二氧化碳跨临界增压制冷除霜系统的制作方法

本实用新型涉及一种制冷除霜系统，尤其是二氧化碳跨临界增压制冷除霜系统。

背景技术：

目前跨临界co2制冷系统普遍采用电化霜和热气化霜方式对末端蒸发器进行化霜。

电化霜工作原理：

在蒸发器内部穿入若干电加热丝，在化霜时，停掉蒸发器的正常制冷，然后给电加热丝通电，加热蒸发器，使蒸发器表面的霜层融掉。

电化霜消耗较多的电能，进一步增加了产品能耗，并且很难彻底消除对毛细管和分液头部位的霜或者冰，因为这部分无法与加热丝直接接触。

热气化霜工作原理：

停掉蒸发器的正常制冷，将二氧化碳系统中的中温压缩机或者低温压缩机的排气引入蒸发器内部，对蒸发器加热。从而消除蒸发器表面的霜。

热气化霜排气温度高，对库温影响大，化霜期间库温升高较多。因为排气温度和蒸发器的蒸发温度之前的温差很大，导致化霜时热应力大，对蒸发器安全和使用寿命损害大。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种在不增加额外能耗、对库温影响小、不损害蒸发器使用寿命、能有效除霜的二氧化碳跨临界增压制冷除霜系统，具体技术方案为：

二氧化碳跨临界增压制冷除霜系统，包括制冷回路，所述制冷回路包括依次连接的压缩机、气体冷却器、高压节流阀、闪发桶、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器与压缩机的进气口连接；所述闪发桶上装有闪气旁通管，所述闪气旁通管与压缩机的进气口连接，所述闪气旁通管上装有闪气旁通阀；还包括化霜回路，所述化霜回路包括过冷电磁三通阀，所述过冷电磁三通阀安装在气体冷却器的出口处；过冷换热器，所述过冷换热器与高压节流阀连接；所述过冷电磁三通阀分别与过冷换热器和高压节流阀连接；化霜压差阀，所述化霜压差阀安装在闪气旁通管上，且位于闪气旁通阀与闪发桶之间；化霜热气管b，所述化霜热气管b分别与闪气旁通管和蒸发器连接，所述化霜热气管b位于闪发桶与化霜压差阀之间；化霜回流管c，所述化霜回流管c分别与蒸发器和过冷换热器连接；及化霜管d，所述化霜管d分别与过冷换热器和闪气旁通管连接，所述化霜管d位于化霜压差阀与闪气旁通阀之间。

通过采用上述技术方案，化霜时，停止制冷，过冷电磁三通阀换向，超流体进入到过冷换热器中对化霜后的气液混合物进行蒸发，使气液混合物全部变成气体，保护压缩机，同时可以利用化霜得到的气液混合物对气体冷却器出来的超流体进行过冷，进一步提高了系统的能效。

通过调节闪气旁通阀的设定值，将闪发桶的压力提高到45bar(绝对压力)左右，对应co2饱和温度为10℃左右，能够对蒸发器及相关管路进行加热化霜。

由于化霜二氧化碳气体经过了气体冷却器、高压节流阀和闪发桶，相对于压缩机出口120℃的温度低了很多，对冷库库温影响小，同时温差小，蒸发器受到的热应力小，提高了蒸发器的安全性，延长了蒸发器的使用寿命。

优选的，还包括过热回路，所述过热回路包括回热电磁三通调节阀，所述回热电磁三通调节阀安装在压缩机的出口处；回热换热器，所述回热换热器与气体冷却器连接；所述回热电磁三通调节阀分别与回热换热器和气体冷却器连接；化霜管a，所述化霜管a分别与闪气旁通管和回热换热器连接，所述化霜管a位于闪发桶与化霜压差阀之间；所述化霜热气管b与回热换热器连接。

通过采用上述技术方案，回热换热器对闪发桶出来的气体进一步加热，将温度提高到30-40℃左右，提高了化霜的效率，缩短化霜时间，减少对冷库库温的影响，同时能够对从压缩机出来的高温高压气体进行冷却，降低能耗。

优选的，所述压缩机包括低温压缩机和中温压缩机，所述低温压缩机与中温压缩机连接；所述蒸发器包括低温蒸发器和中温蒸发器；所述膨胀阀包括低温膨胀阀和中温膨胀阀；所述低温蒸发器分别与低温膨胀阀和低温压缩机连接，所述低温膨胀阀与闪发桶连接；所述中温蒸发器分别与中温膨胀阀和中温压缩机连接，所述中温膨胀阀与闪发桶连接；所述闪气旁通管与中温压缩机的进气口连接。

