一种冷冻机用节能型热交换系统的制作方法

本发明涉及一种热交换系统，尤其涉及一种冷冻机用节能型热交换系统。

背景技术：

利用冷冻机进行温度控制的系统，大多是采用控制冷冻机冷媒膨胀后的流量达到对控温物体的温度控制。而需要被控制的物体通常需要另外一个恒定温度或一个需要在一个可变的温度范围，例如摄氏-20 度~80 度中的某个温度。常用的方法是使用另外一种液体或气体与上述冷冻机冷媒通过热交换器进行热交换达到精确的循环液体温度控制，之后利用所述循环流体去控制控温物体的温度。对于使用厂务水做热量移除的冷冻机系统，当被控物体的被控温度（冷冻机出口温度）高于厂务水的温度时，现有的冷冻机系统在精密温控的情况下，冷冻机会持续运转，系统通常是采用热媒旁通或辅助加热丝消除其多余的制冷量，但由于冷冻机持续工作会消耗大量的电能，造成了能源的浪费。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种冷冻机用节能型热交换系统，在系统中增加节能回路，既解决了被控物体的精密温度控制，同时也降低了总体能耗。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种冷冻机用节能型热交换系统，包括循环流体通路、冷却流体回路、厂务流体通路和被控物体，所述循环流体通路包括第一换热器、循环流体入口和循环流体出口，循环流体与冷却流体在所述第一换热器处进行热交换，所述第一换热器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，所述循环流体出口与被控物体相连通；

所述冷却流体回路包括压缩机、第二换热器和第一电子膨胀阀，冷却流体与厂务流体在所述第二换热器处进行热交换，所述第二换热器包括第三输入端口、与第三输入端口连通的第三输出端口、第四输入端口和与第四输入端口连通的第四输出端口，所述第一电子膨胀阀的输出端口与所述第一换热器的第二输入端口相连通，所述第一电子膨胀阀的输入端口与所述第二换热器的第四输出端口相连通，所述压缩机的输出端口与所述第二换热器的第四输入端口相连通，所述压缩机的输入端口与所述第一换热器的第二输出端口相连通；

所述厂务流体通路包括第三换热器、第二电子膨胀阀，厂务流体入口和厂务流体出口，厂务流体与冷却流体在所述第二换热器处进行热交换，厂务流体与被控物体流出的流体在所述第三换热器处进行热交换，所述第三换热器包括第五输入端口、与第五输入端口连通的第五输出端口、第六输入端口和与第六输入端口连通的第六输出端口，所述第三换热器第五输入端口通过第二电子膨胀阀与所述厂务流体入口相连通，所述第三换热器第五输出端口与所述厂务流体出口相连通，所述被控物体中的流体流入所述第三换热器的第六输入端口，所述第三换热器的第六输出端口与循环流体入口相连通；

所述循环流体通路还包括用于检测所述循环流体温度的第一温度传感器，所述厂务流体通路还包括用于检测所述厂务流体温度的第二温度传感器，基于所述第一温度传感器和第二温度传感器检测到的流体温度来控制第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开关比例。

优选的，所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开关比例是可控的。

优选的，所述厂务流体通路有两条通路，一条是由所述厂务流体入口流入，经过所述第二换热器的第三输入端口流入，经所述第二换热器的第三输出端口流出至厂务流体出口；一条是经由所述厂务流体入口流入，经过所述第三换热器的第五输入端口流入，并从所述第三换热器的第五输出端口流出至厂务流体出口。

优选的，所述循环流体通路还包括用于增加所述循环流体循环动力的循环泵，所述循环泵的输入端口与所述第一换热器的第一输出端口连通，所述循环泵的输出端口与所述循环流体出口连通。

优选的，所述冷却流体回路中还包括设置在冷却流体回路中的干燥器和视窗，所述第二热交换器的第四输出端口依次经过干燥器和视窗与第一电子膨胀阀的输入端口连通。

优选的，所述厂务流体通路还包括有设置在厂务流体通路中的流量计，所述流量计设置在所述第三换热器包括第五输出端口。

优选的，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为氟利昂制冷剂，所述厂务流体为冷却水。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种冷冻机用节能型热交换系统，在热交换系统中增加一路与厂务水的节能回路，当被控物体的被控温度高于厂务水的温度时，可将压缩机硬性关闭，使用厂务水替代压缩机制冷，既解决了被控物体的精密温度控制，同时也降低了总体能耗。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明在一个实施例中的结构示意图。

其中：110 为循环流体通路，111 为循环流体入口，112 为循环流体出口，113 为第一换热器，114 为第一温度传感器，115 为循环泵，120 为冷却流体回路，121 为压缩机，122 为第二换热器，123 为第一电子膨胀阀，124 为干燥器，125 为视窗，130 为厂务流体通路，131 为厂务流体入口，132 为厂务流体出口，133 为第三换热器，134 为第二电子膨胀阀，135 为第二温度传感器，136 为流量计，140 为被控物体。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明的一种冷冻机用节能型热交换系统在一个实施例中的结构示意图，如图1所示，一种冷冻机用节能型热交换系统，包括循环流体通路110、冷却流体回路120、厂务流体通路130和被控物体140，所述循环流体通路110包括第一换热器113、循环流体入口111和循环流体出口112，循环流体与冷却流体在所述第一换热器113处进行热交换，所述第一换热器113包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，所述循环流体出口112与被控物体140相连通。

