一种混合工质双温循环系统的制作方法

本发明涉及一种双温系统，特别涉及一种混合工质双温循环系统。

背景技术：

双温系统因能某种程度上实现能源的梯级利用而使得能效大幅度提高，进而得到广泛关注。传统双温系统由于需构建两种蒸发温度，因此系统需要两个压缩机或者一个双缸双吸气压缩机，这种系统能较大幅度的提高系统能效，但无疑增加了系统复杂度。为了有效解决该问题，通过利用混合工质的温度滑移特性，提出了另外一种双温系统，该系统只需要一个常规压缩机，其利用节流后进入蒸发器的制冷剂在较小干度下制出低温冷水或当做低温蒸发器，而利用较大干度的制冷剂制出高温冷水或当做高温蒸发器，总体来看，该方式大幅度减小了系统的零部件和系统复杂度。但其主要问题就是高低温蒸发器的实现完全依赖于混合工质的温度滑移。实际上，考虑到混合工质的传热特性，一般考虑的混合工质对的沸点差在40℃以内，而沸点差在该范围内的工质对，温度滑移基本都在7℃以内，若进一步考虑到蒸发器的压降后，可利用的温度滑移便只有6℃，而仅靠利用6℃的温度滑移制造出两种蒸发温度显然效果不明显或效果远不如预期。

技术实现要素：

为了解决传统纯工质双温系统结构复杂，性能不佳的问题，本发明提供一种混合工质双温循环系统。

本发明采用以下技术方案实现：

一种混合工质双温循环系统，包括第一换热器、气液分离器、第二换热器、第一节流装置、第二节流装置、压缩机；

所述第二换热器至少包括第二换热器流路a和第二换热器流路b，所述第一换热器中设置有第一换热器流路，所述第一换热器流路包括第一换热器流路进口和第一换热器流路出口，在第一换热器流路进口和第一换热器流路出口之间的第一换热器流路上设置有中断部，所述中断部包括聚液管连接口和分气管连接口；

所述聚液管连接口与所述第一换热器流路进口相连，所述气液分离器通过聚液管与聚液管连接口相连，所述分气管连接口与所述第一换热器流路出口相连，所述气液分离器通过分气管与分气管连接口相连，所述第一换热器流路出口通过第一节流装置连接至第二换热器流路a的进口，所述第一换热器流路进口与压缩机连接，所述气液分离器还通过第二节流装置与第二换热器流路b的进口连接，第二换热器流路a的出口与第二换热器流路b的出口均连接至压缩机的吸气口，或者第二换热器流路a的出口连接至第二换热器流路b的入口，第二换热器流路b的出口连接至压缩机的吸气口。

更进一步地，所述第一换热器包括若干条流路，每条流路均包括第一换热器流路进口、第一换热器流路出口、聚液管连接口和分气管连接口，每个聚液管连接口均通过聚液管连接至气液分离器，每个分气管连接口均通过分气管连接至气液分离器；每个第一换热器流路进口均与压缩机相连；每个第一换热器流路出口均通过第一节流装置连接至第二换热器流路a的进口。

更进一步地，流经所述第二换热器流路a的工质的温度低于流经所述第二换热器流路b的工质的温度。

更进一步地，所述第二换热器设置为一个换热器或两个换热器；

当所述第二换热器设置为一个换热器时，所述第二换热器中至少设置两条流路，即第二换热器流路a和第二换热器流路b；

当所述第二换热器设置为两个换热器时，其中一个换热器中至少设置一条流路，即第二换热器流路a，另一条流路中至少设置一条流路，即第二换热器流路b。

更进一步地，

当所述第二换热器设置为一个换热器时，空气先流经高温流路，再流经低温流路，此时高温流路的进口与第二节流装置的出口连接，低温流路的进口与第一节流装置的出口连接；

当所述第二换热器设置为两个换热器时，空气先流经高温换热器再流经低温换热器，所述高温换热器进口与第二节流装置的出口连接，所述低温换热器进口与第一节流装置的出口连接。

