WO2022222758A1 - 一种lng车船制冷微动力空调系统 - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the technical field of LNG air conditioners, in particular to an LNG vehicle and ship refrigeration micro-power air conditioner system.
- the power unit when the power unit stops working, it is driven by a micro-power power supply, and the three-medium heat exchanger is used to recover the cold energy of LNG through the micro-power cycle of the refrigerant, so as to overcome the high temperature difference that cannot be broken through the heat exchange between the LNG and the refrigerant.
- the heat exchange barrier eliminates the problem of refrigerant freezing and poor heat exchange when the two mediums are exchanged, and drives the refrigerant circulation pump and fan to perform air conditioning refrigeration, so as to provide air conditioning after the power unit is shut down - that is, the "parking air conditioner". function, to ensure the smooth and safe operation of the LNG vehicle and ship refrigeration micro-power air conditioning system, with high system efficiency and simple process.
- the three-medium heat exchanger 201 is also provided with a first temperature sensor 205 and a safety valve 206, the first temperature sensor 205 is used to measure the temperature of the liquid-phase refrigerant 203, and the safety valve 206 is set in the third position.
- the upper end of the medium heat exchanger 201 has a pre-set take-off threshold.
- the safety valve 206 automatically takes off and relieves pressure, so as to realize the automatic take-off and pressure relief when the gas-phase refrigerant 202 pressure exceeds the standard, ensuring that Safe operation of the three-media heat exchanger 201.