所述循环流体经循环流体入口111 由所述第一换热器113 的第一输入端口流入第一换热器113，流体从第一换热器113 的第一输出端口流出，并经过所述循环流体出口112 流入至被控物体140中。

所述冷却流体回路120包括压缩机121、第二换热器122和第一电子膨胀阀123，冷却流体与厂务流体在所述第二换热器122处进行热交换，所述第二换热器122包括第三输入端口、与第三输入端口连通的第三输出端口、第四输入端口和与第四输入端口连通的第四输出端口，所述第一电子膨胀阀123的输出端口与所述第一换热器113的第二输入端口相连通，所述第一电子膨胀阀123的输入端口与所述第二换热器122的第四输出端口相连通，所述压缩机121的输出端口与所述第二换热器122的第四输入端口相连通，所述压缩机121的输入端口与所述第一换热器113的第二输出端口相连通。

所述冷却流体经由压缩机121的输出端流入至第二换热器122 的第四输入端口，流体从第二换热器121 的第四输出端口流出，并经过第一电子膨胀阀流入至第一换热器113 的第二输入端口，流体从第一换热器113 的第二输出端口流出，由压缩机121 的输入端回到压缩机121 中。

所述厂务流体通路130包括第三换热器133、第二电子膨胀阀134，厂务流体入口131和厂务流体出口132，厂务流体与冷却流体在所述第二换热器121处进行热交换，厂务流体与被控物体流出的流体在所述第三换热器133处进行热交换，所述第三换热器133包括第五输入端口、与第五输入端口连通的第五输出端口、第六输入端口和与第六输入端口连通的第六输出端口，所述第三换热器133第五输入端口通过第二电子膨胀阀134与所述厂务流体入口131相连通，所述第三换热器133第五输出端口与所述厂务流体出口132相连通，所述被控物体140中的流体流入所述第三换热器133的第六输入端口，所述第三换热器133的第六输出端口与循环流体入口111相连通。

所述循环流体通路110还包括用于检测所述循环流体温度的第一温度传感器114，所述厂务流体通路130还包括用于检测所述厂务流体温度的第二温度传感器135，基于所述第一温度传感器114和第二温度传感器135检测到的流体温度来控制第一电子膨胀阀123和第二电子膨胀阀134的开关比例。

优选的方案是，所述第一电子膨胀阀123和第二电子膨胀阀134的开关比例是可控的。比如100% 开启至0% 开启，每5% 一个调整等级，那么则有0%，5%，10%，…95%，100% 这么多的开关比例等级，这样相对于整体控制系统流量口径来讲，可以非常精确的调整流量，从而可以精确的控制热交换的功率，进而精确的控制循环流体的温度。

可以看出，所述厂务流体通路130 有两条通路，一条是由所述厂务流体入口131 流入，经过所述第二换热器122 的第三输入端口流入，经所述第二换热器122的第三输出端口流出至厂务流体出口132，厂务流体与冷却流体在第二换热器122处进行热交换；一条是经由所述厂务流体入口131流入，经过所述第三换热器133的第五输入端口流入，并从所述第三换热器133的第五输出端口流出至厂务流体出口132，厂务流体与从被控物体140流出的流体进行热交换。

被控物体140流出的流体由所述第三换热器133 的第六输入端口流入第三换热器133，流体从第三换热器133 的第六输出端口流出，并经过所述循环流体入口111 流入至循环流体通路110 中。

优选的方案是，所述循环流体通路110 还包括用于增加所述循环流体循环动力的循环泵115，所述循环泵115 的输入端口与所述第一换热器113 的第一输出端口连通，所述循环泵115的输出端口与所述循环流体110 出口连通。

优选的方案是，所述冷却流体回路120 中还包括设置在冷却流体回路120 中的干燥器124 和视窗125，所述第二热交换器122 的第四输出端口依次经过干燥器124 和视窗125 与第一电子膨胀阀123 的输入端口连通。

优选的方案是，所述厂务流体通路130 还包括有设置在厂务流体通路130 中的流量计136，所述流量136 计设置在所述第三换热器包括第五输出端口，可以协助手动调节厂务水的流量达到被控物体所需要的制冷量。

优选的方案是，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为氟利昂制冷剂，所述厂务流体为冷却水。

本发明的具体工作原理为：所述冷却流体从压缩机121 流出，经第二换热器122，所述冷却流体在第二换热器122 处与厂务流体进行热交换后，经第一电子膨胀阀123 和第一换热器113，所述冷却流体在第一换热器113 处与循环流体进行热交换后回到压缩机121；当被控物体140 的被控温度高于厂务流体的温度时，压缩机121 停止制冷工作，此刻第三换热器133开始工作，厂务流体在第三换热器133 处与被控物体140流出的流体进行热交换，被控物体140流出的流体并经过所述循环流体入口111 流入至循环流体通路110 中，被控物体140流出的流体经过循环流体通路110返回至被控物体140内。

本发明在被控物体140的被控温度高于厂务水的温度时，使用厂务水替代压缩机121制冷，解决了被控物体的精密温度控制, 同事也降低了总体能耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。