각 단부 출구는 상변화 웨이브 로터 증압기의 구동 증기 입구와 연결되고; 오토-케스케이드 과냉기의 비응축 가스 출구는 비응축 가스 펌프와 연결되고, 증발기의 열 단부 입구와 출구는 냉매 관로에 의해 연결된다.The technology adopted in the present invention is as follows. An auto-cascade cooling system using a phase-change wave rotor, the system comprising an autocascade cooling device and a booster device, the auto-cascade cooling device comprising a condenser, a high temperature throttle valve, a noncondensing gas pump, a low temperature throttle valve and an evaporator Further comprising one auto-cascade subcooler, wherein the auto-cascade subcooler conducts heat exchange with the hot and cold refrigerants and simultaneously discharges the non-condensed gas, the boosting device comprising a phase change wave rotor amplifier Wherein the intermediate pressure steam outlet of the phase change wave rotor intensifier is connected to the inlet of the steam compressor, the outlet of the steam compressor is connected to the condenser inlet, and the condenser outlet is divided into two routes; One end of the auto-cascade subcooler is connected to the inlet of the low temperature throttle valve, the outlet of the low temperature throttle valve is connected to the inlet end of the cooling end of the evaporator, Is connected to the low pressure steam inlet of the phase change wave rotor intensifier; The other end is connected to the inlet of the high temperature throttle valve, the outlet of the high temperature throttle valve is connected to the cooling end inlet of the auto-cascade subcooler, and the cooling end outlet of the auto-cascade subcooler is connected to the drive steam of the phase- Connected to the inlet; The non-condensing gas outlet of the auto-cascade subcooler is connected to the non-condensing gas pump, and the heat end inlet and outlet of the evaporator are connected by a refrigerant line.
상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉각 시스템에 있어서,In an auto-cascade cooling system using phase change wave rotors,
상변화 웨이브 로터 증압기 구동 증기 입구로 진입하는 고압 증기는 등엔트로피 팽창 과정을 거치고 상변화 웨이브 로터 증압기 저압 증기 입구로 유입되는 저압 포화 증기와 등엔트로피보다 낮은 압축을 거친 후 중간압 증기로 등압 혼합되고, 그런 다음 증압 증기 출구를 경유해 배출되고 증기 압축기로 진입해 고온 고압 과열 증기로 압축되고, 과냉기를 거친 후 고압 포화 액체 형식으로 저온 냉매와 고온 냉매의 두 가지 루트로 나뉘고; 저온 냉매는 오토-케스케이드 과냉기를 거쳐 비응축 가스를 배출하고 과냉 액체로 강온되고, 저온 스로틀 밸브를 통해 설정한 온도까지 강온, 강압시키고, 저온 저압 기액 혼합물 형식으로 증발기에 유입되고, 정압 흡열을 통해 저압 포화 증기로 전환해 냉각 순환을 완료한 후 상변화 웨이브 로터 증압기의 저압 증기로 삼고; 고온 냉매는 고온 스로틀 밸브를 거쳐 강온, 강압시키고, 오토-케스케이드 과냉기에 넣어 흡열시키고, 고온 고압 증기 형식으로 상변화 웨이브 로터 증압기의 구동 증기로 삼는 단계를 포함한다. The high-pressure steam entering the phase-change wave rotor booster-driven steam inlet undergoes isentropic expansion and is compressed to a lower pressure than the low-pressure saturated steam and isentropy introduced into the phase change wave rotor booster low-pressure steam inlet, Mixed and then discharged via a boil-off steam outlet, entered into a steam compressor, compressed into a high-temperature superheated steam, subcooled and divided into two routes of low-pressure refrigerant and high-temperature refrigerant in a high-pressure saturated liquid form; The low-temperature refrigerant discharges the noncondensable gas through the auto-cascade subcooler and is cooled down to a subcooled liquid. The temperature of the refrigerant is lowered to a set temperature through a low-temperature throttle valve, introduced into the evaporator in the form of a low- After switching to low pressure saturated steam to complete the cooling cycle, use low pressure steam of the phase change wave rotor booster; The high-temperature refrigerant is cooled down through a high-temperature throttle valve, introduced into an auto-cascade subcooler, and heat-absorbed, and used as a driving steam for the phase-change wave rotor booster in a high-temperature high-pressure steam type.
본 발명의 유익한 효과는 이하와 같다. Advantageous effects of the present invention are as follows.