更进一步地，所述第一换热器流路进口与聚液管连接口之间的长度与整个第一换热器流路的长度的比值范围为0.5～0.8。

更进一步地，所述第一换热器流路进口与聚液管连接口之间的流路根据制冷剂在管内的干度设定。

更进一步地，所述干度的范围为0.15～0.65。

更进一步地，所述第一节流装置和第二节流装置设置为电子膨胀阀或毛细管。

更进一步地，所述第一换热器设置为套管式换热器。

更进一步地，所述第二换热器设置为套管式换热器。

本发明能够产生如下有益效果：

本发明的混合工质双温循环系统可大幅度提高传统混合工质双温系统的能效；该循环系统不仅充分利用了混合工质的温度滑移特性，还充分利用了混合工质的组分分离特性；在只有5℃滑移温度的情况下，可使得高低温蒸发器的温度差达到10℃；可极大程度地解决传统纯工质双温系统结构复杂的问题。

附图说明

图1为本发明混合工质双温循环系统的系统原理图；

图2为本发明混合工质双温循环系统的系统运行图；

图3为单排单流路翅片换热器连管示意图；

图4为双排双流路翅片换热器连管示意图；

图5为三排三流路翅片换热器连管示意图。

附图标记：1-压缩机；2-第一换热器；3-气液分离器；4-第一节流装置；5-第二节流装置；6-第二换热器；7-聚液管；8-分气管；9-第一换热器流路出口；10-第一换热器流路进口；11-分气管连接口；12-聚液管连接口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

针对传统纯工质双温系统结构复杂，性能不佳的问题，本发明利用混合工质在相平衡状态下的组分分离特点，提出了从冷凝过程分离出液态制冷剂直接节流进入高温换热器，气态制冷剂进一步冷凝后进入低温换热器的新型双温系统。该系统包括第一换热器、气液分离器、第二换热器、第一节流装置、第二节流装置、压缩机。所述第二换热器至少包括第二换热器流路a和第二换热器流路b，所述第一换热器中设置有第一换热器流路，所述第一换热器流路包括第一换热器流路进口和第一换热器流路出口，在第一换热器流路进口和第一换热器流路出口之间的第一换热器流路上设置有中断部，所述中断部包括聚液管连接口和分气管连接口。所述聚液管连接口与所述第一换热器流路进口相连，所述气液分离器通过聚液管与聚液管连接口相连，所述分气管连接口与所述第一换热器流路出口相连，所述气液分离器通过分气管与分气管连接口相连，所述第一换热器流路出口通过第一节流装置连接至第二换热器流路a的进口，所述第一换热器流路进口与压缩机连接，所述气液分离器还通过第二节流装置与第二换热器流路b的进口连接，第二换热器流路a的出口与第二换热器流路b的出口均连接至压缩机的吸气口，或者第二换热器流路a的出口连接至第二换热器流路b的入口，第二换热器流路b的出口连接至压缩机的吸气口。

本发明的混合工质双温循环系统可大幅度提高传统混合工质双温系统的能效；该循环系统不仅充分利用了混合工质的温度滑移特性，还充分利用了混合工质的组分分离特性；在只有5℃滑移温度的情况下，可使得高低温蒸发器的温度差达到10℃；可极大程度地解决传统纯工质双温系统结构复杂的问题。

实施例一

本实施例提供一种如图1所示的混合工质双温循环系统。

该系统包括压缩机1、第一换热器2、第二换热器6、第一节流装置4、第二节流装置5以及气液分离器3。气液分离器3设置在第一换热器2附近，第一换热器流路包括第一换热器流路进口10和第一换热器流路出口9，在第一换热器流路进口10和第一换热器流路出口9之间的第一换热器流路上设置有中断部，中断部包括聚液管连接口12和分气管连接口11。在中断部位置附近设置聚液管7(将第一换热器的流路聚集进入气液分离器的连接管)和分气管8(连接气液分离器的气体出口与第一换热器流路的连接管)。第二换热器包括第二换热器流路a和第二换热器流路b。所述聚液管连接口12与所述第一换热器流路进口10相连，所述气液分离器3通过聚液管7与聚液管连接口12相连，所述分气管连接口11与所述第一换热器流路出口9相连，所述气液分离器3通过分气管8与分气管连接口11相连，所述第一换热器流路出口9通过第一节流装置4连接至第二换热器流路a的进口，所述第一换热器流路进口10与压缩机1连接，所述气液分离器3还通过第二节流装置5与第二换热器流路b的进口连接，第二换热器流路a的出口与第二换热器流路b的出口均连接至压缩机1的吸气口。需要说明的是，第二换热器流路a的出口与第二换热器流路b的出口也可以不都连接至压缩机1的吸气口，还可以是，第二换热器流路a的出口连接至第二换热器流路b的入口，第二换热器流路b的出口连接至压缩机的吸气口。这样能够有效增加第二换热器流路b的干度，从而使换热效果更好。本实施例仅以第二换热器流路a的出口与第二换热器流路b的出口均连接至压缩机1的吸气口，即图1所示的结构为例进行说明。

