CN103615824B - 一种基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取方法及装置，该装置包括蒸气压缩高温级制冷循环回路和蒸气压缩低温级制冷循环回路，以上循环回路的连接部件为膨胀‑压缩机和蒸发冷凝器。该装置运行包括蒸气压缩高温级制冷循环和蒸气压缩低温级制冷循环：高温级制冷循环中，制冷剂在第一蒸发器中蒸发吸热获取冷量（0℃以上），满足冷藏或房间热舒适性的需求；低温级制冷循环中，利用膨胀‑压缩机回收的膨胀功，驱动低温级制冷循环，制冷剂在蒸发冷凝器中冷凝后，经过节流阀进入第二蒸发器中蒸发吸热获取低温（0℃以下），满足冷冻的需求。本发明能够实现获取两种不同温区冷量、膨胀功合理利用和提高低温制冷系统COP的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种多温区冷量获取的新方法，是一种基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取方法及装置，属于蒸气压缩制冷、膨胀功回收和合理利用的技术领域。
背景技术
空调系统能源消耗的日益增加已经引起了人们的普遍关注，提高能源利用效率成为当务之急。蒸气压缩制冷系统作为空调系统的主要方式，对其进行节能设计显得尤为重要。
许多场所对于冷量有多种需求，并且冷量需求较大，如超市、肉制品工厂等，需要满足人体舒适性、冷藏以及冷冻的需求，一般分别采取不同温区的制冷系统实现不同的需求，制冷系统COP低，消耗了大量的能源。例如，超市往往分别采取中温制冷系统和低温制冷系统实现冷藏及冷冻，中温制冷系统蒸发温度在-15℃～5℃之间，低温制冷系统蒸发温度在-30℃～-40℃之间，由于蒸发温度很低，中温和低温制冷系统的COP都很低，一般分别为2和1。
由于制冷剂节流前后具有较大的压降，近年来大量学者对膨胀机进行了研究，研究表明膨胀机尤其适用于大型制冷装置、低温冷冻系统等。对于一些制冷剂而言，回收膨胀功具有较高的节能潜力，例如CO2跨临界循环，虽然膨胀比很小，一般为2～4，但膨胀功比较大，通常占压缩机耗功的25％～30％。
从上述分析可知，二者具有较好的互补性，因此，研究新型、高效的多温区冷量获取方法具有很重要的意义。
发明内容
发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取方法及装置。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取装置，包括蒸气压缩高温级制冷循环回路和蒸气压缩低温级制冷循环回路，其中：所述蒸气压缩高温级制冷循环回路包括第一蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀-压缩机和蒸发冷凝器，所述第一蒸发器的输出端依次与压缩机、冷凝器、膨胀-压缩机的膨胀机进口连接；所述膨胀-压缩机的膨胀机出口与蒸发冷凝器的左侧输入端连接，蒸发冷凝器的右侧输出端与第一蒸发器的输入端连接形成循环回路；所述蒸气压缩低温级制冷循环回路与蒸气压缩高温级制冷循环回路共用膨胀-压缩机和蒸发冷凝器，还包括节流阀和第二蒸发器，所述膨胀-压缩机的压缩机出口与蒸发冷凝器的下侧输入端连接，蒸发冷凝器的下侧输出端经过节流阀与第二蒸发器的输入端连接，第二蒸发器的输出端与膨胀-压缩机的压缩机进口连接。
一种基于上述装置实现蒸气压缩制冷系统多温区冷量的方法，蒸气压缩高温级制冷循环中，制冷剂在膨胀-压缩机中膨胀降压后，先经过蒸发冷凝器，再进入第一蒸发器蒸发吸热获取冷量；蒸气压缩低温级制冷循环中，利用膨胀-压缩机回收的膨胀功压缩低压制冷剂，加压后的制冷剂在蒸发冷凝器中冷凝，通过节流阀节流降压，制冷剂在第二蒸发器中蒸发吸热获取低温；蒸气压缩低温级制冷循环中，加压后的制冷剂由蒸气压缩高温级制冷循环中膨胀后的低温低压制冷剂冷凝；蒸气压缩高温级制冷循环中，宜采用相同工况下膨胀功较大的制冷剂。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点:1、此方法可以同时获取两种不同温区的冷量，满足多种需求；2、本方法利用蒸气压缩高温级制冷循环中的低温低压制冷剂冷凝低温级制冷循环中加压后的气态制冷剂，低温级制冷循环冷凝温度较低，并且不受环境影响，有效提高传统蒸气压缩低温制冷循环的COP；3、本装置利用膨胀-压缩机驱动蒸气压缩低温级制冷循环，无需额外的电力消耗，同时制冷剂膨胀可以提高蒸气压缩高温级制冷循环中的制冷量；4、本方法和装置为实现获取多温区冷量提供了一种可行的方法与方案，只需要将技术已经很成熟的蒸气压缩制冷装置加以改造和升级即可实现。