1. 상변화 웨이브 로터 증압기의 구동 증기는 오토-케스케이드 시스템 잔열에서 제공하기 때문에 에너지를 절약할 수 있어 친환경적이다. 1. The drive steam of the phase change wave rotor booster is environmentally friendly because it provides energy savings in the auto-cascade system residual heat.
2. 상변화 웨이브 로터 증압기의 비정상 증압 특성은 증기 압축기의 압력비를 효과적으로 떨어뜨려 저온 상승, 사전 증압의 효과를 구현할 수 있다.2. Abnormal pressure-increasing characteristics of the phase-change wave rotor booster effectively reduce the pressure ratio of the steam compressor, thereby realizing the effect of low temperature rise and pre-booster.
3. 상변화 웨이브 로터 증압기는 증압 특성 외에도 우수한 액체 속성 조작 성능을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 구조적으로 사이즈가 작고 회전속도가 낮아 설비를 개발하기 쉬운 장점 등을 가지고 있다.3. The phase change wave rotor booster has the advantage of not only the booster property but also the excellent liquid property manipulation performance, the structure is small in size and the rotation speed is low and the facility is easy to develop.
4. 오토-케스케이드 과냉기를 사용함으로써 오토-케스케이드 시스템의 구조를 크게 간소화시켜 비용을 절감시켜 준다.4. By using the auto-cascade subcooler, the structure of the auto-cascade system is greatly simplified, which saves cost.
도 1은 상변화 웨이브 로터를 사용하는 오토-케스케이드 냉각 시스템도이고; 및
도 2는 상변화 웨이브 로터를 사용하는 오토-케스케이드 냉각 시스템의 p-h도이다. 1 is an auto-cascade cooling system diagram using a phase change wave rotor; And
Figure 2 is a pH diagram of an auto-cascade cooling system using phase change wave rotors.
이하에서는, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 도면을 통해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
혼합 냉매를 이용한 상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉각 시스템에 관한 것이다.To an auto-cascade cooling system using phase change wave rotors using mixed refrigerants.
도 1은 혼합 냉매의 상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉각 시스템을 도시한 것이다. 상기 도면에서 도시한 혼합 냉매의 상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉각 시스템은 오토-케스케이드 냉각 장치와 증압 장치를 포함한다. 오토-케스케이드 냉각 장치는 응축기(3), 고온 스로틀 밸브(4), 비응축 가스 펌프(5), 저온 스로틀 밸브(7), 증발기(8) 및 오토-케스케이드 과냉기(6)를 포함하고, 오토-케스케이드 과냉기(6)를 채택해 고온 냉매와 저온 냉매를 열교환 시키고, 동시에 비응축 가스를 배출한다. 상기 증압 장치는 상변화 웨이브 로터 증압기(1)와 증기 압축기(2)로 구성된다. 상기 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 중간압 증기 출구(Mp)는 증기 압축기(2)의 입구와 연결되고, 증기 압축기(2)의 출구는 응축기(3) 입구와 연결되고, 응축기(3) 출구는 2개의 루트로 나뉜다. 한 루트는 오토-케스케이드 과냉기(6)의 열 단부 입구와 연결되고, 오토-케스케이드 과냉기(6)의 열 단부 출구는 저온 스로틀 밸브(7) 입구와 연결되고, 저온 스로틀 밸브(7)의 출구는 증발기(8)의 냉각 단부 입구와 연결되고, 증발기(8)의 냉각 단부 출구는 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 저압 증기 입구(Lp)와 연결된다. 다른 루트는 고온 스로틀 밸브(4)의 입구와 연결되고, 고온 스로틀 밸브(4)의 출구는 오토-케스케이드 과냉기(6)의 냉각 단부 입구와 연결되고, 오토-케스케이드 과냉기(6)의 냉각 단부 출구는 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 구동 증기 입구(Hp)와 연결된다. 오토-케스케이드 과냉기(6)의 비응축 가스 출구는 비응축 가스 펌프(5)와 연결되고, 증발기(8)의 열 단부 입구와 출구는 냉매 관로에 의해 연결된다.Figure 1 shows an auto-cascade cooling system using a phase change wave rotor of mixed refrigerant. The auto-cascade cooling system using the phase change wave rotor of the mixed refrigerant shown in the figure includes an auto-cascade cooling device and a booster device. The auto-cascade cooling device includes a
