一种闭式空气制冷机的制作方法

本发明涉及制冷领域，主要涉及一种闭式空气制冷机，是专门以空气作为制冷介质的制冷系统，更具体的说，是涉及一种压缩机和膨胀机一体的闭式空气制冷机。

背景技术：
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随着CFC制冷剂的被替代，HCFC制冷剂的被限制、替代以及HFC制冷剂的温室效应，低温制冷行业正在开发研究新的天然制冷剂。以空气为制冷剂的制冷机，无论从保护臭氧层或者从延缓全球气候变暖来说都是理想的制冷机。

空气作为一种环保且极易得到的气体，将它作为制冷剂代替传统制冷剂具有极大的潜力。但是，空气的临界温度非常低（-140.75℃），在空气调节和冷冻冷藏温度领域内空气制冷机没有相变，只能利用显热。但其在低温冷冻冷藏领域有一定优势，又因空气制冷机无毒、不燃、低压，ODP和GWP都为零，对环境友好，在一些特殊领域得到了广泛应用，目前主要应用于飞机空调系统、列车空调、环境实验室、石油化工加工、食物保鲜及快速冷冻等领域。

为了提高空气制冷系统中的效率，需要提供相应措施，比如回收膨胀功，设置回冷器，以提高热效率。在现有的制冷系统中，压缩机和膨胀机往往是分开的，制冷机通过膨胀机产生的膨胀功只能白白浪费，若将此部分膨胀功回收，作为压缩机的动能使用，势必增加整个系统的效率。

技术实现要素：
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本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种闭式空气制冷机，其采用膨胀功回收的方法和通过在系统中加入回冷器来提高整个系统的效率，从而达到节省制冷系统消耗电能，提高整个系统的效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种闭式空气制冷机，其特征在于：包括有通过管道相互连通的离心风机、膨胀功回收装置、回冷器、用冷单位，所述膨胀功回收装置包括有离心压缩机和透平膨胀机，所述离心风机出口与所述离心压缩机入口通过管道相连，所述离心压缩机出口与所述回冷器热端入口通过管道相连，所述回冷器热端出口与所述透平膨胀机入口通过管道相连，所述透平膨胀机出口与所述用冷单位入口通过管道相连，所述用冷单位出口与所述回冷器冷端入口通过管道相连，所述回冷器冷端出口与所述离心风机入口通过管道相连。

所述的透平膨胀机的出口处连接有消音器。

所述的连接轴通过支座支撑。

所述的离心压缩机和透平膨胀机之间通过连接轴同步传动连接，通过回收膨胀功作为该离心压缩机的动能达到膨胀功回收的作用。

所述的回冷器为双通道，其中冷端入口接入用冷装置回气，经换热后，冷端出口接到离心风机入口处；热端入口与膨胀功回收装置的离心压缩机出口相连，出口与膨胀功回收装置的透平膨胀机入口相连。

其原理是：没有外部空气进入系统内，是一个与外界隔开的闭式结构，所示膨胀功回收装置是将透平膨胀机的制动风机改造成离心压缩机作为第二级压缩机应用在系统中，该改造后的离心压缩机与膨胀机直接通过连杆相连，该膨胀功回收装置通过回收膨胀功作为该离心压缩机的动能，从而达到膨胀功回收的作用。

本发明的优点是：

1.本空气制冷机中，作为第二级压缩机的离心压缩机与透平膨胀机直接用连接轴相连，第二级压缩机实质就是此透平膨胀机的制动风机。当气体进入透平膨胀机对此装置做工，获得的膨胀功直接由它们之间的连杆传导到离心压缩机，将这部分膨胀功作为第二级压缩机的动能，从而达到节能的目的，提高整机效率。

2.由于本系统使用空气作为其制冷剂，免去了传统制冷机所必须的蒸发器。所以本制冷系统最主要的设备只有离心风机、膨胀功回收装置和回冷器。所以本系统结构简单，节省了安装本系统的初期投资，同时易于维修，并且由于省去了蒸发器，也不需要加强换热的风扇等装置，从而节省了电能。

3.由于本系统的压缩比较低，作为第一级压缩机的离心风机所需要做的功较少，相对于传统制冷机较高的压缩比，节省了能量的投入。

4.本系统加入了回冷器，通过将用冷单位出气与压缩机出气进行热交换，提高了压缩机入口温度，降低了透平膨胀机入口温度，从而提高了整机的热效率。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式：

参见附图。

一种闭式空气制冷机，包括有离心风机1、膨胀功回收装置2、回冷器3、用冷单位4、消音器5，其中膨胀功回收装置2包括离心压缩机21、透平膨胀机22和它们之间相连的连接轴23、支座24，所述离心风机出口与所述离心压缩机21入口相连，所述离心压缩机21出口与所述回冷器3热端入口相连，所述回冷器3热端出口与所述透平膨胀机22入口相连，所述透平膨胀机22出口与所述用冷单位4入口相连，所述用冷单位4出口与所述回冷器3冷端入口相连，所述回冷器3冷端出口与所述离心风机1入口相连。所述离心压缩机21与透平膨胀机22通过连接轴23相连。

所述的透平膨胀机22出口和消音器5相连。

所述的离心压缩机21和透平膨胀机22之间的轴通过支座24固定。

工作时：空气先通过离心风机1进行增压，而后进入离心压缩机21再次增压，之后进入回冷器3与用冷单位的低温回气进行热交换从而降低温度，然后进入透平膨胀机22气体在膨胀机中等熵膨胀，所获得膨胀功通过连接轴23传导给离心压缩机21作为其压缩能量。通过透平膨胀机22的低温气体送入用冷单位4。低温气体在用冷单位4中吸收热量之后再次进入到制冷系统中，虽然气体在用冷单位吸收了一定热量，但总的来说还是属于温度较低的气体，之后进入回冷器3的冷端，与第二级压缩机的高温出气进行热交换，提高自身温度，然后进入离心风机1。这样就完成了一次循环。

本发明的制冷系统将透平膨胀机22与离心压缩机21用同一个轴相连，使得气体经过膨胀机所产生的膨胀功得以回收利用，作为离心压缩机的输入功来使用。使得此系统相比于传统系统在获得相同压力的空气条件下，所需要投入的功更少。而回冷器的作用是提高了离心风机1的入口温度，同时降低了透平膨胀机22的入口温度，使得整个系统相比较于传统制冷机有着更高的热效率，并且更加节省电能。