- the refrigerant 317 absorbs the cooling capacity of the liquid-phase refrigerant 203 in the lower heat exchanger 302, the temperature of the refrigerant 317 decreases, and then flows into the coil heat exchanger 315, and the fan 314 forces the air in the cooling space 301 to flow through the coil
- the heat exchanger 315 and the heat exchange fins 316 conduct heat exchange, the air absorbs the cooling capacity of the coolant 317 and reduces the temperature, and blows out from the air outlet to cool the cooling space 301.
Abstract
一种LNG车船制冷微动力空调系统，包括LNG储罐（101），LNG储罐用于存储LNG，LNG储罐（101）内具有蓄冷剂降温单元（215）；水浴式换热器（105）内具有主介质换热单元（106）和蓄冷剂加热单元（212）；三介质换热器（201）包括壳体（204）、蓄冷换热器（402）和下换热器（302），壳体（204）连通LNG储罐蓄冷剂出口管路（216）、三介质换热器蓄冷剂出口管路（207）和蓄冷剂循环泵（209），壳体（204）内具有容腔，容腔内有蓄冷剂，蓄冷换热器（402）和下换热器（302）位于容腔内；空调制冷单元包括风机盘管换热单元（304）和载冷剂循环泵（309），风机盘管换热单元（304）与下换热器（302）和载冷剂循环泵（309）连通。该LNG车船制冷微动力空调系统能够在动力单元停机时实现制冷，具备驻车空调的功能。
Description
本发明涉及LNG空调技术领域，尤其涉及一种LNG车船制冷微动力空调系统。
随着我国能源消费结构的深入转型，LNG作为一种清洁能源，其凭借热值高、价格低廉、燃烧后污染小和环境友好性等优点得到了长足的发展而广泛应用于各个领域。作为燃料，LNG安全、高效、清洁无污染，不仅推动了我国能源结构的转型，同时还有效减少了燃烧废气排放所造成的环境污染。
LNG在燃烧前的汽化过程中会释放大量冷能，通常这部分冷量会被直接排放至大气环境中，造成了冷量的浪费。传统的空调制冷系统一般采用压缩机作为制冷系统的核心设备，但是压缩机需要一定的经济成本并且工作时发出噪音。现有技术中也出提出了一些基于LNG的空调制冷系统，这些制冷系统一般采用的是载冷剂与LNG直接换热的双介质换热方案，由于LNG和载冷剂之间过大的换热温差导致制冷系统容易出现载冷剂冻结和换热不良的问题，无法保证制冷系统安全平稳的运行。现有技术中LNG冷能的蓄冷利用需在动力单元工作状态下进行，不能实现动力单元停机后提供空调——即“驻车空调”的功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中LNG车船制冷空调系统出现的载冷剂冻结和换热不良以及不能实现驻车空调功能的问题，本发明提供了一种LNG车船制冷微动力空调系统来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种LNG车船制冷微动力空调系统，包括LNG储罐，所述LNG储罐用于存储LNG并且与主介质第一管路连通，所述主介质管路上靠近所述LNG储罐的一端设置有手动第一截止阀，所述LNG储罐上还设有压力传感器，所述LNG储罐内具有蓄冷剂降温单元，所述蓄冷剂降温单元的进口端与LNG储罐蓄冷剂入口管路连通，所述蓄冷剂降温单元的出口端与LNG储罐蓄冷剂出口管路连通；
水浴式换热器，所述水浴式换热器内具有主介质换热单元和蓄冷剂加热单元，所述主介质换热单元的进口端通过主介质第一管路连通所述LNG储罐，所述主介质换热单元的出口端与主介质第二管路连通，所述蓄冷剂加热单元的进口端与蓄冷剂第一换热管路连通，所述蓄冷剂加热单元的出口端与蓄冷剂第二换热管路连通，所述水浴式换热器还连接有热水单元；