상변화 웨이브 로터 증압기(1) 구동 증기 입구(Hp)로 유입되는 고압 증기는 등엔트로피 팽창 과정을 거쳐 상변화 웨이브 로터 증압기(1) 저압 증기 입구(Lp)로 진입하는 저압 포화 증기와 등엔트로피보다 낮은 압축을 거친 후 중간압 증기로 등압 혼합되고, 그 후 증압 증기 출구(Mp)를 경유해 배출되고 증기 압축기(2)로 진입해 고온 고압 과열 증기로 압축되고, 응축기(3)를 거친 후 고압 포화 액체 형식으로 저온 냉매와 고온 냉매의 두 가지 루트로 나뉜다. 저온 냉매는 오토-케스케이드 과냉기(6)를 거쳐 비응축 가스를 배출하고 과냉 액체로 강온되고, 저온 스로틀 밸브(7)를 통해 설정한 온도까지 강온, 강압시키고, 저온 저압 기액 혼합물 형식으로 증발기(8)에 진입하고, 정압 흡열을 통해 저압 포화 증기로 전환해 냉각 순환을 완료한 후 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 저압 증기로 삼는다. 고온 냉매는 고온 스로틀 밸브(4)를 거쳐 강온, 강압시키고, 오토-케스케이드 과냉기(6)에 넣어 흡열시키고, 고온 고압 증기 형식으로 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 구동 증기로 삼는다.(1) The high-pressure steam introduced into the driven steam inlet (Hp) passes through the isentropic expansion process and is supplied to the phase-change wave rotor intensifier (1), the low-pressure saturated steam entering the low-pressure steam inlet (Lp) And is then discharged via a boil-off steam outlet (Mp), enters a steam compressor (2), is compressed into a high-temperature high-pressure superheated steam, passes through a condenser (3) There are two types of high-pressure saturated liquid type, low-temperature refrigerant and high-temperature refrigerant. The low-temperature refrigerant discharges the non-condensed gas through the auto-
도 2는 혼합 냉매의 상변화 웨이브 로터를 사용하는 오토-케스케이드 냉각 시스템의 p-h도를 도시한 것이다. 상기 도면에서 도시하는 바와 같이, Fa 지점의 고압 과열 증기는 상변화 웨이브 로터 증압기(1)에서 Fa’ 지점까지 등압 팽창하고 A 지점의 저압 포화 증기와 상변화 웨이브 로터 증압기(1)에서 A’ 지점까지 등엔트로피보다 낮게 압축되어 B 지점까지 등압 혼합되고, B 지점의 과열 증기는 증기 압축기(2)를 거쳐 C 지점까지 고온 고압 과열 증기로 압축되고, 응축기(3)를 통해 D 지점까지 고압 포화 액체로 등압 강온되고, D 지점 고압 포화 액체는 저온 냉매와 고온 냉매의 두 루트로 나뉜다. 저온 냉매는 오토-케스케이드 과냉기(6)를 거쳐 열교환으로 강온되어 G 지점의 고압 과냉액에 도달하고 비응축 가스 펌프(5)를 통해 비응축 가스를 배출하고, 저온 스로틀 밸브(7)를 거쳐 등엔탈피 강온, 강압되어 H 지점의 저압 포화 증기가 되고, 증발기(8)를 통해 열교환, 승온되어 A 지점의 저압 포화 증기가 되어 냉각 순환을 완료한 후, 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 저압 증기 입구(Lp)로 유입되고, 고온 냉매는 고온 스로틀 밸브(4)를 거쳐 등엔탈피 강온, 강압되어 E 지점의 고압 과포화 증기가 되고, 오토-케스케이드 과냉기(6)를 거쳐 열교환 승온되어 Fa 지점의 고압 과열 포화 증기 상태가 되어 상변화 웨이브 로터 증압기(1) 구동 증기 입구(Hp)에 유입된다.Figure 2 shows a p-h diagram of an auto-cascade cooling system using a phase change wave rotor of mixed refrigerant. As shown in the figure, the high-pressure superheated steam at the Fa point is expanded equally from the phase change wave rotor booster 1 to Fa ', and the low-pressure saturated steam at the A point and the A And the boil-off superheated steam is compressed by the high-temperature high-pressure superheated steam to the point C through the
단일 냉매의 다원 증기 압축 냉각 시스템에 있어서, 원칙적인 프로세스와 설비 배치방식은 같으나, 혼합 냉매를 단일 냉매로 교체해 단일 냉매를 이용한 다원 증기 압축 냉각 시스템을 구현할 수 있다. In a multi-source vapor compression refrigeration system of a single refrigerant, a principle process and a facility arrangement method are the same, but a multi-source vapor compression cooling system using a single refrigerant can be realized by replacing a mixed refrigerant with a single refrigerant.
