一种新型回热式低温循环制冷系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及低温制冷技术领域，是工业用于液化、回收某些介质或者降低介质的温度的装置。
【背景技术】
[0002]20世纪70年代以来的全球性能源危机以及80代兴起的氟利昂替代运动都极大地推动了混合工质的发展。综合来讲，混合工质在节流制冷循环中的应用主要基于两个方面:一是作为新型制冷工质，替代传统氟利昂家族中的CFC类工质，起到保护环境和节约能源的作用；另一方面是通过特定的配比，在单级压缩的情况下，产生深低温环境。低温领域的研宄与国民经济和人民生活密切相关，特别是温度较低的冷冻保存，在电子、通讯、生物、医药、化工、食品、材料及加工等行业中有着非常广泛的用途。传统的实现深度制冷的方法是采用复叠式制冷装置。这类制冷装置利用两个或两个以上的制冷循环叠加起来，不同制冷温度的循环采用不同的制冷剂，每个循环用一个压缩机，高低温循环间采用冷凝蒸发器衔接。在低温循环还要采用膨胀容器以及非常高效的油分离装置，导致系统非常复杂。由于对润滑油的分离非常困难，在低温下，即使是少量的润滑油的凝固，都可导致系统的管路堵塞，因此这类装置的运行稳定性很差，使用寿命短。近几年发展起来的多元混合制冷剂一次节流制冷技术，避免了采用多个压缩机的问题，但润滑油的问题和系统稳定性的问题仍然没有解决。
【发明内容】
[0003]为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种流程简单、能源利用率高、高效低成本的回热式低温循环制冷系统及流程。该方法采用普通无油压缩机和透平膨胀机使制冷剂降到所需的工艺温度与其他介质进行换热使介质温度降低。制冷剂可以循环使用，并且再整个工艺中加上三股流换热器的应用，该方法能够节省能源以及设备运行成本，并且原理简单，结构紧凑，节能环保，能够广泛适用于各种低温制冷的场合。
[0004]本发明涉及的制冷工艺通过如下技术方案实现:
[0005]一种新型回热式低温循环制冷系统，包括制冷剂储罐，压缩机，透平膨胀机，三股流换热器，压力计，流量计，普通阀门及自动控制系统。对于管道的联接，制冷剂储罐的出口与压缩机的入口通过管道相连，管道上面附有流量计和普通阀门；压缩机的出口与三股流换热器的①入口相连；三股流换热器的③出口与透平膨胀机的入口相连，此管道需采用保温管道；透平膨胀机的出口与三股流换热器的⑤入口相连，此管道需采用保温管道；三股流换热器的②出口与制冷剂储罐的入口相连；三股流换热器的④进口为需要进行低温处理的介质进口，三股流换热器的⑥出口为低温处理后介质的出口。
[0006]本发明的新型回热式低温循环制冷系统，将来自于制冷剂(制冷剂在循环过程中保持气态)储罐的制冷剂先经压缩机压缩后得到压缩制冷剂，再流经三股流换热器，温度降低后进入透平膨胀机膨胀，温度进一步降低后再流经三股流换热器，最后流回到制冷剂储罐，制冷剂重复之前的工艺过程循环使用，根据工艺需要确定制冷剂的温度和冷量。
【附图说明】
[0007]图1为本发明新型回热式低温循环制冷系统流程图。
[0008]图中，1-制冷剂储罐，2-普通阀门，3-无油压缩机，4-透平膨胀机，5-三股流换热器。
[0009]图2为本发明三股流换热器内部流体流动示意图。
【具体实施方式】
[0010]以下结合附图和实例对本发明的实施做进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。
[0011]如图1所示，本实施例的装置包括制冷剂储罐I，普通阀门2，压缩机3，透平膨胀机4，三股流换热器5。
[0012]所述的制冷剂储罐的出口与压缩机的入口通过管道相连，管道上面附有流量计和普通阀门；压缩机的出口与三股流换热器的①入口相连；三股流换热器的③出口与透平膨胀机的入口相连，此管道需采用保温管道；透平膨胀机的出口与三股流换热器的⑤入口相连，此管道需采用保温管道；三股流换热器的②出口与制冷剂储罐的入口相连；三股流换热器的④进口为需要进行低温处理的介质进口，三股流换热器的⑥出口为低温处理后介质的出口。
[0013]使用上述BOG回收工艺流程，包括以下步骤:
[0014]1.在准备预冷阶段，此时三股流换热器④进口未通入需要进行低温处理的介质。打开普通阀门2，常温常压的制冷剂由制冷剂储罐I释放；
[0015]2.常温常压的制冷剂释放后经压缩机压缩，压缩后的制冷剂压力为0.5MPa(压缩的压力可根据工艺需要确定)，如果压缩机为水冷，制冷剂出口温度基本不变，如果压缩机为风冷，制冷剂出口温度升高15°C左右，压缩后的制冷剂的温度为T3(T表示制冷剂的温度)；
[0016]3.压缩后的制冷剂从压缩机的出口流出，从三股流换热器的①入口流进换热器，再从换热器的③出口流出换热器，从换热器的③出口流出的制冷剂温度为T4;
[0017]4.制冷剂从换热器的③出口流出后进入膨胀机膨胀，膨胀后制冷剂的压力约为
0.12MPa，温度降低为T1，温度降低后的制冷剂从膨胀机出口流出；