三介质换热器，所述三介质换热器包括壳体、蓄冷换热器和下换热器，所述壳体的进口端连 通所述LNG储罐蓄冷剂出口管路，所述壳体的出口端与三介质换热器蓄冷剂出口管路连通，所述三介质换热器蓄冷剂出口管路通过第二电磁三通阀连通所述LNG储罐蓄冷剂入口管路和所述蓄冷剂第一换热管路，所述三介质换热器蓄冷剂出口管路上还安装有蓄冷剂循环泵，所述壳体内具有容腔，所述容腔内装有气液转换特性的蓄冷剂，所述蓄冷剂包括呈现气态的气相蓄冷剂和呈现液态的液相蓄冷剂，所述蓄冷剂的气态和液态可相互转换，所述蓄冷换热器的进口端与所述LNG储罐连通，所述蓄冷换热器的出口端与蓄冷管路出口管连通，所述蓄冷剂出口管路与所述主介质第二管路连通，所述蓄冷换热器位于所述容腔内并且与所述气相蓄冷剂充分接触，所述下换热器位于所述容腔内并且与所述液相蓄冷剂充分接触；
空调制冷单元，所述空调制冷单元包括风机盘管换热单元和载冷剂循环泵，所述风机盘管换热单元的进口端通过盘管进口管与所述下换热器的出口端连通，所述风机盘管换热单元的出口端连通所述载冷剂循环泵的进口端，所述载冷剂循环泵的出口端连通所述下换热器的进口端，所述下换热器、风机盘管换热单元和载冷剂循环泵连通构成的回路中具有载冷剂；
控制单元，所述控制单元与所述第二电磁三通阀、蓄冷剂循环泵、载冷剂循环泵和风机控制连接。
作为优选，还包括动力单元，所述动力单元与主介质第三管路连通，所述主介质第三管路通过第一电磁三通阀连通所述蓄冷管路出口管和所述主介质第二管路，所述第一电磁三通阀与所述控制单元控制连接；
所述蓄冷换热器的进口端通过蓄冷管路入口管与所述主介质第一管路连通，所述蓄冷管路入口管与主介质管路的连接处位于所述手动第一截止阀与水浴式换热器之间；
所述蓄冷换热器的出口端通过蓄冷管路出口管、第一电磁三通阀与所述主介质第三管路连通，所述蓄冷管路出口管与主介质第三管路的连接处位于所述主介质第二管路和所述主介质第三管路之间；
所述三介质换热器蓄冷剂出口管路通过手动第二截止阀连接蓄冷剂循环泵，蓄冷剂循环泵通过第二电磁三通阀连接LNG储罐蓄冷剂入口管路；所述蓄冷剂降温单元放置在LNG储罐中，通过LNG储罐蓄冷剂入口管路与第二电磁三通阀连接，通过LNG储罐蓄冷剂出口管路与三介质换热器连接，组成微动力循环蓄冷系统。
作为优选，所述水浴式换热器包括蓄冷剂加热单元，通过蓄冷剂第一换热管路与第二电磁三通阀连接，通过蓄冷剂第二换热管路与LNG储罐蓄冷剂入口管路连接；
所述三介质换热器蓄冷剂出口管路通过手动第二截止阀连接蓄冷剂循环泵，蓄冷剂循环泵通过第二电磁三通阀连接蓄冷剂第一换热管路、蓄冷剂加热单元；所述蓄冷剂加热单元通过蓄 冷剂第二换热管路和LNG储罐蓄冷剂入口管路连接放置在LNG储罐中的蓄冷剂降温单元；所述LNG储罐蓄冷剂出口管路连接蓄冷剂降温单元和三介质换热器连接，组成LNG储罐的循环增压调饱和系统。
作为优选，所述风机盘管换热单元包括风机、盘管换热器和换热翅片，所述换热翅片设置在所述盘管换热器上，所述风机位于所述盘管换热器的一侧，所述盘管换热器的另一侧设置有出风口，所述风机的吹风方向朝向所述盘管换热器，所述盘管换热器的进口端通过所述盘管进口管与所述下换热器的出口端连通，所述盘管换热器的出口端与所述载冷剂循环泵连通。所述载冷剂循环泵和所述盘管换热器之间还设置有载冷剂缓冲罐，所述载冷剂缓冲罐的进口端通过所述盘管出口管与所述盘管换热器的出口端连通，所述载冷剂缓冲罐的出口端通过载冷剂管路与载冷剂循环泵的进口端连通。
所述载冷剂循环泵的进口端与所述载冷剂缓冲罐的出口端之间的管路上安装有手动第三截止阀，所述载冷剂循环泵的出口端与所述下换热器的进口端之间的管路上安装有手动第四截止阀。
所述蓄冷剂循环泵与所述壳体之间的三介质换热器蓄冷剂出口管路上还安装有手动第二截止阀。
作为优选，所述三介质换热器上设有温度第一传感器和安全阀，所述温度第一传感器用于监测所述液相蓄冷剂的温度，所述安全阀用于当所述气相蓄冷剂压力超标时自动起跳泄压，所述盘管换热器的进口端处设置有温度第三传感器，所述盘管换热器的出口端处设置有温度第二传感器，所述出风口附近设置有温度第四传感器，所述控制单元与所述温度第一传感器、温度第二传感器、温度第三传感器和温度第四传感器通信连通。
本发明的有益效果是：
其一、回收LNG的冷能作为空调制冷系统的冷源，避免LNG气化造成的大量冷量的浪费，消除了常规蒸汽压缩制冷循环所必须的高功耗部件-压缩机，降低了动力单元的燃料消耗和废气排放，节能减排效果显著。