图2为本实施例的混合工质双温循环系统的运行原理图。压缩机排出的高温高压制冷剂进入第一换热器被冷凝，当冷凝到干度为0.15～0.65范围内时，高压两相制冷剂经聚液管流入气液分离器，在气液分离器中，制冷剂分为两路，气态制冷剂经分气管进入到第一换热器冷凝为过冷液体从第一换热器出口流出，流出的制冷剂经第一节流装置节流为两相制冷剂进入第二换热器的低温流路入口蒸发为过热制冷剂后被压缩机吸入；气液分离器中的液态制冷剂经底部出口经第二节流装置节流为低温两相制冷剂后，进入第二换热器的高温流路蒸发，变成过热气体后被压缩机吸入。

需要说明的是，本发明对第一换热器中的连管结构(流路结构)没有特殊要求，可以是如图3所示的单排单流路翅片换热器连管，或者可以是如图4所示的双排双流路翅片换热器连管，或者可以是如图5所示的三排三流路翅片换热器连管，还可以是依次原理类推的任意能够实现本发明目的连管结构。

当第一换热器包含多条流路时，每条流路均包括第一换热器流路进口、第一换热器流路出口、聚液管连接口和分气管连接口，所述聚液管的一端与第一换热器的所有流路连接，所连接的流路均与第一换热器的进气管连接，所述聚液管的另一端与气液分离器连接，分气管的一端与气液分离器连接，另一端与第一换热器的所有流路连接，与分气管连接的流路均与所述第一换热器的出口连接。整体系统管路连接方式为：压缩机与第一换热器的入口所有流路连接，第一换热器入口的所有流路与聚液管连接，聚液管的另一端与所述气液分离器的入口连接，气液分离器的第一出口与所述分气管连接，分气管的另一端与换热器的所有流路连接，与分气管连接的流路均与第一换热器的出口管路连接，第一换热器的出口与第一节流装置连接，第一节流装置的出口与第二换热器流路a(第二换热器的低温流路)的入口连接，第二换热器的低温流路出口与压缩机吸气口连接；气液分离器的第二出口与第二节流装置的入口连接，第二节流装置的出口与第二换热器流路b(第二换热器的高温流路)的入口连接，第二换热器高温流路的出口与压缩机吸气口连接。其中，低温流路与高温流路为，从空气流向看，先经过换热器的流路为高温流路，后流经换热器的流路为低温流路。

当所述第二换热器设置为一个换热器时，所述第二换热器中至少设置两条流路，即第二换热器流路a和第二换热器流路b；空气先流经高温流路，再流经低温流路，此时高温流路的进口与第二节流装置的出口连接，低温流路的进口与第一节流装置的出口连接。

当所述第二换热器设置为两个换热器时，其中一个换热器中至少设置一条流路，即第二换热器流路a，另一条流路中至少设置一条流路，即第二换热器流路b；空气先流经高温换热器再流经低温换热器，所述高温换热器进口与第二节流装置的出口连接，所述低温换热器进口与第一节流装置的出口连接。

第一换热器上的流路与聚液管连接的位置可设置在整个流路长度比例的0.5～0.8范围内。

第一换热器上的流路与聚液管连接的位置可根据制冷剂在管内的干度设定；优选地，当制冷剂在管内的干度为0.15～0.65的范围内时，该干度所对应的位置可使得冷媒管与聚液管连接。

第一节流装置和第二节流装置可以设置为电子膨胀阀或毛细管。

第一换热器可设置为套管式换热器。

第二换热器可设置为套管式换热器；冷水可先经过高温蒸发器再经过低温蒸发器，或两路冷水分别经过高温蒸发器和低温蒸发器，制出两种温度的水。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。