专利名称：使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却系统，更具体的说，是涉及一种采用二氧化碳作为 载冷剂的空气冷却系统。
技术背景当今，为了预防新的合成制冷剂可能产生的未来环境问题，制冷机工质 更替的一个重要趋势是尽量考虑使用天然制冷剂。但是，天然制冷剂中的氨 和碳氢化合物类很难进入商业制冷领域，主要是由于氨的气味、毒性、可燃 性和碳氢的可燃性，成为直接蒸发冷却的不安全因素。为了解决这一矛盾， 用载冷剂循环间接冷却。载冷剂是被用来将制冷装置所产生的冷量传递给被 冷却物体的媒介物质，当被冷却对象离蒸发器较远，或者在用冷场所不便于安装蒸发器时，必须使用载冷剂传递冷量。理想的载冷剂必须满足水点低、 在使用的范围内不凝固、不气化、比热大、无毒、化学稳定性好、密度小、 粘度小、导热系数大、价格低廉、容易取得等优点。目前，传统的载冷剂主要有空气、水、盐水溶液和有机载冷剂。空气的 比热较小，主要应用于空气直接冷却过程。水的比热较大，但它的冰点温度 高，仅能用作传递(TC以上冷量的载冷剂。盐水溶液的载冷性能与溶液中的 含盐量有关，含盐量(浓度)越高，盐水溶液的载冷温度也就越低，但是随 含盐量的浓度的增加，溶液的粘度系数不断增大，增加了载冷循环过程中的 压力损失，另外，盐水溶液对金属有强烈的腐蚀性，工作过程中会吸收空气 中的水分而使溶液浓度降低，因此必须定期的加盐，从而增加了运行管理的 困难。有机载冷剂可以得到比较低的载冷温度，但价格较昂贵，成本较高， 易燃，也不容易取得，部分有机载冷剂的ODP或GWP较高，对环境有破坏作 用。随着技术的不断进步，C02由于其无毒，密度小，溶液取得，既不可燃， 也不助燃，作为碳的最高氧化状态，具有非常稳定的化学性质，粘度小，比热大等特点逐渐成为载冷剂的发展方向。但使用co2的冷却系统工作压力高，三相点压力为5. 18MPa，临界压力为7. 37Mpa，容易发生事故，对系统的安全 性要求高，使得现有的使用二氧化碳作为载冷剂的系统大多结构复杂，体积 大，控制繁瑣。 发明内容本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种使用二氧化碳作为 载冷剂，结构简单，安全性高的空气冷却系统。 本发明通过下述技术方案实现一种使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统，由制冷循环系统和载冷 循环系统组成，其特征在于，所述载冷循环系统包括贮压器、储液器、液泵、 空气冷却器和风机，所述贮压器包括外壳，所述外壳内设置有内管道，所述 内管道上连接有压力平衡阀，所述内管道一端与所述制冷循环系统中的蒸发 式冷凝器的载冷剂出口连接，所述内管道的另一端与储液器的载冷剂进口连 接，所述储液器的载冷剂出口与液泵的载冷剂进口连接，所述液泵的载冷剂 出口与空气冷却器的载冷剂进口连接，所述空气冷却器的载冷剂出口与蒸发 式冷凝器的载冷剂进口连接，在空气冷却器上部设置有风机，所述储液器和 贮压器外壳上分别连接有安全阀，在液泵和空气冷却器之间的管道上连接有流量控制阀。其中载冷循环系统中的载冷剂为二氧化碳。制冷循环系统中的制冷剂为能够制取-60。C -5'C的制冷剂，制冷剂可 以为氨、碳氢化合物类、二氧化碳、共沸混合物类中的任一种。所述制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、蒸发式冷凝器，压缩机的制冷 剂出口与冷凝器的制冷剂进口连接，冷凝器的制冷剂出口与蒸发式冷凝器的 制冷剂进口连接，蒸发式冷凝器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂进口连接， 在冷凝器与蒸发式冷凝器之间的管道上连接有膨胀阀，所述压缩机分别与主 电源和辅助电源连接，所述压缩机和辅助电源分别与自动控制器连接。在流量控制阀与液泵之间的管道上连接有电磁阀。自动控制器分别与压 力平衡阀、储液器上的安全阀、贮压器上的安全阀、液泵、流量调节阀、风 才几、电》兹阀连4妄。本发明具有下述技术效果本发明的使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统具有三大安全控制系统，即辅助电源系统、贮压器系统、安全阀系统，当出现停电等突发事故 时，能够根据载冷循环系统的压力不同，开启不同的安全系统，保障系统的安全，而且，结构简单，控制简便。同时，采用C02作为载冷剂，可以达到 节能减排的作用。另外，C02载冷技术也可以与氨和碳氢化合物类制冷技术结合运用，通过载冷过程，克服氨和碳氢化合物类制冷剂易燃、有毒等不足， 扩大氨和碳氢化合物类制冷剂的应用领域，如商场、超级市场、酒店等。