其二、在动力单元停止工作时使用微动力电源驱动，使用三介质换热器通过蓄冷剂的微动力循环蓄冷回收LNG的冷能，克服LNG与载冷剂两介质换热无法突破的高温差换热障碍，消除两介质换热时载冷剂冻结和换热不良的问题，并驱动载冷剂循环泵和风机进行空调制冷，实现动力单元停机后提供空调——即“驻车空调”的功能，保证LNG车船制冷微动力空调系统平稳、安全运行，系统效率高且流程简单。
其三、使用三介质换热器通过蓄冷剂的增压调饱和循环，实现LNG储罐的可控增压 调饱和。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一种LNG车船制冷微动力空调系统的最优实施例的结构示意图；
图2是本发明一种LNG车船制冷微动力空调系统的LNG储罐的增压调饱和过程示意图；
图3是本发明一种LNG车船制冷微动力空调系统的微动力循环蓄冷过程示意图；
图4是本发明一种LNG车船制冷微动力空调系统的制冷过程示意图。
图中101、LNG储罐，102、压力传感器，103、手动第一截止阀，104、主介质第一管路，105、水浴式换热器，106、主介质换热单元，107、热水单元，108、主介质第二管路，109、第一电磁三通阀，110、主介质第三管路，111、动力单元，201、三介质换热器，202、气相蓄冷剂，203、液相蓄冷剂，204、壳体，205、温度第一传感器，206、安全阀，207、三介质换热器蓄冷剂出口管路，208、手动第二截止阀，209、蓄冷剂循环泵，210、第二电磁三通阀，211、蓄冷剂第一换热管路，212、蓄冷剂加热单元，213、蓄冷剂第二换热管路，214、LNG储罐蓄冷剂入口管路，215、蓄冷剂降温单元，216、LNG储罐蓄冷剂出口管路，301、冷却空间，302、下换热器，303、盘管进口管，304、风机盘管换热单元，305、盘管出口管，306、载冷剂缓冲罐，307、载冷剂管路，308、手动第三截止阀，309、载冷剂循环泵，310、手动第四截止阀，311、温度第二传感器，312、温度第三传感器，313、温度第四传感器，314、风机，315、盘管换热器，316、换热翅片，317、载冷剂，401、蓄冷管路入口管，402、蓄冷换热器，403、蓄冷管路出口管，501、控制单元。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重 要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本发明提供了一种LNG车船制冷微动力空调系统的实施例，包括LNG储罐101，所述LNG储罐101用于存储LNG并且与主介质第一管路104连通，所述主介质管路上靠近所述LNG储罐101的一端设置有手动第一截止阀103，所述LNG储罐101上还设有压力传感器102用于监测LNG储罐101的压力，所述LNG储罐101内具有蓄冷剂降温单元215，所述蓄冷剂降温单元215的进口端与LNG储罐蓄冷剂入口管路214连通，所述蓄冷剂降温单元215的出口端与LNG储罐蓄冷剂出口管路216连通；
水浴式换热器105，所述水浴式换热器105内具有主介质换热单元106和蓄冷剂加热单元212，所述主介质换热单元106的进口端通过主介质第一管路104连通所述LNG储罐101，所述主介质换热单元106的出口端与主介质第二管路108连通，所述蓄冷剂加热单元212的进口端与蓄冷剂第一换热管路211连通所述蓄冷剂加热单元212的出口端与蓄冷剂第二换热管路213连通，所述水浴式换热器105还连接有热水单元107，水浴式换热器105通过主介质换热单元106与热水单元107换热，将LNG加热气化到设定温度的天然气，通过蓄冷剂加热单元212与热水单元107换热，将蓄冷剂加热到设定温度。
三介质换热器201，所述三介质换热器201包括壳体204、蓄冷换热器402和下换热器302，所述壳体204的进口端连通所述LNG储罐蓄冷剂出口管路216，所述壳体204的出口端与三介质换热器蓄冷剂出口管路207连通，所述三介质换热器蓄冷剂出口管路207通过第二电磁三通阀210连通所述LNG储罐蓄冷剂入口管路214和所述蓄冷剂第一换热管路211，所述三介质换热器蓄冷剂出口管路207上还安装有蓄冷剂循环泵209，所述蓄冷剂循环泵209与所述壳体204之间的三介质换热器蓄冷剂出口管路207上还安装有手动第二截止阀，即第二电磁三通阀210和手动第二截止阀安装在蓄冷剂循环泵209的两端的管道上；
