CN110701810A - 一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统及应用 - Google Patents
一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110701810A CN110701810A CN201911035696.0A CN201911035696A CN110701810A CN 110701810 A CN110701810 A CN 110701810A CN 201911035696 A CN201911035696 A CN 201911035696A CN 110701810 A CN110701810 A CN 110701810A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- evaporator
- stage
- medium
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 46
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 38
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 32
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 17
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 14
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 117
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
- F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
本发明提供了一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统及应用,包括CO2气体冷却器;CO2气体冷却器热媒侧的出口的一路管路依次连通中温级冷却蒸发器的热媒侧、低温级冷却蒸发器的热媒侧、第一节流阀、第一气液分离器的液体入口、第二节流阀、第二气液分离器的液体入口;第二气液分离器的气体出口依次连通低温CO2压缩机、中低温CO2压缩机、中高温CO2压缩机、高温CO2压缩机和CO2气体冷却器热媒侧的入口。本发明所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,采用引射器增压双级串联冷却蒸发器实现过冷,使换热过程形成更好的温度匹配,缩小传热温差,可显著降低CO2过冷过程中的换热不可逆损失。
Description
技术领域
本发明属于制冷制热、热泵技术领域,尤其是涉及一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统及应用。
背景技术
在能源日益紧缺、环境问题愈加突出的今天,全社会都在寻求节能环保的可行方式。同时性能优良、价格低廉、运行稳定的新技术、新产品也在不断涌现。在能耗方面,制冷空调建筑占比很大,是建筑中的用电大户,需要探索新型节能制冷热泵技术。对于民用和商业应用领域,多温区制冷及供热需求日益剧增。目前主要是通过两个及其多个制冷(热泵)设备来达到不同温区的要求,这样很大程度造成了能源浪费和环境破坏。与此同时,多数设备充注的制冷剂为HFCs类高GWP工质。
CO2制冷技术比传统技术更高效、更节能、更环保。二氧化碳凭借着自身优良特性,被誉为是CFCs、HCFCs和HFCs最具发展潜力的替代物。因此,绿色二氧化碳制冷技术具有广阔的发展前景。然而,由于CO2较低的临界温度(31.1℃)和较高的临界压力(7.38MPa),使其节流不可逆损失大,制冷效率较低,通过对跨临界CO2制冷循环气体冷却器出口的CO2进行冷却的方法增加过冷度使得节流损失降低,循环冷量增加,同时降低CO2循环的运行高压和压缩机排气压力,延长压缩机的使用寿命,提升循环COP。
