基于非共沸混合工质的制冷回路及制冷设备的制作方法

文档序号:17054293发布日期:2019-03-05 20:55阅读:374来源:国知局
技术简介:
本发明针对非共沸混合工质制冷系统中组分分离特性未被有效利用导致能耗高的问题,提出采用双压缩机并联结构,结合多级冷凝器与过冷器设计,通过气液分离实现组分分离,使低沸点组分提升蒸发压力,高沸点组分降低节流损失,从而显著提高能效。
关键词:非共沸混合工质,双压缩机制冷回路

本发明涉及制冷系统,尤其涉及一种基于非共沸混合工质的制冷回路及制冷设备。



背景技术:

目前,非共沸混合工质由多种不同沸点的纯质混合而成,在蒸发和冷凝过程中存在温度滑移和组分分离等特性。制冷回路在采用非共沸混合工质作为制冷剂时,冷凝器和蒸发器中存在温度滑移,可以有效减小冷凝器和蒸发器的传热不可逆损失,提高循环的效率,同时,非共沸混合制冷剂本身也可以实现各纯质制冷剂的优势互补效应,所以近年来非共沸工质获得越来越广泛的应用。但是,现有技术中的制冷回路在采用非共沸混合工质运行过程中,仅能利用非共沸混合工质的温度滑移特性,而不能有效利用其组分分离特性,无法充分利用非共沸混合工质的优点,导致能耗较高。如何设计一种能耗低以提高能效的制冷回路是本发明所要解决的技术问题。



技术实现要素:

本发明提供了一种基于非共沸混合工质的制冷回路及制冷设备,实现降低基于非共沸混合工质的制冷回路的能耗并提高能效。

为达到上述技术目的,本发明采用以下技术方案实现:

一种基于非共沸混合工质的制冷回路,包括第一压缩机、第二压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、第一过冷器、蒸发器、气液分离器第一节流装置和第二节流装置;所述第一压缩机和所述第二压缩机的出口分别连接所述第一冷凝器的进口,所述冷凝器连接所述气液分离器的进口,所述气液分离器的出气口连接所述第二冷凝器的进口,所述第二冷凝器的出口依次通过所述第一过冷器与所述第一节流装置连接,所述第一节流装置连接所述蒸发器进口,所述蒸发器出口连接所述第一压缩机进口;所述气液分离器的出液口连接第二节流装置,所述第二节流装置通过所述第一过冷器与所述第二压缩机的进口连接。

进一步的,还包括第二过冷器,所述蒸发器的出口通过所述第二过冷器与所述第一压缩机的进口连接,所述气液分离器的出液口通过所述第二过冷器与所述第二节流装置连接。

进一步的,还包括第三过冷器,所述气液分离器的出液口通过所述第三过冷器与所述第二过冷器连接,所述第一过冷器通过第三过冷器与所述第二压缩机的进口连接。

进一步的,所述气液分离器的出气口输出的饱和制冷剂气体依次经过所述第二冷凝器、所述第一过冷器的热流体侧、所述第一节流装置、所述蒸发器、所述第二过冷器的冷流体侧后进入到所述第一压缩机中。

进一步的,所述气液分离器的出液口输出的饱和制冷剂液体依次经过所述第三过冷器的热流体侧和所述第二过冷器的热流体侧、所述第二节流装置、所述第一过冷器的冷流体侧、所述第三过冷器的冷流体侧后进入到所述第二压缩机。

本发明还提供一种制冷设备,包括上述基于非共沸混合工质的制冷回路。

与现有技术相比,本发明的优点和积极效果是:通过利用共沸制冷剂在蒸发和冷凝过程的组分分离特性,在冷凝过程中完成了一次组分的分离过程,使得从气液分离器分离出的富含低沸点组分的制冷剂蒸气经过进一步冷凝器后进入蒸发器,从而达到提升系统蒸发压力,进而提升系统性能的目的;同时,由于该回路采用双压缩机并联运行的方式,所以可以根据运行工况,分别调整组分分离后两路流体的节流程度,最大可能的降低系统的节流损失,实现降低基于非共沸混合工质的制冷回路的能耗并提高能效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于非共沸混合工质的制冷回路实施例的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1所示,本实施例基于非共沸混合工质的制冷回路由第一压缩机101,第二压缩机102,第一冷凝器103、气液分离器104,第二冷凝器105,第一过冷器106,第一节流装置107,蒸发器108,第二过冷器109,第三过冷器110和第二节流装置111等部分组成。第一压缩机101出口和第二压缩机102的出口汇合后连接第一冷凝器103的进口,第一冷凝器103出口连接气液分离器104的进口,所述气液分离器104的出气口连接所述第二冷凝器105的进口,所述第二冷凝器105的出口依次通过所述第一过冷器106与所述第一节流装置107连接,所述第一节流装置107连接所述蒸发器108进口,所述蒸发器108出口连接所述第一压缩机101进口;所述气液分离器104的出液口连接第二节流装置111,所述第二节流装置111通过所述第一过冷器106与所述第二压缩机102的进口连接。