所述壳体204内具有容腔，所述容腔内装有气液转换特性的蓄冷剂，所述蓄冷剂包括呈现气态的气相蓄冷剂202和呈现液态的液相蓄冷剂203，所述蓄冷剂的气态和液态可相互转换，其凝固温度低于LNG储罐101内LNG的温度，即在任何情况下均不会因吸收LNG冷量而发生冻结，蓄冷剂具有较高的液化温度和较低的液化压力，即在高温时，例如温度为50℃保持液态时，容腔内压力不至太高，蓄冷剂在气态和液态时都具有较高的导热系数，并具有 较大的汽化潜热，在容腔中，气相蓄冷剂202位于液相蓄冷剂203的上方，气相蓄冷剂202的温度高于液相蓄冷剂203的温度，气相蓄冷剂202能够通过吸收LNG冷量的方式液化成液相蓄冷剂203，液相蓄冷剂203能够通过吸收热量的方式汽化成气相蓄冷剂202。
所述蓄冷换热器402的进口端通过蓄冷管路入口管401与所述主介质第一管路104连通，即手动第一截止阀103被打开后，LNG自LNG储罐101进入主介质第一管路104，从蓄冷管路入口管401进入蓄冷剂换热器内，所述蓄冷管路入口管401与所述主介质第一管路104的连接处位于所述手动第一截止阀103和所述水浴式换热器105之间，所述蓄冷换热器402的出口端与蓄冷管路出口管403连通，所述蓄冷剂出口管路与所述主介质第二管路108连通，所述蓄冷换热器402位于所述容腔内并且与所述气相蓄冷剂202充分接触，蓄冷剂换热器内存在LNG，所述下换热器302位于所述容腔内并且与所述液相蓄冷剂203充分接触，下换热器302内存在载冷剂317；
所述三介质换热器201上还设有温度第一传感器205和安全阀206，所述温度第一传感器205用于测量所述液相蓄冷剂203的温度，所述安全阀206设置在三介质换热器201的上端并且预先设置好起跳阈值，当气相蓄冷剂202的压力超过起跳阈值时，安全阀206自动起跳泄压，实现所述气相蓄冷剂202压力超标时自动起跳泄压，保证三介质换热器201的安全工作。
空调制冷单元，所述空调制冷单元包括风机盘管换热单元304和载冷剂循环泵309，所述风机盘管换热单元304的进口端通过盘管进口管303与所述下换热器302的出口端连通，所述风机盘管换热单元304的出口端连通所述载冷剂循环泵309的进口端，所述载冷剂循环泵309的出口端连通所述下换热器302的进口端，所述下换热器302、风机盘管换热单元304和载冷剂循环泵309连通构成的回路中具有载冷剂317；
所述风机盘管换热单元304包括风机314、盘管换热器315和换热翅片316，所述换热翅片316设置在所述盘管换热器315上，所述风机314位于所述盘管换热器315的一侧，所述盘管换热器315的另一侧设置有出风口，所述出风口附近设置有温度第四传感器313，温度第四传感器313位于冷却空间301内，用于测量冷却空间301的温度，所述风机314的吹风方向朝向所述盘管换热器315，所述盘管换热器315的进口端通过所述盘管进口管303与所述下换热器302的出口端连通，所述盘管换热器315的出口端与所述载冷剂循环泵309连通，所述载冷剂循环泵309和所述盘管换热器315之间还设置有载冷剂缓冲罐306，所述载冷剂缓冲罐306的进口端通过所述盘管出口管305与所述盘管换热器315的出口端连通，所述载冷剂缓冲罐306的出口端通过载冷剂管路307与载冷剂循环泵309的进口端连通；载冷剂缓 冲罐306用于暂时存储空调制冷单元中的载冷剂317，对载冷剂317因自身温度变化产生的体积波动进行补偿，保证空调制冷单元稳定工作；
温度第三传感器312位于下换热器302的出口端与盘管换热器315的进口端之间，温度第二传感器311位于盘管换热器315的出口端与载冷剂缓冲罐306之间，温度第三传感器312用于测量进入盘管换热器315的载冷剂317的温度，温度第二传感器311用于测量从盘管换热器315中流出的载冷剂317的温度。