图1为本发明使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明详细说明。本发明使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统的示意图如图1所示， 由制冷循环系统和载冷循环系统组成，制冷循环系统可以广泛采用液体汽化、气体膨胀、涡流管、热电等制冷方式。所述载冷循环系统包括贮压器6、 储液器8、液泵ll、空气冷却器13和风机14，所述贮压器包括外壳，所述 外壳内设置有内管道15,在内管道15上连接有压力平衡阀7,所述内管道 一端与所述制冷循环系统中的蒸发式冷凝器5的载冷剂出口连接，所述内管 道的另一端与储液器的载冷剂进口连接，所述储液器的载冷剂出口与液泵的 载冷剂进口连接，所述液泵的载冷剂出口与空气冷却器的载冷剂进口连接， 所述空气冷却器的载冷剂出口与蒸发式冷凝器的载冷剂进口连接，在空气冷 却器13上部设置有风机14。在储液器8上连接有安全阀9,在l&压器6外 壳上连接有安全阀10。在液泵和空气冷却器之间的管道上连接有流量控制 阀12。为了精确控制，在流量控制阀与液泵之间的管道上连接有电磁阀。 载冷循环系统中的载冷剂为二氧化碳，制冷循环系统中的制冷剂为能够制取 -6(TC ~-5。C的制冷剂，制冷剂可以为氨、碳氢化合物类、二氧化碳、共沸 混合物类中的任一种。本实施例中的制冷循环系统包括压缩机l、冷凝器3、蒸发式冷凝器5， 压缩机的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂进口连接，冷凝器的制冷剂出口与蒸 发式冷凝器的制冷剂进口连接，蒸发式冷凝器的制冷剂出口与压缩机的制冷 剂进口连接，在冷凝器与蒸发式冷凝器之间的管道上连接有膨胀阀4,所述 压缩机分别与主电源和辅助电源2连接。辅助电源采用备用发电机。所述压缩机和辅助电源分别与自动控制器连接。自动控制器还分别与压力平衡阀、储液器上的安全阀、贮压器上的安全 阀、液泵、流量调节阀、风机、电磁阀连接，以使系统自动运行。使用时制冷剂(冊3、 C02、 R22、 R134a等)从压缩机1进入冷凝器3，经 膨胀阀4进入蒸发式冷凝器5，吸收C02的热量，然后重新回到压缩机l。载 冷剂C02在制冷循环系统中的蒸发式冷凝器5中被冷凝，通过贮压器6流入 C02的储液器8,然后被液泵11吸入空气冷却器13中，在此冷却器内与冷却 空间内物体进行热交换，同时气化、蒸发带走热负荷。蒸发了的C02气体重 新流入制冷循环系统的蒸发式冷凝器5中，又被冷凝，开始下一次循环。系统开始运行时，被冷却空间内温度较高，通过流量调节阀12调节C02 的流量，并调节空气冷却器上风机14的转速，从而调节载冷循环系统的压 力，使压力维持一个较稳定的值。制冷循环系统停止运行时，C02载冷循环系统中的储液器8中的压力会 不断升高，当此压力上升到某一定值P,时，可以通过自动控制器控制制冷循 环系统的压缩机1 ，使之运行。当出现停电等突发事故时，随被冷却间内温度的升高，载冷系统中的压 力不断升高，当压力达到某一定值P2(PKPJ时，可以通过自动控制器控制 制冷循环系统的辅助电源2,使制冷循环在部分负荷下运行，从而降低载冷循环的压力。当载冷循环压力达到某一定值P3(P^P2〈P》时，贮压器内压力平衡阀7打开，平衡系统压力。当贮压器内管道15内的C02压力大于允许压 力时，压力平衡阀7打开，贮压器6进行贮压过程，避免载冷系统压力太高， 当制冷循环系统与载冷循环系统正常运行，贮压器6内压力大于C02内管道 15内的压力，压力平衡阀打开，贮压器内C02进入内管道。