相变以冷制冷的工艺方法及其装置与流程

本发明涉及制冷设备，特别涉及一种相变以冷制冷的工艺方法及其装置。

背景技术：

1、目前的主流制冷设备与制冷技术，普遍采用蒸气压缩式制冷技术与制冷设备，采用制冷压缩机与冷凝器、节流阀、制冷蒸发器串连成一个闭合系统，让液态制冷剂在制冷蒸发器内吸热气化成制冷工质蒸气，由此产生制冷效果。然后，由制冷压缩机将蒸发器内的较低压力的制冷工质蒸气抽取、并压缩成较高压力的制冷工质蒸气，再将其输入冷凝器，让其向自然环境排热实现液化。最后，经节流阀降压节流，再次进入制冷蒸发器，由此形成蒸气压缩式制冷循环。

2、为了获取低温冷量，目前通常采用设置多级复迭式蒸气压缩循环制冷的工艺方法。由此造成现有制冷技术实质是热量搬家，并且，其产热量大于其制冷量。现今城市中大量设置的制冷空调，不仅是制冷效率低、耗电量大、制冷电费昂贵，而且在炎热的夏季、普遍产生出“热岛”现象。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新的相变以冷制冷的工艺方法及其装置，采用多级复迭式相变以冷制冷循环实行制冷，采用液态空气为末级制冷工质，采用不使用制冷压缩机、让下一级制冷循环产生的制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下，由上一级制冷循环提供的温度更低的冷量去将其冷凝液化的制冷装置与方法。由此，实现只产冷、不产热，高倍节能省电生产低温冷量与液态空气的技术效果。

2、技术方案

3、一种相变以冷制冷的工艺方法，其方法是采用多级复迭的相变以冷循环实行制冷，采用液态空气为末级制冷工质，在各级相变以冷制冷循环中，采用上一级制冷循环中的蒸发器的蒸发温度比下一级制冷循环中的蒸发器的蒸发温度更低的工艺方法；在绝热膨胀工况下，利用上一级制冷循环提供温度更低的冷量去冷凝液化下一级制冷循环所产生的制冷工质蒸气；同时，利用制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时，只释放微不足道的显热、并不释放数量与其汽化潜热相等的蒸气凝结热的物理原理，产生出上一级相变以冷制冷循环消耗的冷量多倍小于下一级相变以冷制冷循环产生的制冷量的技术效果。与此同时，在首级相变以冷制冷循环与末级相变以冷制冷循环之间，设置多级中间级相变以冷制冷循环；由此实现由末级制冷循环所产生的制冷量可以多级、多倍放大的技术效果。利用如上所述的方法，在高效产生出从常温到深冷低温之间的任意温度的对外制冷量的同时，设置出一种由多级相变以冷制冷循环中的多级对外制冷蒸发器串联组成的温梯式冷却仓，让自然空气在冷却仓中逐级冷却、冷凝液化成液态空气的装置。在上述相变以冷制冷循环中，下一级相变以冷制冷循环的液态制冷工质采用气动工质泵提升其工作压力。所述气动工质泵，由液态制冷工质吸热气化所形成的制冷工质蒸气对其驱动。在实行相变以冷制冷的工艺方法中，在由多级相变以冷制冷循环组成中的复迭式制冷装置中，可以仅在首级绝热膨胀容器外设置对外制冷蒸发器，由此高效产生对外制冷量；也可以在首级与中间级之间同时设置对外制冷蒸发器，由此产生不同温度的对外制冷量。在采用相变以冷制冷方法生产液态空气的装置中，在各级绝热膨胀容器外均设置对外制冷蒸发器，由首级对外制冷蒸发器、中间级对外制冷蒸发器与末级对外制冷蒸发器串联组成从常温到深冷低温的自然空气温梯冷却仓，让自然空气在冷却仓中从常温冷却到冷凝液化温度，成为液态空气。

4、在本发明中，所述设置多级中间级相变以冷制冷循环，是指可以是零级，也可以是一级，还可以是两级以上的多级。

5、一种相变以冷制冷装置，它包括制冷剂，制冷蒸发器；它还包括液态空气储罐，首级绝热膨胀容器，中间级绝热膨胀容器，末级绝热膨胀容器，首级对外制冷蒸发器，中间级对外制冷蒸发器，末级对外制冷蒸发器，首级对内制冷蒸发器，中间级对内制冷蒸发器，末级对内制冷蒸发器，首级制冷剂，中间级制冷剂，末级制冷剂，在所有绝热膨胀容器内上层设置同级对内制冷蒸发器，中层设置过冷液冷凝板，下层设置下一级液态制冷剂储仓，气动工制泵，在绝热膨胀容器外设置同级对外制冷蒸发器，同级对外制冷蒸发器与下一级对内制冷蒸发器的出气管经节流阀、输气管从绝热膨胀容器下部插入，并将其中的制冷工质蒸气输入绝热膨胀容器下层；在自然空气温梯冷却仓内设置有首级对外制冷蒸发器，除湿仓，中间级对外制冷蒸发器，梯级冷却降温区，空气压缩机，冷凝液化仓，末级对外制冷蒸发器；另外有液态空气储罐，气动工质泵，节流阀，输液管，输气管。