控制单元501，控制单元501是具备数据接收和处理能力的设备，所述控制单元501与所述第二电磁三通阀210、蓄冷剂循环泵209、载冷剂循环泵309和风机314控制连接，所述控制单元501与所述温度第一传感器205、温度第二传感器311、温度第三传感器312和温度第四传感器313通信连通。
如图4所示，空调制冷单元工作时，控制单元501控制开启风机314和载冷剂循环泵309，载冷剂317在载冷剂循环泵309的作用下在空调制冷单元内循环流动，载冷剂317在下换热器302内吸收液相蓄冷剂203的冷量，载冷剂317的温度降低，然后流入盘管换热器315中，风机314强制冷却空间301内的空气流过盘管换热器315和换热翅片316进行换热，空气吸收载冷剂317的冷量温度降低，并从所述出风口吹出，对冷却空间301进行降温，当控制单元501监测到冷却空间301内空气温度达到设定温度时，控制单元501通过调节载冷剂循环泵309的转速精细控制载冷剂317流量，并通过分析温度第三传感器312和温度第二传感器311监测的载冷剂317流过风机盘管换热单元304制冷前后的温度数据，精确控制冷却空间301内的温度，同时，通过控制单元501可以用户调节风机314的转速，调节对冷却空间301的降温速率。由于三介质换热器201中蓄冷剂蓄有大量的冷量，载冷剂317可以通过下换热器302从液相蓄冷剂203中获取冷量，因此当动力单元111停止工作时，空调制冷单元仍然能够进行制冷操作，具有微动力循环制冷的作用，实现“驻车空调”的功能，在LNG车船制冷微动力空调系统制冷过程中，随着空调制冷系统的持续运行，液相蓄冷剂203的温度逐渐升高，不断被汽化为气相蓄冷剂202，当温度第一传感器205监测到液相蓄冷剂203的温度达到风机盘管换热单元304运行所需载冷剂317的最高温度时，控制单元501关闭载冷剂循环泵309，蓄冷空调制冷过程结束，控制单元501能够控制风机314和载冷剂循环泵309的开启、关闭和转速调节。传统的空调制冷系统一般采用压缩机作为制冷系统的核心设备，压缩机属于动力设备，工作时需消耗大量电能且振动和噪声较大，在压缩机购买和维修方面需要花费额外的费用，使用成本较高，本发明提供的LNG车船制冷微动力空调系统，使用三介质换热器201回收LNG的冷能作为空调制冷系统的冷源，消除了常规蒸汽压 缩制冷循环所必须的高功耗部件压缩机，三介质换热器201工作不消耗任何电能，与传统的制冷系统相比具有很高的经济效应和环保效应。
在动力单元111和空调制冷单元同时运行时，如图1所示，液相蓄冷剂203吸收载冷剂317的热量温度升高，蓄冷剂经由三介质换热器蓄冷剂出口管路207和手动第二截止阀通过蓄冷剂循环泵209加压后经第二电磁三通阀210和LNG储罐蓄冷剂入口管路214进入蓄冷剂降温单元215，与LNG储罐101中LNG换热，降温后经由LNG储罐蓄冷剂出口管路216回到三介质换热器201，当蓄冷剂在蓄冷剂降温单元215中的降温速率大于液相蓄冷剂203的升温速率时，液相蓄冷剂203的温度会降低至载冷剂317的凝固温度，此时，控制单元501控制降低蓄冷剂循环泵209的转速，降低进入蓄冷剂降温单元215的蓄冷剂流量；当蓄冷剂在蓄冷剂降温单元215中的升温速率小于液相蓄冷剂203的升温速率时，液相蓄冷剂203的温度会持续升高，这时控制单元501控制升高蓄冷剂循环泵209的转速，增大进入蓄冷剂降温单元215的蓄冷剂流量，提高冷量输入。
如图2所示，还包括动力单元111，所述动力单元111与主介质第三管路110连通，所述主介质第三管路110通过第一电磁三通阀109连通所述蓄冷管路出口管403和所述主介质第二管路108，所述第一电磁三通阀109与所述控制单元501控制连接。动力单元111是以天然气为燃料的热能应用设备，由于LNG驻车空调制冷系统一般只是在天气炎热的时候工作，当处于冬季或者长时间不需要空调运行，仅需要动力单元111运行时，首先打开手动第一截止阀103，此时，第一电磁三通阀109处于常开位置连通主介质第二管路108和主介质第三管路110，LNG停止进入蓄冷剂换热器内，由主介质第一管路104通过水浴式换热器105气化后经由主介质第二管路108、第一电磁三通阀109和主介质第三管路110进入动力单元111内燃烧做功。