通过采用上述技术方案，采用中温压缩机和低温压缩机以及中温蒸发器和低温蒸发器能够提高适用范围，能够使一套制冷系统适用中温冷库和低温冷库，提高制冷系统的利用率。

二氧化碳跨临界增压制冷除霜系统的除霜方法，包括以下步骤；设定化霜条件，根据化霜条件启动化霜；启动回热电磁三通调节阀，所述中温压缩机排出的高温高压气体通过回热电磁三通调节阀分为两路，其中一路经过回热换热器进入气体冷却器，另一路直接进入气体冷却器；启动过冷电磁三通阀，所述气体冷却器出来的超流体通过过冷电磁三通阀经过过冷换热器进入高压节流阀；所述闪发桶中的气体在化霜压差阀的作用下进入到回热换热器中，然后进入到低温蒸发器和中温蒸发器中化霜，化霜后的气液混合物进入到过冷换热器中变成气体，然后气体通过闪气旁通阀进入到中温压缩机的进气口。

通过采用上述技术方案，中温压缩机排出的二氧化碳气体为高温高压气体，稳定在120℃左右，高温气体通过板式换热器对闪发桶出来的气体进一步加热，提高温度，进而提高化霜效率。

高温高压气体经过冷却后变成超流体，温度在30-40℃，超流体通过过冷换热器对化霜回气后的液体或气液混合物进行蒸发，使全部变成气体，从而保护压缩机。

优选的，所述化霜条件包括检测蒸发器稳定或定时化霜。

优选的，所述闪发桶的绝对压力为40-50bar。

优选的，所述化霜压差阀的前后压差为1-2bar。

优选的，所述闪发桶中的气体进入到回热换热器中加热到30-40℃。

与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的二氧化碳跨临界增压制冷除霜系统无需额外能耗、化霜时温差小、对库温影响小、热应力小、不损害蒸发器使用寿命、除霜效率高、能效高。

附图说明

图1是实施例一的制冷连接示意图；

图2是实施例一的化霜连接示意图；

图3是实施例二的制冷连接示意图；

图4是实施例二的化霜连接示意图；

图5是实施例三的制冷连接示意图；

图6是实施例三的化霜连接示意图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1和图2所示，二氧化碳跨临界增压制冷除霜系统，包括制冷回路，制冷回路包括依次连接的压缩机10、气体冷却器11、高压节流阀12、闪发桶13、膨胀阀14和蒸发器15，蒸发器15与压缩机10的进气口连接；闪发桶13上装有闪气旁通管131，闪气旁通管131与压缩机10的进气口连接，闪气旁通管131上装有闪气旁通阀16；还包括化霜回路，化霜回路包括过冷电磁三通阀31，过冷电磁三通阀31安装在气体冷却器11的出口处；过冷换热器32，过冷换热器32为板式换热器，过冷换热器32与高压节流阀12连接；过冷电磁三通阀31分别与过冷换热器32和高压节流阀12连接；化霜压差阀33，化霜压差阀33安装在闪气旁通管131上，且位于闪气旁通阀16与闪发桶13之间；化霜热气管b34，化霜热气管b34分别与闪气旁通管131和蒸发器15连接，化霜热气管b34位于闪发桶13与化霜压差阀33之间；化霜回流管c35，化霜回流管c35分别与蒸发器15和过冷换热器32连接；化霜管d36，化霜管d36分别与过冷换热器32和闪气旁通管131连接，化霜管d36位于化霜压差阀33与闪气旁通阀16之间。

化霜热气管b34和化霜回流管c35与蒸发器15之间通过电磁三通阀或电磁阀进行连接，当化霜时通过电磁三通阀或通过电磁阀进行制冷管路与化霜管路的切换。

化霜时，停止制冷，过冷电磁三通阀31换向，气体冷却器11出来的超流体进入到过冷换热器32，过冷换热器32对化霜后的气液混合物进行蒸发，使气液混合物全部变成二氧化碳气体，保护压缩机10，同时可以利用化霜得到的气液混合物对气体冷却器11出来的超流体进行过冷，进一步提高了系统的能效。

通过调节闪气旁通阀16的设定值，将闪发桶13的压力提高到45bar(绝对压力)左右，对应co2饱和温度为10℃左右，能够对蒸发器15及相关管路进行加热化霜。

由于化霜二氧化碳气体经过了气体冷却器11、高压节流阀12和闪发桶13降温至10℃左右，相对于压缩机10出口120℃的温度低了很多，对冷库库温影响小，同时温差小，蒸发器15受到的热应力小，提高了蒸发器15的安全性，延长了蒸发器15的使用寿命。

