三温供冷的直接接触冷凝制冷循环系统的制作方法

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种三温供冷的直接接触冷凝制冷循环系统。

背景技术：

现代科技的快速发展，许多材料要满足超高温和超低温的宽温区使用场所的需要，而材料在投入使用前需经过反复的实验，用于低温材料试验的装置，冷间用冷温度低温达到-100℃，常规双级压缩制冷循环和复叠式制冷循环不能满足正常实验运转，因为温差较大，制冷压缩机的压力比较大，制冷压缩机不能正常工作。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种三温供冷的直接接触冷凝制冷循环系统，以解决宽温区制冷系统的高效运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种三温供冷的直接接触冷凝制冷循环系统，蒸发器的出口与低温制冷压缩机的入口连接，低温制冷压缩机的排气出口与低温直接接触换热器的气体入口连接，低温直接接触换热器的饱和液体出口与低温过冷器的低温循环饱和液体入口连接，低温过冷器的低温过冷液体出口分为两路，一路经低温膨胀阀与蒸发器的入口连接，另一路经低温循环泵与低温直接接触换热器的过冷液入口连接；

中温蒸发器的出口与低温过冷器中温气液混合流体入口连接，低温过冷器的中温气体出口与中温制冷压缩机的入口连接，中温制冷压缩机的排气出口与中温直接接触换热器的气体入口连接，中温直接接触换热器的饱和液体出口与中温过冷器的中温循环饱和液体入口连接，中温过冷器的中温过冷液体出口分为两路，一路经中温膨胀阀与中温蒸发器的入口连接，另一路经中温循环泵与中温直接接触换热器的过冷液入口连接；

高温蒸发器的出口与中温过冷器的高温气液混合流体入口连接，中温过冷器的高温气体出口与高温制冷压缩机的入口连接，高温制冷压缩机的排气出口与高温直接接触换热器的气体入口连接，高温直接接触换热器的饱和液体出口与高温过冷器的高温循环饱和液体入口连接，高温过冷器的高温过冷液体出口分为两路，一路经高温膨胀阀与高温蒸发器的入口连接，另一路经高温循环泵与高温直接接触换热器的过冷液入口连接；

高温过冷器的高温气体出口与辅助循环制冷压缩机的入口连接，辅助循环制冷压缩机的排气出口与冷凝器的入口连接，冷凝器的出口经辅助循环膨胀阀与高温过冷器的高温气液混合流体入口连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的三温供冷的直接接触冷凝制冷循环系统，将三级复叠制冷循环的各级循环制冷压缩机的排出气体与过冷液直接接触冷凝，不但即满足宽温区的需要，同时可降低各级制冷压缩机的压力比，降低制冷压缩机的总功率消耗，提高三级复叠制冷循环的总体性能，节约能源，保护环境。

附图说明

图1所示为三温供冷的直接接触冷凝制冷循环系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明三温供冷的直接接触冷凝制冷循环系统，包括高温直接接触换热器1、高温循环泵2、高温制冷压缩机3、中温直接接触换热器4、中温循环泵5、中温制冷压缩机6、低温直接接触换热器7、低温循环泵8、低温制冷压缩机9、蒸发器10、低温膨胀阀11、中温蒸发器12、中温膨胀阀13、低温过冷器14、高温蒸发器15、高温膨胀阀16、中温过冷器17、高温过冷器18、辅助循环膨胀阀19、冷凝器20、辅助循环制冷压缩机21。

所述蒸发器10的出口与低温制冷压缩机9的入口连接，低温制冷压缩机9的排气出口与低温直接接触换热器7的气体入口连接，低温直接接触换热器7的饱和液体出口与低温过冷器14的低温循环饱和液体入口连接，低温过冷器14的低温过冷液体出口分为两路，一路经低温膨胀阀11与蒸发器10的入口连接，另一路经低温循环泵8与低温直接接触换热器7的过冷液入口连接；