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，第一蒸发器1，压缩机2，冷凝器3，膨胀-压缩机4，蒸发冷凝器5，节流阀6，第二蒸发器7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明所述的基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取装置，包括蒸气压缩高温级制冷循环回路和蒸气压缩低温级制冷循环回路；蒸气压缩高温级制冷循环回路包括第一蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、膨胀-压缩机4和蒸发冷凝器5，所述第一蒸发器1的输出端依次通过压缩机2和冷凝器3后与膨胀-压缩机4的膨胀机进口连接；所述膨胀-压缩机4的膨胀机出口与蒸发冷凝器5的左侧输入端连接，蒸发冷凝器5的右侧输出端与第一蒸发器1的输入端连接形成循环回路；蒸气压缩低温级制冷循环回路与蒸气压缩高温级制冷循环回路共用膨胀-压缩机4和蒸发冷凝器5，还包括节流阀6和第二蒸发器7，膨胀-压缩机4的压缩机出口与蒸发冷凝器5的下侧输入端连接，蒸发冷凝器5的下侧输出端经过节流阀6与第二蒸发器7的输入端连接，第二蒸发器7的输出端与膨胀-压缩机4的压缩机进口连接。
蒸气压缩高温级制冷循环中，制冷剂在膨胀-压缩机4中膨胀降压后，先经过蒸发冷凝器5冷凝来自低温级制冷循环中的气态制冷剂，再进入第一蒸发器1蒸发吸热获取冷量，第一蒸发器1出口的低压气态制冷剂经过压缩机2加压后，进入冷凝器3冷凝为高压液态制冷剂，高压液态制冷剂进入膨胀-压缩机4中膨胀降压完成循环过程；蒸气压缩低温级制冷循环中，利用膨胀-压缩机4回收的膨胀功压缩来自第二蒸发器7的低压气态制冷剂，加压后的气态制冷剂在蒸发冷凝器5中冷凝，通过节流阀6节流降压后，制冷剂在第二蒸发器7中蒸发吸热获取低温。
蒸气压缩低温级制冷循环中，加压后的气态制冷剂由蒸气压缩高温级制冷循环中膨胀后的低温低压制冷剂冷凝；蒸气压缩高温级制冷循环中，宜采用相同工况下膨胀功较大的制冷剂。
本发明的技术方案是将传统的蒸气压缩制冷循环加以改造并辅以辅助功能部件即可实现。
Claims (3)
1.一种基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取装置，其特征在于：包括蒸气压缩高温级制冷循环回路和蒸气压缩低温级制冷循环回路，其中：
所述蒸气压缩高温级制冷循环回路包括第一蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀-压缩机和蒸发冷凝器，所述第一蒸发器的输出端依次通过压缩机和冷凝器后与膨胀-压缩机的膨胀机进口连接；所述膨胀-压缩机的膨胀机出口与蒸发冷凝器的左侧输入端连接，蒸发冷凝器的右侧输出端与第一蒸发器的输入端连接形成循环回路；
所述蒸气压缩低温级制冷循环回路与蒸气压缩高温级制冷循环回路共用膨胀-压缩机和蒸发冷凝器，还包括节流阀和第二蒸发器，所述膨胀-压缩机的压缩机出口与蒸发冷凝器的下侧输入端连接，蒸发冷凝器的下侧输出端经过节流阀与第二蒸发器的输入端连接，第二蒸发器的输出端与膨胀-压缩机的压缩机进口连接。
2.一种基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取方法，其特征在于：蒸气压缩高温级制冷循环中，制冷剂在膨胀-压缩机中膨胀降压后，先经过蒸发冷凝器冷凝低温级制冷循环中的制冷剂，再进入第一蒸发器蒸发吸热获取冷量；蒸气压缩低温级制冷循环中，利用膨胀-压缩机回收的膨胀功压缩低压制冷剂，加压后的制冷剂在蒸发冷凝器中冷凝，通过节流阀节流降压后，制冷剂在第二蒸发器中蒸发吸热获取低温。
3.根据权利要求2所述的基于膨胀功回收驱动的多温区冷量获取方法，其特征在于：蒸气压缩低温级制冷循环中，加压后的气态制冷剂由蒸气压缩高温级制冷循环中膨胀后的低温低压制冷剂冷凝。
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