Fb 지점의 고압 과포화 증기는 상변화 웨이브 로터 증압기(1)에서 Fb’ 지점까지 등엔트로피 팽창되고, A 지점의 저압 포화 증기와 상변화 웨이브 로터 증압기(1)에서 A’ 지점까지 등엔트로피보다 낮게 압축되어 B 지점까지 등압 혼합되고, B 지점의 과열 증기는 증기 압축기(2)를 거쳐 C 지점의 고온 고압 과열 증기로 압축되고, 응축기(3)를 통해 D 지점의 고압 포화 액체로 등압 강온되고, D 지점의 고압 포화 액체는 저온 냉매와 고온 냉매의 2가지 루트로 나뉜다. 저온 냉매는 오토-케스케이드 과냉기(6)를 거쳐 열교환으로 강온되어 G 지점의 고압 과냉액에 도달하고 비응축 가스 펌프(5)를 통해 비응축 가스를 배출하고, 저온 스로틀 밸브(7)를 거쳐 등엔탈피 강온, 강압되어 H 지점의 저압 포화 증기가 되고, 증발기(8)를 통해 열교환, 승온되어 A 지점의 저압 포화 증기가 되어 냉각 순환을 완료한 후, 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 저압 증기 입구(Lp)로 유입되고, 고온 냉매는 고온 스로틀 밸브(4)를 거쳐 등엔탈피 강온, 강압되어 E 지점의 고압 과포화 증기가 되고, 오토-케스케이드 과냉기(6)를 거쳐 열교환 승온되어 Fb 지점의 고압 과열 포화 증기 상태가 되어 상변화 웨이브 로터 증압기(1) 구동 증기 입구(Hp)에 유입된다. The high-pressure supersaturated steam at the point Fb is isentropically expanded from the phase-change wave rotor intensifier 1 to the point Fb ', and the isothermal enthalpy is increased from the low-pressure saturated steam at the point A to the isentropic state from the phase-change wave rotor intensifier 1 The superheated steam at the point B is compressed by the high temperature superheated steam at the point C via the
상변화 웨이브 로터 증압기의 구동 증기는 오토-케스케이드 시스템 잔열에서 제공하기 때문에 에너지를 절약할 수 있어 친환경적이다. 상변화 웨이브 로터 증압기의 비정상 증압 특성은 증기 압축기의 압력비를 효과적으로 떨어뜨려 저온 상승, 사전 증압의 효과를 구현할 수 있다. 상변화 웨이브 로터 증압기는 증압 특성 외에도 우수한 액체 속성 조작 성능을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 구조적으로 사이즈가 작고 회전속도가 낮아 설비를 개발하기 쉬운 장점 등을 가지고 있다. 오토-케스케이드 과냉기를 사용함으로써 오토-케스케이드 시스템의 구조를 크게 간소화시켜 비용을 절감시켜 준다.The drive steam of the phase change wave rotor booster is energy-saving because it is provided by the residual heat of the auto-cascade system. The unsteady booster characteristic of the phase change wave rotor booster effectively lowers the pressure ratio of the steam compressor and can realize the effect of the low temperature rise and the preliminary booster. In addition to the booster characteristics, the phase change wave rotor booster has the advantage of being easy to develop facilities because of its small size and low rotation speed. The use of the auto-cascade subcooler greatly simplifies the structure of the auto-cascade system and reduces costs.