具体而言,本实施例基于非共沸混合工质的制冷回路第一压缩机101和第二压缩机102输出的制冷剂汇合进入到第一冷凝器103中,制冷剂经过第一冷凝器103冷凝处理后进入到气液分离器104,气液分离器104将制冷剂中的饱和制冷剂气体以及饱和制冷剂液体分离开,其中饱和制冷剂气体再次经过第二冷凝器105进行进一步的冷凝器后再经过第一节流装置107进入到蒸发器108中,从而可以达到提升系统蒸发压力,进而提升系统性能的目的;而饱和制冷剂液体经过第二节流装置111节流处理并经过第一过冷器106换热后进入到第二压缩机102中完成循环。优选的,本实施例基于非共沸混合工质的制冷回路还包括第二过冷器109,所述蒸发器108的出口通过所述第二过冷器109与所述第一压缩机101的进口连接,所述气液分离器104的出液口通过所述第二过冷器109与所述第二节流装置111连接,通过第二过冷器109进行换热,能够更有效的提高第一压缩机的回气温度,以提高能效。更进一步的,本实施例基于非共沸混合工质的制冷回路还包括第三过冷器110,所述气液分离器104的出液口通过所述第三过冷器110与所述第二过冷器109连接,所述第一过冷器106通过第三过冷器110与所述第二压缩机102的进口连接。具体的,气液分离器104的出口分为两路:一路饱和制冷剂气体出口连接第二冷凝器105的入口,第二冷凝器105出口通过第一过冷器106的热流体侧连接第一节流装置107的入口,第一节流装置107的出口连接蒸发器108入口,蒸发器108的出口通过第二过冷器109的冷流体侧与第一压缩机101的入口相连接;另一路饱和制冷剂液体出口依次通过第三过冷器110的热流体侧和第二过冷器109的热流体侧与第二节流装置111的入口相连接,第二节流装置111的出口依次通过第一过冷器106的冷流体侧和第三过冷器110的冷流体侧连接第二压缩机102的入口完成循环。通过在第一冷凝器103和第二冷凝器105之间设置一个气液分离器104,在冷凝过程中完成了一次组分的分离过程,使得从气液分离器104分离出的富含低沸点组分的制冷剂蒸气经过进一步冷凝最终进入蒸发器108,从而达到提升系统蒸发压力,进而提升系统性能的目的。

其中,过冷器的总体作用为增大蒸发器的换热量,提高制冷系统制冷效率;过冷器106作用是混合制冷剂经气液分离器104分离后,富含低沸点制冷剂的气体制冷剂进入冷凝器105,经冷凝器制冷剂变为富含低沸点制冷剂的气液两相制冷剂后进入过冷器106;在过冷器106中进一步释放热量,达到饱和液体甚至是过冷液体的状态,经节流阀107节流后可大幅提高蒸发器108的制冷量。过冷器109作用是混合制冷剂经气液分离器104分离后,富含高沸点制冷剂的液体制冷剂进入过冷器110进一步降温后,进入过冷器109;此时富含高沸点制冷剂的过冷制冷剂进一步与从蒸发器108中出来的富含低沸点两相制冷剂进行换热,使富含高沸点制冷剂的过冷度更大,进一步增大子循环蒸发器的制冷量。过冷器110作用是富含高沸点制冷剂的高温高压饱和液相制冷剂从气液分离器中104分离后,进入过冷器10;富含高沸点制冷剂的低温低压两相制冷剂从过冷器106中出来后进入过冷器10,在过冷器10中进行热交换,使进入过冷器109的富含高沸点制冷剂的高压液相制冷剂达到过冷状态,进入压缩机102的富含高沸点制冷剂的低压气相制冷剂达到过热状态。

通过利用共沸制冷剂在蒸发和冷凝过程的组分分离特性,在冷凝过程中完成了一次组分的分离过程,使得从气液分离器分离出的富含低沸点组分的制冷剂蒸气经过进一步冷凝器后进入蒸发器,从而达到提升系统蒸发压力,进而提升系统性能的目的;同时,由于该回路采用双压缩机并联运行的方式,所以可以根据运行工况,分别调整组分分离后两路流体的节流程度,最大可能的降低系统的节流损失,实现降低基于非共沸混合工质的制冷回路的能耗并提高能效。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解: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;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明个实施例技术方案的精神和范围。

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