多种混合工质自复叠高效分离设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了多种混合工质自复叠高效分离设备，涉及制冷【技术领域】。它包括压缩机A、油分离器Y、板式换热器、分凝分离器、冷凝储液器L和蒸发器Z，所述压缩机经第二板式换热器与油分离器相连，油分离器与第一板式换热器相连，第一板式换热器与中沸点工质分凝分离器相连，中沸点工质分凝分离器与高沸点工质分凝分离器相连，高沸点工质分凝分离器与冷凝储液相连，冷凝储液器通过节流阀与蒸发器相连，蒸发器通过逆止阀(18-5)、逆止阀(18-2)与第二板式换热器相连，混合气体在第二板式换热器中进一步升温后被吸入压缩机的吸气端，返回压缩机回气管路。该设备对于单级压缩三种非共沸混合工质自复叠制冷技术来说，制冷效率高、制冷效果好，十分适合用于冷量需求较小的场合。
【专利说明】多种混合工质自复叠高效分离设备
【技术领域】:
[0001]本实用新型涉及多种混合工质自复叠高效分离设备，属于制冷【技术领域】。
【背景技术】:
[0002]自18世纪蒸气压缩制冷技术发明以来，人们不断探索获取低温的更好方法，为了得到比单级压缩更低的温度，双级压缩制冷、复叠制冷等系统相继得到广泛应用。但是，这些制冷方式都存在各自的缺点:双级压缩制冷采用单一制冷剂，需要2套压缩系统和级间冷却装置，系统结构复杂；此外，由于使用单一制冷剂，受到工质本身临界温度、凝固温度以及吸排气压力的限制，制冷温差有限。复叠制冷由于采用2套独立制冷回路工作于不同温度区间，冷量耦合要求较高，控制难度较大，且低温级压缩机回油困难，需要专门安装分油装置。以上两种制冷方式均需要2次压缩，必须选用多缸压缩机或使用多台压缩机，因此难以适用于小型制冷系统。
[0003]自复叠制冷系统是实现-40?_150°C温区制冷的另一种方式，它采用单台压缩机进行一次压缩，将混合制冷剂分凝，以高沸点制冷剂的冷量
[0004]冷凝低沸点制冷剂，达到复叠制冷的效果。这种方式可以大幅度减小制冷系统的体积，十分适合用于冷量需求较小的场合，如实验室，医院等。
实用新型内容:
[0005]本实用新型提供了多种混合工质自复叠高效分离设备，该设备对于单级压缩三种非共沸混合工质自复叠制冷技术来说，混合工质分离效率极高，也就是说，其制冷效率高、制冷效果好。
[0006]本实用新型的技术方案是:多种混合工质自复叠高效分离设备，包括压缩机、油分离器、板式换热器、分凝分离器、冷凝储液器和蒸发器，所述压缩机经第二板式换热器与油分离器相连，油分离器与第一板式换热器相连，第一板式换热器与中沸点工质分凝分离器相连，中沸点工质分凝分离器与高沸点工质分凝分离器相连，高沸点工质分凝分离器与冷凝储液器相连，冷凝储液器通过节流阀与蒸发器相连，蒸发器通过逆止阀与第二板式换热器相连，混合气体在第二板式换热器中进一步升温后被吸入压缩机的吸气端，返回压缩机回气管路。
[0007]中沸点工质分凝分离器和高沸点工质分凝分离器内都安装了蛇型蒸发盘管和丝网过滤器，较高沸点制冷剂液体节流后与一部分低压返流工质汇合，并一起通过该分凝分离器内的蛇型盘管蒸发，使得该分凝分离器空间迅速并可控制地降温，较高沸点制冷剂迅速冷凝成液体沉降在分凝分离器底部，并通过节流阀进入下一级分离器，没有被冷凝成液体的较高沸点气体在丝网过滤器孔隙表面继续换热而聚集成较大液滴，在重力作用下降落，使混合工质得以高效分离。
[0008]作为一优选方案，冷凝储液器L内部的安装有冷凝蒸发盘管21。
[0009]作为一优选方案，蒸发器Z通过逆止阀与冷凝储液器L内部的安装有冷凝蒸发盘管连接。
[0010]作为一优选方案，高沸点工质分凝分离器F2的底部通过节流阀与冷凝储液器L内部的安装有冷凝蒸发盘管相连。
[0011]作为另一优选方案，冷凝储液器L经过单向逆止阀与高沸点工质分凝分离器F2中的蛇型蒸发盘管底部连接，混合气体在高沸点工质分凝分离器F2中的蛇型蒸发盘管中蒸发降温后回到压缩机回气管路。
[0012]作为又一优选方案，中沸点工质分凝分离器Fl底部通过节流阀与高沸点工质分凝分离器F2中的蛇型蒸发盘管底部连接。
[0013]作为再一优选方案，高沸点工质分凝分离器F2蛇型蒸发盘管的底部通过逆止阀与中沸点工质分凝分离器Fl中的蛇型蒸发盘管的底部连接，混合气体经蛇型蒸发盘管进行热交换后回到压缩机回气管路。