所述中温蒸发器12的出口与低温过冷器14中温气液混合流体入口连接，低温过冷器14的中温气体出口与中温制冷压缩机6的入口连接，中温制冷压缩机6的排气出口与中温直接接触换热器4的气体入口连接，中温直接接触换热器4的饱和液体出口与中温过冷器17的中温循环饱和液体入口连接，中温过冷器17的中温过冷液体出口分为两路，一路经中温膨胀阀13与中温蒸发器12的入口连接，另一路经中温循环泵5与中温直接接触换热器4的过冷液入口连接；

所述高温蒸发器15的出口与中温过冷器17的高温气液混合流体入口连接，中温过冷器17的高温气体出口与高温制冷压缩机3的入口连接，高温制冷压缩机3的排气出口与高温直接接触换热器1的气体入口连接，高温直接接触换热器1的饱和液体出口与高温过冷器18的高温循环饱和液体入口连接，高温过冷器18的高温过冷液体出口分为两路，一路经高温膨胀阀16与高温蒸发器15的入口连接，另一路经高温循环泵2与高温直接接触换热器1的过冷液入口连接；

所述高温过冷器18的高温气体出口与辅助循环制冷压缩机21的入口连接，辅助循环制冷压缩机21的排气出口与冷凝器20的入口连接，冷凝器20的出口经辅助循环膨胀阀19与高温过冷器18的高温气液混合流体入口连接。

需要说明的是，本发明中，系统中的辅助制冷循环、高温制冷循环、中温制冷循环和低温制冷循环中的制冷工质可以是同一种制冷工质，也可以是不同制冷工质。

需要说明的是，本发明中，所述高温直接接触换热器1、高温循环泵2、高温制冷压缩机3、中温直接接触换热器4、中温循环泵5、中温制冷压缩机6、低温直接接触换热器7、低温循环泵8、低温制冷压缩机9、蒸发器10、低温膨胀阀11、中温蒸发器12、中温膨胀阀13、低温过冷器14、高温蒸发器15、高温膨胀阀16、中温过冷器17、高温过冷器18、辅助循环膨胀阀19、冷凝器20、辅助循环制冷压缩机21对应的采用现有的直接接触式的换热器，循环泵，制冷压缩机，蒸发器，膨胀阀，过冷器，蒸发器，冷凝器等制冷系统中公知的器件。

本发明该制冷循环运行时，辅助循环制冷压缩机21排出的气体在冷凝器20中与冷却介质热交换，冷凝成高压液体，经辅助循环膨胀阀19节流降压为高温气液混合流体，进入高温过冷器18，高温制冷压缩机3排出的气体进入高温直接接触换热器1与过冷液混合热交换，凝结的液体进入高温过冷器18与辅助制冷循环的高温气液混合流体热交换过冷后分为两路，一路经高温膨胀阀16节流降压为高温气液混合流体，进入高温蒸发器15为高温区的用冷空间供冷，后进入中温过冷器17，另一路经高温循环泵2进入高温直接接触换热器1；

中温制冷压缩机6排出的气体进入中温直接接触换热器4与过冷液混合热交换，凝结的液体进入中温过冷器17与高温蒸发器15流出的气液混合流体热交换过冷后分为两路，一路经中温膨胀阀13节流降压为中温气液混合流体，进入中温蒸发器为中温区的用冷空间供冷，后进入低温过冷器14，另一路经中温循环泵5进入中温直接接触换热器4；

低温制冷压缩机9排出的气体进入低温直接接触换热器7与过冷液混合热交换，凝结成液体进入低温过冷器14与中温蒸发器12流出的中温气液混合流体热交换过冷后分为两路，一路经低温膨胀阀11节流降压为低温气液混合流体，进入蒸发器10吸收被冷却空间的热量，为低温区的用冷空间供冷，另一路经低温循环泵8进入低温直接接触换热器7。

本发明的三温供冷的直接接触冷凝制冷循环系统，通过将三级复叠制冷循环的各级循环制冷压缩机的排出气体与过冷液直接接触冷凝，不但满足宽温区的需要，同时可降低各级制冷压缩机的压力比，降低制冷压缩机的总功率消耗，提高三级复叠制冷循环的总体性能，节约能源，保护环境。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。