带引射器的CO2制冷(热泵)循环一直是近几年的研究热点,有相关研究表明,带有引射器的CO2热泵机组COP相比原来提高了20%以上。引射器又称喷射泵,主要用于改变流体压力。主流高压流体在喷嘴中等熵膨胀速度增加压力降低,引射卷吸二次流,两股流体在混合室内混合至中间压力,形成引射器出口中间压力流体。本发明使用引射器取得两种不同蒸发压力,完成双级串联过冷,增加过冷度,降低了节流不可逆损失,提高系统整体效率。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,以克服现有技术的缺陷,采用引射器增压双级串联冷却蒸发器实现过冷,两个串联冷却蒸发器的中温和高温两个不同换热温度使跨临界CO2循环气体冷却器出口的CO2流体连续两次梯级过冷,使换热过程形成更好的温度匹配,缩小传热温差,可显著降低CO2过冷过程中的换热不可逆损失,降低CO2气体冷却器出口温度,得到较大过冷度。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,包括CO2气体冷却器;
CO2气体冷却器热媒侧的出口的一路管路依次连通中温级冷却蒸发器的热媒侧、低温级冷却蒸发器的热媒侧、第一节流阀、第一气液分离器的液体入口、第二节流阀、第二气液分离器的液体入口;第二气液分离器的气体出口依次连通低温CO2压缩机、中低温CO2压缩机、中高温CO2压缩机、高温CO2压缩机和CO2气体冷却器热媒侧的入口;第二气液分离器的出液口依次连通CO2低温级蒸发器冷媒侧、第二引射器的二次流入口;第一气液分离器的气体出口连通中低温CO2压缩机的入口,第一气液分离器不与第二节流阀连通的出液口依次连通CO2中温级蒸发器冷媒侧、第一引射器的二次流入口;
CO2气体冷却器热媒侧的出口的另一路管路又分为两路,一路管路依次连通第一引射器的主流入口、中温级冷却蒸发器的冷媒侧、高温CO2压缩机和CO2气体冷却器热媒侧的入口,另一路管路依次连通第二引射器的主流入口、低温级冷却蒸发器的冷媒侧、中高温CO2压缩机的入口。
使用时,CO2低温级蒸发器、CO2中温级蒸发器、低温CO2压缩机、中低温CO2压缩机、中高温CO2压缩机、高温CO2压缩机、CO2气体冷却器、中温级冷却蒸发器、第一引射器、第二引射器、低温级冷却蒸发器、第一节流阀、第一气液分离器、第二节流阀以及第二气液分离器组成跨临界CO2双温区制冷循环;第一引射器、第二引射器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器共同构成引射器增压双级串联过冷装置,可完成引射增压双级串联过冷双温区制冷循环。
进一步的,引射增压双级串联过冷双温区制冷系统的换热工质为CO2。
进一步的,CO2气体冷却器冷媒侧的换热流体为水或空气。
进一步的,CO2中温级蒸发器冷媒侧和CO2低温级蒸发器冷媒侧的换热流体为空气。
进一步的,CO2气体冷却器为套管式换热器或板式换热器;中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器、CO2中温级蒸发器、CO2低温级蒸发器分别采用套管式蒸发器、套管式蒸发器、翅片管式蒸发器、翅片管式蒸发器。
进一步的,CO2低温级蒸发器的蒸发温度范围为-56~-20℃,CO2中温级蒸发器的温度范围为-20~10℃,中温级冷却蒸发器的温度范围为10~30℃,低温级冷却蒸发器的温度范围为-10~20℃。
进一步的,低温CO2压缩机的吸气压力范围为0.53~1.97MPa,排气压力范围为1.97~4.50Mpa;中低温CO2压缩机的吸气压力范围为1.97~4.50MPa,排气压力范围为2.65~5.73MPa;中高温CO2压缩机的吸气压力范围为2.65~5.73MPa,排气压力范围为4.50~7.21MPa;高温CO2压缩机的吸气压力范围为4.50~7.21MPa,排气压力范围为7.50~14MPa。
进一步的,第一引射器二次流的吸气温度范围为-20~10℃,压力范围为1.97~4.50MPa,主流温度范围为20~45℃,压力范围为7.5~14MPa,第一引射器出口温度范围为10~30℃,压力为2.65~5.73Mpa。
进一步的,第二引射器二次流的吸气温度范围为-56~-20℃,压力范围为0.53~1.97MPa,主流温度范围为20~45℃,压力范围为7.5~14MPa,第二引射器出口温度范围为-10~20℃,压力为2.65~5.73MPa。
本发明还涉及如上所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统在食品制冷领域的应用。