[0014]本实用新型的有益效果:通过逆止阀的开启与关闭控制系统中混合工质的流向，来达到所需要的理想效果。因为逆止阀只允许工质单向流通，不能逆向流通，从而保证混合工质不会通过其他逆止阀到其他环路中。本实用新型的产品结构设计合理，制冷效率高，制冷效果好，操作简单，使用方便，适用于小型制冷系统。
【专利附图】
【附图说明】:
[0015]为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0016]图1为本实用新型整体结构示意图。
[0017]图2为中沸点工质分凝分离器(Fl)示意图。
[0018]图3为高沸点工质分凝分离器(F2)示意图。
[0019]图4为伞型罩分离档板单个排气孔图。
[0020]图5为图4的俯视图。
【具体实施方式】:
[0021]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，
[0022]如图1?图5所示，本【具体实施方式】采用以下技术方案:多种混合工质自复叠高效分离设备，包括压缩机A、油分离器Y、板式换热器、分凝分离器、冷凝储液器L和蒸发器Z，所述压缩机A经第二板式换热器B2与油分离器Y相连，油分离器Y与第一板式换热器BI相连，第一板式换热器BI与中沸点工质分凝分离器Fl相连，中沸点工质分凝分离器Fl与高沸点工质分凝分离器F2相连，高沸点工质分凝分离器F2与冷凝储液器L相连，冷凝储液器L通过节流阀17-3与蒸发器Z相连，蒸发器Z通过逆止阀18-5、逆止阀18_2与第二板式换热器B2相连，混合气体在第二板式换热器B2中进一步升温后被吸入压缩机A的吸气端并返回压缩机A回气管路。
[0023]中沸点工质分凝分离器Fl中安装了蛇型蒸发盘管19-1，高沸点工质分凝分离器F2中安装了蛇型蒸发盘管19-2，在中沸点工质分凝分离器Fl和高沸点工质分凝分离器F2中均设置有丝网过滤器20和伞型罩分离挡板25。[0024]本实施方式中，按比例4: 3: 3的非共沸混合工质R134a、R23、R14在压缩机A中被压缩成高温高压气体(节点I)，经第二板式换热器B2与低压返流热量交换冷却后，进入油分离器Y进行油分离，这时低压返流(节点15)的混合气体进一步升温后被吸入压缩机吸气端，升温的低压返流(节点16)有利于提高系统热效率。
[0025]被冷却的油分离后的混合气体(节点3)进入第一板式换热器BI冷凝降温，冷凝成气液混合物，再进入中沸点工质分凝分离器F1，高沸点工质液体R134a沉积在中沸点工质分凝分离器Fl底部(节点5)，混合气体再经冷凝盘管换热后，部分高沸点R134a蒸汽气雾在丝网过滤器作用下冷凝聚集成液滴，在重力作用下降落，使R134a与R23、R14气体高效分离。
[0026]R134a的液体(节点5)经过节流阀17_1节流后与一部分返流气体(节点12) R23和R14气体提前混合成(节点13)混合工质，进入高沸点工质分凝分离器F2的冷凝蒸发盘管蒸发降温，这时，高沸点工质分凝分离器F2中的温度控制在不能低于_45°C的范围内(R14的临界温度为-45.5°C，低于这个温度R14就被提前液化了)。
[0027]大部分中沸点的工质R23和低沸点工质R14仍为混合气体(节点6)，在系统压力下进入高沸点工质分凝分离器F2中，这时，F2中的温度可以降到-40°C，混合气体在冷分凝分离器F2中与冷凝蒸发盘管进行充分换热后，中沸点工质R23被冷凝成液体沉积在高沸点工质分凝分离器F2底部(节点7)，部分中沸点气雾在丝网过滤器作用下冷凝聚集成液滴，在重力作用下降落，使R23液体与R14气体高效分离，R14仍为气体进入冷凝储液器L。
[0028]R23 (节点7)的液体经过节流阀17_2节流后与一部分R14气体(节点10)的气体混合成(节点11)工质进入冷凝储液器L的冷凝蒸发盘管，蒸发降温，这时，L中的温度可以降到-75°C以下，冷凝储液器L温度越低越好。
[0029]从高沸点工质分凝分离器F2顶部出来的气体R14 (节点8)进入冷凝储液器L中，进入后R14气体全部被冷凝成液体(节点9)，被冷凝后的R14液体(节点9)通过节流阀17-3在蒸发器Z中节流蒸发，蒸发器的温度达到-80?_120°C，甚至更低。