当贮压器内压力平衡阀打开，系统压力仍然大于某一定值P4(Pi〈P2〈P3〈P4)时，载冷循环系统上的安全阀9、 l'O打开， 一部分CO^皮排到环境中，直至 压力不大于P,。尽管参照实施例对所公开的涉及一种使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷 却系统进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在 不脱离本发明的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的范围 之内。
权利要求
1. 一种使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统，由制冷循环系统和载冷循环系统组成，其特征在于，所述载冷循环系统包括贮压器、储液器、液泵、空气冷却器和风机，所述贮压器包括外壳，所述外壳内设置有内管道，所述内管道上连接有压力平衡阀；所述内管道一端与所述制冷循环系统中的蒸发式冷凝器的载冷剂出口连接，所述内管道的另一端与储液器的载冷剂进口连接，所述储液器的载冷剂出口与液泵的载冷剂进口连接，所述液泵的载冷剂出口与空气冷却器的载冷剂进口连接，所述空气冷却器的载冷剂出口与蒸发式冷凝器的载冷剂进口连接，在空气冷却器上部设置有风机，所述储液器和贮压器外壳上分别连接有安全阀，在液泵和空气冷却器之间的管道上连接有流量控制阀，载冷循环系统中的载冷剂为二氧化碳。
2、 根据权利要求1所述的使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统， 其特征在于，制冷循环系统中的制冷剂为能够制取-6(TC -5。C的制冷剂。
3、 根据权利要求1或2所述的使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系 统，其特征在于，所述制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、蒸发式冷凝器， 压缩机的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂进口连接，冷凝器的制冷剂出口与蒸 发式冷凝器的制冷剂进口连接，蒸发式冷凝器的制冷剂出口与压缩机的制冷 剂进口连接，在冷凝器与蒸发式冷凝器之间的管道上连接有膨胀阀，所述压 缩机分别与主电源和辅助电源连接，所述压缩机和辅助电源分别与自动控制 器连接。
4、 根据权利要求3所述的使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统， 其特征在于，在流量控制阀与液泵之间的管道上连接有电磁阀，自动控制器 分别与压力平衡阀、储液器上的安全阀、j&压器上的安全阀、液泵、流量调 节阀、风才几、电》兹阀连接。
5、 根据权利要求4所述的使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统， 其特征在于，制冷剂为氨、碳氢化合物类、二氧化碳、共沸混合物类中的任 一种。
全文摘要
本发明公开了一种使用二氧化碳作为载冷剂的空气冷却系统，旨在提供一种使用二氧化碳为载冷剂，安全性高的空气冷却系统。载冷循环系统包括贮压器、储液器、液泵、空气冷却器和风机，贮压器包括外壳，外壳内有内管道，内管道上有压力平衡阀，内管道一端与蒸发式冷凝器的载冷剂出口连接，另一端与储液器的载冷剂进口连接，储液器的载冷剂出口与液泵的载冷剂进口连接，液泵的载冷剂出口与空气冷却器的载冷剂进口连接，空气冷却器的载冷剂出口与蒸发式冷凝器的载冷剂进口连接。储液器和贮压器外壳上分别有安全阀。本发明的冷却系统具有安全控制系统，当出现停电等突发事故时，能根据载冷循环系统的压力不同，开启不同的安全系统，保障系统安全。
文档编号F25B1/00GK101266081SQ20081005290
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者刘兴华, 欢 孙, 林 李, 江 申 申请人:天津商业大学