[0018]5.从膨胀机出口流出的制冷剂再从三股流换热器⑤进口流进换热器，此时换热器内的制冷剂(T1)与制冷剂(T3)相互换热，制冷剂最后从三股流换热器②出口流出，温度变为T2;
[0019]6.制冷剂从三股流换热器②出口流出后最终流回到制冷剂储罐；
[0020]7.按照上述I?6步骤制冷剂循环制冷，根据工艺要求控制制冷剂温度T1;
[0021]8.当制冷剂温度T1达到工艺要求时，需处理的气体(温度为T 5)从三股流换热器的④入口流进换热器与制冷剂换热，再从换热器⑥出口流出，温度变为T5;
[0022]9.安装上述方法循环制冷处理介质。
[0023]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内的，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型回热式低温循环制冷系统，其特征在于:将来自于制冷剂(制冷剂在循环过程中保持气态)储罐的制冷剂先经压缩机压缩后得到压缩制冷剂，再流经三股流换热器，温度降低后进入透平膨胀机膨胀，温度进一步降低后再流经三股流换热器，最后流回到制冷剂储罐，制冷剂重复之前的工艺过程循环使用。
2.根据权利要求1所述的新型回热式低温循环制冷系统，其特征在于:制冷剂循环制冷装置包括:制冷剂储罐(I)，压缩机(3)，透平膨胀机(4)，三股流换热器(5)。
3.根据权利要求1所述的新型回热式低温循环制冷系统，其特征在于:制冷剂储罐的出口与压缩机的入口通过管道相连，管道上面附有流量计和普通阀门；压缩机的出口与三股流换热器的第一入口相连；三股流换热器的第三出口与透平膨胀机的入口相连，此管道需采用保温管道；透平膨胀机的出口与三股流换热器的第五入口相连，此管道需采用保温管道；三股流换热器的第二出口与制冷剂储罐的入口相连；三股流换热器的第四进口为需要进行低温处理的介质进口，三股流换热器的第六出口为低温处理后介质的出口。
4.根据权利要求1所述的新型回热式低温循环制冷系统，其特征在于:根据需要确定制冷剂的温度，从而确定整个系统的各个设备的详细参数，关键温度为三股流换热器的第五入口制冷剂的温度。
5.根据权利要求1所述的新型回热式低温循环制冷系统，其特征在于:所述压缩机为无油压缩机。
6.根据权利要求1所述的新型回热式低温循环制冷系统，其特征在于:所述三股流换热器为板翅式换热器。
7.根据权利要求1所述的新型回热式低温循环制冷系统，其特征在于:所述三股流换热器内部流体都为逆流换热。
8.根据权利要求1所述的新型回热式低温循环制冷系统，其特征在于:除以上流程装置设备之外，还可以具有计算机控制辅助装置。
9.一种回热式低温循环制冷方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、在准备预冷阶段，此时三股流换热器第四进口未通入需要进行低温处理的介质，打开普通阀门(2)，常温常压的制冷剂由制冷剂储罐(I)释放； 步骤二、常温常压的制冷剂释放后经压缩机压缩，压缩后的制冷剂压力到达规定的压力，如果压缩机为水冷，制冷剂出口温度基本不变，如果压缩机为风冷，制冷剂出口温度升高15°C左右，压缩后的制冷剂的温度为T3(T表示制冷剂的温度)； 步骤三、压缩后的制冷剂从压缩机的出口流出，从三股流换热器的第一入口流进换热器，再从换热器的第三出口流出换热器，从换热器的第三出口流出的制冷剂温度为T4; 步骤四、制冷剂从换热器的第三出口流出后进入膨胀机膨胀，膨胀后制冷剂的压力约为约定压力值，温度降低为T1，温度降低后的制冷剂从膨胀机出口流出； 步骤五、从膨胀机出口流出的制冷剂再从三股流换热器第五进口流进换热器，此时换热器内的制冷剂(T1)与制冷剂(T3)相互换热，制冷剂最后从三股流换热器第二出口流出，温度变为T2; 步骤六、制冷剂从三股流换热器第二出口流出后最终流回到制冷剂储罐； 步骤七、按照上述步骤一至步骤六制冷剂循环制冷，根据工艺要求控制制冷剂温度T1; 步骤八、当制冷剂温度T1达到工艺要求时，需处理的气体(温度为1~5)从三股流换热器的第四入口流进换热器与制冷剂换热，再从换热器第六出口流出，温度变为T5。
【专利摘要】本发明详细说明了一种新型回热式低温循环制冷系统及装置。本发明将来自于制冷剂(制冷剂在循环过程中保持气态)储罐的制冷剂先经压缩机压缩后得到压缩制冷剂，再流经三股流换热器，温度降低后进入透平膨胀机膨胀，温度进一步降低后再流经三股流换热器，最后流回到制冷剂储罐，在制冷剂达到一定温度后可以利用制冷剂的冷量进行工业应用。整个工艺流程设备较少，能够实现自动控制，制冷剂循环制冷，减少了资金的投入，在低温制冷领域具有良好的工业推广和市场应用前景。
【IPC分类】F25B25-00
【公开号】CN104879946
【申请号】CN201510318736
【发明人】陈伟, 凌祥, 李春晓
【申请人】南京工业大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月11日