[0030]从蒸发器Z中蒸发的R14成为气体(节点10)，经过单向逆止阀18-4进行压力和流量控制，使其中一部分R14气体(节点10)与经过高沸点工质分凝分离器F2底部节流的R23(节点7)混合成(节点11)工质，参与冷凝储液器L中的蒸发降温，在冷凝储液器L的盘管中蒸发降温后回到压缩机回气管路(节点12)。低压返流气体提前混合进入降低了循环流系统的压比，使系统运行更平稳，运行效率进一步提高。
[0031]压缩机回气管路中(节点12)工质经过单向逆止阀18-3进行压力和流量控制，使其中一部分(节点12)回气管路中气体与经过节流的R134a(节点5)混合，参与高沸点工质分凝分离器F2中的蒸发降温，在高沸点工质分凝分离器F2蛇型蒸发管中蒸发降温后回到压缩机回气管路(节点14)。
[0032]节点14的气体经逆止阀18-1流经中沸点工质分凝分离器Fl中的蛇型盘管，进行热交换后回到系统回气管路；节点15的混合工质在第二板式换热器B2中与节点I的高温高压气体进行换热后被压缩机吸入，从而完成一个良性的、高效的、节能的制冷循环。
[0033]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.多种混合工质自复叠高效分离设备，包括压缩机(A)、油分离器(Y)、板式换热器、分凝分离器、冷凝储液器(L)和蒸发器(Z)，其特征在于:所述压缩机(A)经第二板式换热器(B2)与油分离器(Y)相连，油分离器(Y)与第一板式换热器(BI)相连，第一板式换热器(BI)与中沸点工质分凝分离器(Fl)相连，中沸点工质分凝分离器(Fl)与高沸点工质分凝分离器(F2)相连，高沸点工质分凝分离器(F2)与冷凝储液器(L)相连，冷凝储液器(L)通过节流阀(17-3)与蒸发器(Z)相连，蒸发器(Z)通过逆止阀(18-5)、逆止阀(18-2)与第二板式换热器(B2)相连，混合气体在第二板式换热器(B2)中进一步升温后被吸入压缩机(A)的吸气端并返回压缩机(A)回气管路。
2.根据权利要求1所述的多种混合工质自复叠高效分离设备，其特征在于:中沸点工质分凝分离器(Fl)中安装了蛇型蒸发盘管(19-1)，高沸点工质分凝分离器(F2)中安装了蛇型蒸发盘管(19-2)，在中沸点工质分凝分离器(Fl)和高沸点工质分凝分离器(F2)中均设置有丝网过滤器(20)和伞型罩分离挡板(25)。
3.根据权利要求1所述的多种混合工质自复叠高效分离设备，其特征在于:冷凝储液器(L)内部的安装有冷凝蒸发盘管(21)。
4.根据权利要求1所述的多种混合工质自复叠高效分离设备，其特征在于:蒸发器(Z)通过逆止阀(18-4)与冷凝储液器(L)内部的安装有冷凝蒸发盘管(21)连接。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的多种混合工质自复叠高效分离设备，其特征在于:高沸点工质分凝分离器(F2)的底部通过节流阀(17-2)与冷凝储液器(L)内部的安装有冷凝蒸发盘管(21)相连。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的多种混合工质自复叠高效分离设备，其特征在于:冷凝储液器L经过单向逆止阀(18-3)与高沸点工质分凝分离器(F2)中的蛇型蒸发盘管(19-2)底部连接，混合气体在高沸点工质分凝分离器(F2)中的蛇型蒸发盘管(19-2)中蒸发降温后回到压缩机回气管路。
7.根据权利要求6所述的多种混合工质自复叠高效分离设备，其特征在于:中沸点工质分凝分离器(Fl)底部通过节流阀(17-1)与高沸点工质分凝分离器(F2)中的蛇型蒸发盘管(19-2)底部连接。
8.根据权利要求7所述的多种混合工质自复叠高效分离设备，其特征在于:高沸点工质分凝分离器(F2)蛇型蒸发盘管(19-2)的底部通过逆止阀(18-1)与中沸点工质分凝分离器(Fl)中的蛇型蒸发盘管(19-1)的底部连接，混合气体经蛇型蒸发盘管(19-1)进行热交换后回到压缩机回气管路。
【文档编号】F25B43/00GK203798043SQ201420179011
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】赵光伟 申请人:哈尔滨商业大学