相对于现有技术,本发明所述的一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统具有以下优势:
(1)常规机械过冷CO2循环的最优过冷度过大,过冷过程CO2与常规制冷剂温度不匹配,换热不可逆损失大。本发明采用引射器增压双级串联过冷装置实现过冷,两个串联冷却蒸发器的中温和高温两个不同换热温度使跨临界CO2循环气体冷却器出口的CO2流体连续两次梯级过冷,使换热过程形成更好的温度匹配,缩小传热温差,可显著降低CO2过冷过程中的换热不可逆损失,降低CO2气体冷却器出口温度,得到较大过冷度。同时降低进入节流阀的CO2温度,减小不可逆节流损失,提升系统总体能效。
(2)通过双引射器分别对低温级蒸发器和中温级蒸发器的出口气体进行引射形成两个不同的蒸发温度并对CO2流体进行冷却,该过程没有配置节流阀即可达到降压的作用,降低了节流损失,并且引射器出口的压力高于对应蒸发器的蒸发压力,提升了压缩机的吸气压力,降低了压缩机的压缩比以及排气温度,提升了系统性能。
(3)相对于常规的过冷技术,本发明没有单独配置充注其他工质的蒸气压缩系统,而是采用CO2自身节流后蒸发过冷,制冷剂仅为自然工质CO2,未采用其他常规人工合成制冷剂,CO2的ODP为0,GWP为1,高温条件下也不会分解,安全无毒,环境友好。
(4)相较于传统CO2压缩过程,引射增压双级串联过冷双温区制冷循环降低了CO2的运行高压,降低压缩机排气压力,CO2压缩机压比减小,等熵效率提高,延长压缩机使用寿命。
(5)第一气液分离器和第二气液分离器的设置使得流入CO2中温级蒸发器和CO2低温级蒸发器的工质为饱和液,相对与传统的气液两相流体,制冷剂在蒸发器各平行管路内均匀分布,大幅提高换热效率,可降低蒸发器的换热面积,具有较好的经济性。
(6)跨临界CO2双温区可实现两个不同温位的需求,CO2中温级蒸发器蒸发温度略高,可储存乳制品、蔬菜水果、蛋类等;而CO2低温级蒸发器蒸发温度相对较低,可以储存肉类、鱼类等食品。相比传统的设备,该系统可以采用一套系统即可实现多种温区的功能,设备集成,系统紧凑,方便不同温区的需求,减小设备占地。
附图说明
图1为本发明所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统的简单结构示意图;
图2为发明所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统工作时的压焓图。
附图标记:
1-低温CO2压缩机;2-中低温CO2压缩机;3-中高温CO2压缩机;4-高温CO2压缩机;5-CO2气体冷却器;6-中温级冷却蒸发器;7-第一引射器;8-第二引射器;9-低温级冷却蒸发器;10-第一节流阀;11-CO2中温级蒸发器;12-第一气液分离器;13-第二节流阀;14-CO2低温级蒸发器;15-第二气液分离器。
具体实施方式
除有定义外,以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂,如无特殊说明,均为常规生化试剂;所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,包括可以实现相互换热的引射器增压双级串联过冷装置和跨临界CO2双温区制冷循环。其中引射器增压双级串联过冷装置包括第一引射器、第二引射器、中温级冷却蒸发器和低温级冷却蒸发器;所述第一引射器和第二引射器并列设置,第一引射器的出口连通中温级冷却蒸发器6的冷媒侧,第二引射器的出口连通低温级冷却蒸发器9的冷媒侧;中温级冷却蒸发器6的热媒侧和低温级冷却蒸发器9的热媒侧串联。本发明采用引射器增压双级串联过冷装置实现过冷,两个串联冷却蒸发器的中温和高温两个不同换热温度使跨临界CO2循环气体冷却器出口的CO2流体连续两次梯级过冷,使换热过程形成更好的温度匹配,缩小传热温差,可显著降低CO2过冷过程中的换热不可逆损失,降低CO2气体冷却器出口温度,得到较大过冷度。同时降低进入节流阀的CO2温度,减小不可逆节流损失,提升系统总体能效。