6、在各级绝热膨胀容器内由气动工质泵泵出液态制冷剂的输液管，与自然空气梯级冷却仓内各级对外制冷蒸发器输液管之间的连通管中部设置电磁阀。

7、在本发明中所述空气压缩机，是指可以是电力驱动的空压机，也可以是制冷工质蒸气驱动的空压机，还可以是其他动力方式驱动的空压机。

8、本发明采用多级复迭式相变以冷制冷循环实行制冷，采用液态空气为末级制冷工质，采用不使用制冷压缩机、让下一级制冷循环产生的制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下、由上一级制冷循环提供的温度更低的冷量去将其冷凝液化的制冷装置与方法，由此实现只产冷、不产热，高倍节能省电生产低温冷量与液态空气的技术效果。

技术特征：

1.一种相变以冷制冷的方法，该方法采用液态制冷剂相变制冷，其特征在于，采用多级复迭的相变以冷制冷循环实行制冷，采用液态空气为末级制冷工质，在各级相变以冷制冷循环中，采用上一级制冷循环中的蒸发器的蒸发温度比下一级制冷循环中的蒸发器的蒸发温度更低的工艺方法；在绝热膨胀工况下，利用上一级制冷循环提供温度更低的冷量去冷凝液化下一级制冷循环所产生的制冷工质蒸气；同时，利用制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下冷凝液化时，只释放微不足道的显热、并不释放数量与其汽化潜热相等的蒸气凝结热的物理原理，产生出上一级相变以冷制冷循环消耗的冷量多倍小于下一级相变以冷制冷循环产生的制冷量的技术效果。与此同时，在首级相变以冷制冷循环与末级相变以冷循环之间，设置多级中间级相变以冷制冷循环；由此实现由末级相变以冷制冷循环所产生的制冷量可以多级、多倍放大的技术效果。利用如上所述的方法，在高效产生出从常温到深冷低温之间的任意温度的对外制冷量的同时，设置出一种由多级相变以冷制冷循环中的多级对外制冷蒸发器串联组成的温梯式冷却仓，让自然空气在其中逐级冷却、冷凝液化成液态空气的装置。在上述相变以冷制冷循环中，下一级相变以冷制冷循环的液态制冷工质采用气动工质泵提升其工作压力。所述气动工质泵，由液态制冷工质吸热气化所形成的制冷工质蒸气对其驱动。在实行相变以冷制冷的工艺方法中，在由多级相变以冷制冷循环组成中的复迭式制冷装置中，可以仅在首级绝热膨胀容器外设置对外制冷蒸发器，由此高效产生对外制冷量；也可以在首级与中间级之间同时设置对外制冷蒸发器，由此产生不同温度的对外制冷量。在采用相变以冷制冷方法生产液态空气的装置中，在各级绝热膨胀容器外均设置对外制冷蒸发器，由首级对外制冷蒸发器、中间级对外制冷蒸发器与末级对外制冷蒸发器串联组成从常温到深冷低温的自然空气温梯冷却仓，让自然空气在其中从常温冷却到冷凝液化温度，成为液态空气。

2.根据权利要求书1所述方法，其特征在于，在本发明中，所述设置多级中间级相变以冷制冷循环，是指可以是零级，也可以是一级，还可以是两级以上的多级。

3.一种相变以冷制冷的装置，它包括制冷剂，制冷蒸发器，其特征在于，它还包括液态空气储罐，首级绝热膨胀容器，中间级绝热膨胀容器，末级绝热膨胀容器，首级对外制冷蒸发器，中间级对外制冷蒸发器，末级对外制冷蒸发器，首级对内制冷蒸发器，中间级对内制冷蒸发器，末级对内制冷蒸发器，首级制冷剂，中间级制冷剂，末级制冷剂，在所有绝热膨胀容器内上层设置同级对内制冷蒸发器，中层设置过冷液冷凝板，下层设置下一级液态制冷剂储仓，气动工制泵，在绝热膨胀容器外设置同级对外制冷蒸发器，同级对外制冷蒸发器与下一级对内制冷蒸发器的出气管经节流阀、输气管从绝热膨胀容器下部插入，并将其中的制冷工质蒸气输入绝热膨胀容器下层；在自然空气温梯冷却仓内设置有首级对外制冷蒸发器，除湿仓，中间级对外制冷蒸发器，梯级冷却降温区，空气压缩机，冷凝液化仓，末级对外制冷蒸发器；另外有液态空气储罐，气动工质泵，节流阀，输液管，输气管。在各级绝热膨胀容器内由气动工质泵泵出液态制冷剂的输液管，与自然空气梯级冷却仓内各级对外制冷蒸发器输液管之间的连通管中部设置电磁阀。

4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，在本发明中所述空气压缩机，是指可以是电力驱动的空压机，也可以是制冷工质蒸气驱动的空压机，还可以是其他动力方式驱动的空压机。

技术总结
本发明涉及一种相变以冷制冷的工艺方法及其装置，其技术特征在于，采用多级复迭式相变以冷制冷循环实行制冷，采用液态空气为末级制冷工质，采用不使用制冷压缩机、让下一级制冷循环产生的制冷工质蒸气在绝热膨胀工况下、由上一级制冷循环提供的温度更低的冷量去将其冷凝液化的制冷装置与方法，由此实现只产冷、不产热，高倍节能省电生产低温冷量与液态空气的技术效果。

技术研发人员：易元明
受保护的技术使用者：易元明
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4