在动力单元111运行时，LNG储罐101会因LNG液位下降而出现气相空间压力降低，需进行增压调饱和操作，蓄冷剂循环泵209为变频蓄冷剂循环泵209，控制单元501根据压力传感器102的压力值监测，控制蓄冷剂循环泵209的开启、关闭和转速调节，实现可控的LNG储罐101增压调饱和，蓄冷剂经由三介质换热器蓄冷剂出口管路207和手动第二截止阀208通过蓄冷剂循环泵209加压后经第二电磁三通阀210和蓄冷剂第一换热管路211在蓄冷剂加热单元212中与热水单元107换热，加热后经由蓄冷剂第二换热管路213和LNG储罐蓄冷剂入口管路214进入蓄冷剂降温单元215，与LNG储罐101中LNG换热，降温后经由LNG储罐蓄冷剂出口管路216回到三介质换热器201，循环过程中将热水单元107的热量传递进入LNG储罐101中，实现LNG气化增压，完成LNG储罐101的增压调饱和循环。
如图3所示，当动力单元111停止使用时，控制单元501控制第一电磁三通阀109切断主介质第三管路110和蓄冷管路出口管403的连通，LNG停止进入蓄冷剂换热器，LNG车船制冷微动力空调系统的微动力循环蓄冷过程中，控制单元501控制第二电磁三通阀210连通三介质换热器蓄冷剂出口管路207和LNG储罐蓄冷剂入口管路214，蓄冷剂经由三介质换热器蓄冷剂出口管路207和手动第二截止阀通过蓄冷剂循环泵209加压后经第二电磁三通阀210和LNG储罐蓄冷剂入口管路214进入LNG储罐101中的蓄冷剂降温单元215中换热降温，降温后经由LNG储罐蓄冷剂出口管路216回到三介质换热器201，实现微动力循环蓄冷，在微动力循环蓄冷过程中，蓄冷剂吸收LNG储罐101中LNG的冷能，LNG吸热气化储罐压力升高，通过压力传感器102监测LNG储罐101的压力达到设定值后，控制单元501控制蓄冷剂循环泵209停止，微动力蓄冷循环停止。
在三介质换热器201内，气相蓄冷剂202吸收LNG冷量不断地被液化，所述容腔内的压力逐渐下降，当压力低于所述的液相蓄冷剂203的蒸发压力时，液相蓄冷剂203蒸发加快，如此往复，实现冷量的间接传递和储存。当温度第一传感器205监测到液相蓄冷剂203的温度接近载冷剂317的凝固温度时，控制单元501调节蓄冷管路出口管403上的第一电磁三通阀109，阻止LNG进入蓄冷剂换热器，实现对三介质换热器201冷量输入的控制。由于三介质换热器201内液相蓄冷剂203的质量和比热容较大，有效避免了因LNG流量控制精度低及第一电磁三通阀109切换后蓄冷剂换热器和蓄冷管路出口管403内滞留的LNG持续供冷造成的液相蓄冷剂203温度过低，进而杜绝了载冷剂317的冻结问题，克服LNG与载冷剂317双介质换热无法突破的高温差换热障碍。
在其他实施例中，所有设置的手动截止阀均是维护操作阀，不作为正常工艺操作阀门使用。当需要对LNG储罐101进行更换或者维修操作时，操作人员需先关闭手动第一截止阀103，然后对LNG储罐101进行更换和维修操作。
所述蓄冷剂循环泵209的进口端与所述三介质换热器蓄冷剂出口管路270出口上还安装有手动第二截止阀208，所述蓄冷剂循环泵209的出口端与所述蓄冷剂第一换热管路211的进口上安装有第二电磁三通阀210，即手动第二截止阀208和第二电磁三通阀210分别安装在蓄冷剂循环泵209的进口端和出口端的管道上。当需要对蓄冷剂循环泵209进行更换或修理时，操作人员可以先关闭手动第二截止阀和第二电磁三通阀，再将蓄冷剂循环泵209取出，避免三介质换热器中的蓄冷剂泄漏。
所述载冷剂循环泵309的进口端与所述载冷剂缓冲罐306的出口端之间的管路上还安装有手动第三截止阀308，所述载冷剂循环泵309的出口端与所述下换热器302的进口端 之间的管路上安装有手动第四截止阀310，即手动第三截止阀308和手动第四截止阀310分别安装在载冷剂循环泵309的进口端和出口端的管道上。当需要对载冷剂循环泵309进行更换或修理时，操作人员可以先关闭手动第三截止阀和手动第四截止阀，再将载冷剂循环泵309取出，避免空调制冷单元中的载冷剂317泄漏。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