1: 상변화 웨이브 로터 증압기
2: 증기 압축기
3: 응축기
4: 고온 스로틀 밸브
5: 비응축 가스 펌프
6: 오토-케스케이드 과냉기
7: 저온 스로틀 밸브
8: 증발기
Hp: 구동 증기 입구
Lp: 저온 증기 입구
Mp: 증압 증기 출구 1: Phase change wave rotor amplifier
2: Steam compressor
3: Condenser
4: High temperature throttle valve
5: Non-condensing gas pump
6: Auto-cascade subcooler
7: Low temperature throttle valve
8: Evaporator
Hp: Driven steam inlet
Lp: Low temperature steam inlet
Mp: Pressurized steam outlet
Claims (2)
상기 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 구동 증기 입구(Hp)로 진입하는 고압 증기는 등엔트로피 팽창 과정을 거치고 상변화 웨이브 로터 증압기(1) 저압 증기 입구(Lp)로 유입되는 저압 포화 증기와 등엔트로피보다 낮은 압축을 거친 후 중간압 증기로 등압 혼합되고, 그 후 증압 증기 출구(Mp)를 경유해 배출되고 증기 압축기(2)로 진입해 고온 고압 과열 증기로 압축되고, 응축기(3)를 거친 후 고압 포화 액체 형식으로 저온 냉매와 고온 냉매의 두 가지 루트로 나뉘고; 저온 냉매는 오토-케스케이드 과냉기(6)를 거쳐 열교환으로 강온되어 고압 과냉액에 도달하고 비응축 가스 펌프를 통해 비응축 가스를 배출하고, 저온 스로틀 밸브(7)를 통해 설정한 온도까지 강온, 강압시키고, 저온 저압 기액 혼합물 형식으로 증발기(8)에 유입되고, 정압 흡열을 통해 저압 포화 증기로 전환해 냉각 순환을 완료한 후 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 저압 증기로 삼고; 고온 냉매는 고온 스로틀 밸브(4)를 거쳐 강온, 강압시키고, 오토-케스케이드 과냉기(6)에 넣어 흡열시키고, 고온 고압 증기 형식으로 상변화 웨이브 로터 증압기(1)의 구동 증기로 삼는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 웨이브 로터를 사용한 오토-케스케이드 냉각 시스템.The auto-cascade cooling device includes a condenser (3), a high temperature throttle valve (4), a non-condensing gas pump (5), a low temperature throttle valve (7) and an evaporator (8) Further comprising an auto-cascade subcooler (6), wherein the auto-cascade subcooler (6) conducts heat exchange with the high-temperature refrigerant and the low-temperature refrigerant, simultaneously discharges the non-condensing gas, The intermediate pressure steam outlet (Mp) of the phase change wave rotor intensifier (1) is connected to the inlet of the steam compressor (2) , The outlet of the steam compressor (2) is connected to the inlet of the condenser (3), the outlet of the condenser (3) is divided into two routes; One end of the auto-cascade subcooler 6 is connected to the inlet of the low temperature throttle valve 7, and the low temperature throttle valve 7 Is connected to the cooling end inlet of the evaporator 8 and the cooling end outlet of the evaporator 8 is connected to the low pressure steam inlet Lp of the phase change wave rotor intensifier 1; The other route is connected to the inlet of the high temperature throttle valve 4 and the outlet of the high temperature throttle valve 4 is connected to the cooling end inlet of the auto cascade subcooler 6, Is connected to the drive steam inlet (Hp) of the phase change wave rotor booster (1); The non-condensing gas outlet of the auto-cascade subcooler (6) is connected to the non-condensing gas pump (5); The heat end inlet and outlet of the evaporator (8) are connected by a refrigerant line,
The high pressure steam entering the driven steam inlet (Hp) of the phase change wave rotor intensifier (1) undergoes isentropic expansion and flows into the phase change wave rotor intensifier (1) through the low pressure saturated steam And is then mixed with the intermediate-pressure steam at a lower pressure than the isentropic pressure. Thereafter, the steam is discharged via the boil-off steam outlet (Mp) and enters the steam compressor 2 and is compressed into the high-temperature high-pressure superheated steam. And divided into two routes of low-temperature refrigerant and high-temperature refrigerant in the form of a high-pressure saturated liquid; The low-temperature refrigerant is reduced in heat exchange through the auto-cascade subcooler 6 to reach the high-pressure supercooled liquid, discharges the non-condensed gas through the non-condensed gas pump, and is cooled down to the set temperature through the low- Pressure low-pressure gas-liquid mixture type into the evaporator 8, converting the low-pressure saturated steam to low-pressure saturated steam through the static endothermic heat to complete the cooling cycle, and to use the low-pressure steam as the low-pressure steam of the phase- The high-temperature refrigerant is cooled down through the high-temperature throttle valve 4, put into the auto-cascade subcooler 6 for heat absorption, and converted into the driving steam of the phase-change wave rotor booster 1 in the high- Phase cascade cooling system using a phase change wave rotor.
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