跨临界CO2双温区制冷循环包括CO2气体冷却器5;CO2气体冷却器5热媒侧的出口连通第一管路和第二管路,第一管路依次连通中温级冷却蒸发器6的热媒侧、低温级冷却蒸发器9的热媒侧、第一节流阀10、第一气液分离器12的液体入口、第二节流阀13、第二气液分离器15的液体入口;第二气液分离器15的气体出口依次连通低温CO2压缩机1、中低温CO2压缩机2、中高温CO2压缩机3、高温CO2压缩机4和CO2气体冷却器5热媒侧的入口;第二气液分离器15的出液口依次连通CO2低温级蒸发器14冷媒侧、第二引射器8的二次流入口;第一气液分离器12的气体出口连通中低温CO2压缩机2的入口,第一气液分离器12不与第二节流阀13连通的出液口依次连通CO2中温级蒸发器11冷媒侧、第一引射器7的二次流入口;第二管路分为两路,一路管路连通第一引射器7的主流入口,另一路连通第二引射器8的主流入口;CO2气体冷却器5的入口连通高温CO2压缩机4的出口,高温CO2压缩机4的入口与中温级冷却蒸发器6的冷媒侧的出口、低温级冷却蒸发器9的冷媒侧的出口均连通,且高温CO2压缩机4的入口与低温级冷却蒸发器9的冷媒侧的出口的连通管路上安装有中高温CO2压缩机3。
通过双引射器分别对低温级蒸发器和中温级蒸发器的出口气体进行引射形成两个不同的蒸发温度并对CO2流体进行冷却,该过程没有配置节流阀即可达到降压的作用,降低了节流损失,并且引射器出口的压力高于对应蒸发器的蒸发压力,提升了压缩机的吸气压力,降低了压缩机的压缩比以及排气温度,提升了系统性能。此外,第一气液分离器12和第二气液分离器15的设置使得流入CO2中温级蒸发器和CO2低温级蒸发器的工质为饱和液,相对与传统的气液两相流体,制冷剂在蒸发器各平行管路内均匀分布,大幅提高换热效率,可降低蒸发器的换热面积,具有较好的经济性。
作为本发明一种可选的实施方式,引射增压双级串联过冷双温区制冷系统的换热工质为CO2。CO2的ODP为0,GWP为1,高温条件下也不会分解,安全无毒,环境友好。
作为本发明一种可选的实施方式,CO2气体冷却器5冷媒侧的换热流体根据工艺需要,可以是水或气体,这样经换热,即可得到高温热水或高温蒸汽。CO2中温级蒸发器11冷媒侧和CO2低温级蒸发器14冷媒侧的换热流体为空气。
作为本发明一种可选的实施方式,CO2气体冷却器5为套管式换热器或板式换热器,优选为套管式换热器;中温级冷却蒸发器6、低温级冷却蒸发器9、CO2中温级蒸发器11、CO2低温级蒸发器14分别采用套管式蒸发器、套管式蒸发器、翅片管式蒸发器、翅片管式蒸发器。
作为本发明一种可选的实施方式,CO2低温级蒸发器14的蒸发温度范围为-56~-20℃,CO2中温级蒸发器11的温度范围为-20~10℃,中温级冷却蒸发器6的温度范围为10~30℃,低温级冷却蒸发器9的温度范围为-10~20℃。低温CO2压缩机1的吸气压力范围为0.53~1.97MPa,排气压力范围为1.97~4.50Mpa;中低温CO2压缩机2的吸气压力范围为1.97~4.50MPa,排气压力范围为2.65~5.73MPa;中高温CO2压缩机3的吸气压力范围为2.65~5.73MPa,排气压力范围为4.50~7.21MPa;高温CO2压缩机4的吸气压力范围为4.50~7.21MPa,排气压力范围为7.50~14MPa。第一引射器7二次流的吸气温度范围为-20~10℃,压力范围为1.97~4.50MPa,主流温度范围为20~45℃,压力范围为7.5~14MPa,第一引射器7出口温度范围为10~30℃,压力为2.65~5.73Mpa。第二引射器8二次流的吸气温度范围为-56~-20℃,压力范围为0.53~1.97MPa,主流温度范围为20~45℃,压力范围为7.5~14MPa,第二引射器8出口温度范围为-10~20℃,压力为2.65~5.73MPa。
使用时,由CO2低温级蒸发器14、CO2中温级蒸发器11、低温CO2压缩机1、中低温CO2压缩机2、中高温CO2压缩机3、高温CO2压缩机4、CO2气体冷却器5、中温级冷却蒸发器6(具体来说是热媒侧)、第一引射器7、第二引射器8、低温级冷却蒸发器9(具体来说是热媒侧)、第一节流阀10、第一气液分离器12、第二节流阀13以及第二气液分离器15组成跨临界CO2双温区制冷循环,由第一引射器7、第二引射器8、中温级冷却蒸发器6(具体来说是冷媒侧)、低温级冷却蒸发器9(具体来说是冷媒侧)等完成引射器增压双级串联过冷,具体工作原理如下(参见如图2压焓图):