如图2所述，化霜时，从压缩机10出来的高温高压气体经过气体冷却器11冷却，冷却后的气体通过过冷电磁三通阀31进入到过冷换热器32，经过过冷换热器32后进入到高压节流阀12，气体经过高压节流阀12后进入到闪发桶13，闪发桶13顶部的二氧化碳气体分为两路，一路在通过闪气旁通管131经过化霜压差阀33和闪气旁通阀16进入到压缩机10的进气口，另一路在化霜压差阀33的作用下进入到化霜热气管b34，并通过电磁三通阀进入到蒸发器15中，对蒸发器15及蒸发器15两端的管理进行化霜，经过蒸发器15后二氧化碳气体变成液体或气液混合物，然后通过化霜回流管c35进入到过冷换热器32中蒸发变成气体，再进入闪气旁通管131，与闪气旁通管131中的气体共同经过闪气旁通阀16进入压缩机10的进气口。

实施例二

在上述实施例一的基础上，如图3和图4所示，还包括过热回路，过热回路包括回热电磁三通调节阀21，回热电磁三通调节阀21安装在压缩机10的出口处；回热换热器22，回热换热器22为板式换热器，回热换热器22与气体冷却器11连接；回热电磁三通调节阀21分别与回热换热器22和气体冷却器11连接；化霜管a23，化霜管a23分别与闪气旁通管131和回热换热器22连接，化霜管a23位于闪发桶13与化霜压差阀33之间；化霜热气管b34与回热换热器22连接。

回热换热器22对闪发桶13出来的气体进一步加热，将温度提高到30-40℃左右，提高了化霜的效率，缩短化霜时间，减少对冷库库温的影响，同时能够对从压缩机10出来的高温高压气体进行冷却，降低能耗。

如图4所述，化霜时，从压缩机10出来的高温高压气体通过回热电磁三通调节阀21分成两路，其中一路直接进入气体冷却器11冷却，另一路经过回热换热器22后进入到气体冷却器11冷却，冷却后的气体通过过冷电磁三通阀31进入到过冷换热器32，经过过冷换热器32后进入到高压节流阀12，气体经过高压节流阀12后进入到闪发桶13，闪发桶13顶部的二氧化碳气体分为两路，一路在通过闪气旁通管131经过化霜压差阀33和闪气旁通阀16进入到压缩机10的进气口，另一路在化霜压差阀33的作用下进入到化霜热气管b34，并通过电磁三通阀进入到蒸发器15中，经过蒸发器15后二氧化碳气体变成液体或气液混合物，然后通过化霜回流管c35进入到过冷换热器32中蒸发变成气体，再进入闪气旁通管131，与闪气旁通管131中的气体共同经过闪气旁通阀16进入压缩机10的进气口。

实施例三

在上述实例二的基础上，如图5和图6所示，压缩机10包括低温压缩机101和中温压缩机102，低温压缩机101与中温压缩机102连接；蒸发器15包括低温蒸发器151和中温蒸发器152；膨胀阀14包括低温膨胀阀141和中温膨胀阀142；低温蒸发器151分别与低温膨胀阀141和低温压缩机101连接，低温膨胀阀141与闪发桶13连接；中温蒸发器152分别与中温膨胀阀142和中温压缩机102连接，中温膨胀阀142与闪发桶13连接；闪气旁通管131与中温压缩机102的进气口连接。

采用中温压缩机102和低温压缩机101以及中温蒸发器152和低温蒸发器151能够提高适用范围，能够使一套制冷系统适用中温冷库和低温冷库，提高制冷系统的利用率。

二氧化碳跨临界增压制冷除霜系统的除霜方法，包括以下步骤；

设定化霜条件，根据化霜条件启动化霜；

启动回热电磁三通调节阀21，中温压缩机102排出的高温高压气体通过回热电磁三通调节阀21分为两路，其中一路经过回热换热器22进入气体冷却器11，另一路直接进入气体冷却器11；

启动过冷电磁三通阀31，气体冷却器11出来的超流体通过过冷电磁三通阀31经过过冷换热器32进入高压节流阀12；

开启化霜压差阀33；

闪发桶13中的气体在化霜压差阀33的作用下进入到回热换热器22中加热，然后进入到低温蒸发器151和中温蒸发器152中化霜，化霜后的气液混合物进入到过冷换热器32与气体冷却器11出来的流体进行热交换蒸发成气体，然后气体通过闪气旁通阀16进入到中温压缩机102的进气口。

中温压缩机102排出的二氧化碳气体为高温高压气体，稳定在120℃左右，高温气体通过回热换热器22对闪发桶13出来的气体进一步加热，提高温度，进而提高化霜效率。

高温高压气体经过冷却后变成超流体，温度在30-40℃，超流体通过过冷换热器32对化霜回气后的液体或气液混合物进行蒸发，使全部变成气体，从而保护压缩机10。

其中，化霜条件包括检测蒸发器15稳定或定时化霜。闪发桶13的绝对压力为40-50bar。化霜压差阀33的前后压差为1-2bar。闪发桶13中的气体进入到回热换热器22中加热到30-40℃。