- 一种LNG车船制冷微动力空调系统，其特征在于，包括：LNG储罐，所述LNG储罐用于存储LNG并且与主介质第一管路连通，所述主介质管路上靠近所述LNG储罐的一端设置有手动第一截止阀，所述LNG储罐上还设有压力传感器，所述LNG储罐内具有蓄冷剂降温单元，所述蓄冷剂降温单元的进口端与LNG储罐蓄冷剂入口管路连通，所述蓄冷剂降温单元的出口端与LNG储罐蓄冷剂出口管路连通；水浴式换热器，所述水浴式换热器内具有主介质换热单元和蓄冷剂加热单元，所述主介质换热单元的进口端通过主介质第一管路连通所述LNG储罐，所述主介质换热单元的出口端与主介质第二管路连通，所述蓄冷剂加热单元的进口端与蓄冷剂第一换热管路连通，所述蓄冷剂加热单元的出口端与蓄冷剂第二换热管路连通，所述水浴式换热器还连接有热水单元；三介质换热器，所述三介质换热器包括壳体、蓄冷换热器和下换热器，所述壳体的进口端连通所述LNG储罐蓄冷剂出口管路，所述壳体的出口端与三介质换热器蓄冷剂出口管路连通，所述三介质换热器蓄冷剂出口管路通过第二电磁三通阀连通所述LNG储罐蓄冷剂入口管路和所述蓄冷剂第一换热管路，所述三介质换热器蓄冷剂出口管路上还安装有蓄冷剂循环泵，所述壳体内具有容腔，所述容腔内装有气液转换特性的蓄冷剂，所述蓄冷剂包括呈现气态的气相蓄冷剂和呈现液态的液相蓄冷剂，所述蓄冷剂的气态和液态可相互转换，所述蓄冷换热器的进口端与所述LNG储罐连通，所述蓄冷换热器的出口端与蓄冷管路出口管连通，所述蓄冷剂出口管路与所述主介质第二管路连通，所述蓄冷换热器位于所述容腔内并且与所述气相蓄冷剂充分接触，所述下换热器位于所述容腔内并且与所述液相蓄冷剂充分接触；空调制冷单元，所述空调制冷单元包括风机盘管换热单元和载冷剂循环泵，所述风机盘管换热单元的进口端通过盘管进口管与所述下换热器的出口端连通，所述风机盘管换热单元的出口端连通所述载冷剂循环泵的进口端，所述载冷剂循环泵的出口端连通所述下换热器的进口端，所述下换热器、风机盘管换热单元和载冷剂循环泵连通构成的回路中具有载冷剂；控制单元，所述控制单元与所述第二电磁三通阀、蓄冷剂循环泵、载冷剂循环泵和风机控制连接。
- 如权利要求1所述的一种LNG车船制冷微动力空调系统，还具备微动力循环制冷功能，其特征在于：还包括动力单元，所述动力单元与主介质第三管路连通，所述主介质第三管路通过第一电磁三通阀连通所述蓄冷管路出口管和所述主介质第二管路，所述第一电磁三通阀与所述控制单元控制连接；所述蓄冷换热器的进口端通过蓄冷管路入口管与所述主介质第一管路连通，所述蓄冷管路入口管与主介质管路的连接处位于所述手动第一截止阀与水浴式换热器之间；所述蓄冷换热器的出口端通过蓄冷管路出口管、第一电磁三通阀与所述主介质第三管路连通，所述蓄冷管路出口管与主介质第三管路的连接处位于所述主介质第二管路和所述主介质第三管路之间；所述三介质换热器蓄冷剂出口管路通过手动第二截止阀连接蓄冷剂循环泵，蓄冷剂循环泵通过第二电磁三通阀连接LNG储罐蓄冷剂入口管路；所述蓄冷剂降温单元放置在LNG储罐中，通过LNG储罐蓄冷剂入口管路与第二电磁三通阀连接，通过LNG储罐蓄冷剂出口管路与三介质换热器连接，组成微动力循环蓄冷系统。
- 如权利要求2所述的一种LNG车船制冷微动力空调系统，还具备LNG储罐的循环增压调饱和功能，其特征在于：所述水浴式换热器包括蓄冷剂加热单元，通过蓄冷剂第一换热管路与第二电磁三通阀连接，通过蓄冷剂第二换热管路与LNG储罐蓄冷剂入口管路连接；所述三介质换热器蓄冷剂出口管路通过手动第二截止阀连接蓄冷剂循环泵，蓄冷剂循环泵通过第二电磁三通阀连接蓄冷剂第一换热管路、蓄冷剂加热单元；所述蓄冷剂加热单元通过蓄冷剂第二换热管路和LNG储罐蓄冷剂入口管路连接放置在LNG储罐中的蓄冷剂降温单元；所述LNG储罐蓄冷剂出口管路连接蓄冷剂降温单元和三介质换热器连接，组成LNG储罐的循环增压调饱和系统。
- 如权利要求3所述的一种LNG车船制冷微动力空调系统，其特征在于：所述三介质换热器上设有温度第一传感器和安全阀，所述温度第一传感器用于监测所述液相蓄冷剂的温度，所述安全阀用于当所述气相蓄冷剂压力超标时自动起跳泄压，所述盘管换热器的进口端处设置有温度第三传感器，所述盘管换热器的出口端处设置有温度第二传感器，所述出风口附近设置有温度第四传感器，所述控制单元与所述温度第一传感器、温度第二传感器、温度第三传感器和温度第四传感器通信连通。
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