第一步:第二气液分离器15气体出口的低温低压CO2气体a被低温CO2压缩机1吸入压缩至中温中压的CO2流体b后与来自第一气液分离器12气体出口的CO2流体d进行混合至状态c,流经一段管道后被中低温CO2压缩机2吸入继续压缩,压缩后的CO2流体e与低温级冷却蒸发器9低温侧(也即冷媒侧)出口的CO2流体g进行混合,流经一段管道后被中高温CO2压缩机3吸入继续压缩,压缩后的CO2流体h与中温级冷却蒸发器6低温侧(也即冷媒侧)出口的CO2流体j进行混合至状态i,流经一段管道后被高温CO2压缩机4吸入继续压缩,压缩至高温高压的CO2流体k,然后进入CO2气体冷却器5与换热流体换热,CO2气体冷却器5出口CO2流体l分为两路,一路流入中温级冷却蒸发器6高温侧(也即热媒侧);另一路流经一段管道后分别流入第一引射器7、第二引射器8主流入口,CO2流体在中温级冷却蒸发器6中过冷至状态m后流入低温级冷却蒸发器9中继续降温至状态n,之后CO2流体流经第一节流阀10节流降温至状态q后流入第一气液分离器12,第一气液分离器12中液体分为两路,一路CO2流体流经第二节流阀13节流降温至状态t后流入第二气液分离器15;另一路CO2流体流经CO2中温级蒸发器11进行蒸发吸热至状态d,之后CO2流体流入第一引射器7二次流入口,第二气液分离器15中CO2液体流经CO2低温级蒸发器14进行蒸发吸热至状态a,之后CO2流体流入第二引射器8二次流入口,第一引射器7出口CO2流体流入中温级冷却蒸发器6低温侧(也即冷媒侧);第二引射器8出口CO2流体流入低温级冷却蒸发器9低温侧,如此往复,完成跨临界CO2双温区制冷循环。
第二步:CO2气体冷却器5出口的高温高压流体分为两路,其中一路进入第一引射器7与第二引射器8主流入口进行等熵膨胀,流速增大,压力降低;流经CO2低温级蒸发器14与CO2中温级蒸发器11的CO2流体分别为第二引射器8和第一引射器7的二次流,二次流被低压主流不断吸进第一引射器7与第二引射器8的吸入室,与低压主流在其对应的混合室内进行混合,混合后的流体进入其对应的扩压室,流体速度降低,压力升高至主流与二次流体之间,实现较高的蒸发压力,第一引射器7与第二引射器8出口的混合流体状态分别为o和p,分别流入中温级冷却蒸发器6低温侧(也即冷媒侧)、低温级冷却蒸发器9低温侧(也即冷媒侧)与中温级冷却蒸发器6高温侧(也即热媒侧)、低温级冷却蒸发器9高温侧(也即热媒侧)的CO2流体换热至饱和气态g和j,高温侧CO2流体被冷却温度降低。高温侧CO2流体经过两次不同温位的冷却,每次过冷过程CO2的温降都不高,形成良好的温度匹配,减小换热不可逆损失,得到较大的过冷度,完成引射器增压双级串联过冷。
第三步:换热流体流入CO2气体冷却器5换热流体侧被加热为工艺所需温度,得到所需中高温热水或高温蒸汽,完成换热流体加热过程。空气流经CO2中温级蒸发器11和CO2低温级蒸发器14换热流体侧冷却,完成制冷过程。
上述过程中,一个可以采用的比较优选的工艺条件为:CO2低温级蒸发器14的蒸发温度为-30℃,CO2中温级蒸发器11的温度为-5℃,中温级冷却蒸发器6的温度为18℃,低温级冷却蒸发器9的温度为5℃。低温CO2压缩机1的吸气压力为1MPa,排气压力为3Mpa;中低温CO2压缩机2的吸气压力为2.5MPa,排气压力为4MPa;中高温CO2压缩机3的吸气压力为4MPa,排气压力为6MPa;高温CO2压缩机4的吸气压力为6MPa,排气压力为12MPa。第一引射器7二次流的吸气温度为0℃,压力范围为3MPa,主流温度范围为30℃,压力范围为11MPa,第一引射器7出口温度为20℃,压力为4Mpa。第二引射器8二次流的吸气温度为-40℃,压力范围为1.2MPa,主流温度为30℃,压力为10MPa,第二引射器8出口温度范围为5℃,压力为4MPa。
需要说明的是,上述“吸入室”、“混合室”和“扩压室”均为引射器的构成部分,第一引射器和第二引射器均为常规现有引射器。
本发明所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,可广泛用于食品制冷领域,具体来说:其跨临界CO2双温区可实现两个不同温位的需求,CO2中温级蒸发器蒸发温度略高,可储存乳制品、蔬菜水果、蛋类等;而CO2低温级蒸发器蒸发温度相对较低,可以储存肉类、鱼类等食品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:包括CO2气体冷却器(5);
CO2气体冷却器(5)热媒侧的出口的一路管路依次连通中温级冷却蒸发器(6)的热媒侧、低温级冷却蒸发器(9)的热媒侧、第一节流阀(10)、第一气液分离器(12)的液体入口、第二节流阀(13)、第二气液分离器(15)的液体入口;第二气液分离器(15)的气体出口依次连通低温CO2压缩机(1)、中低温CO2压缩机(2)、中高温CO2压缩机(3)、高温CO2压缩机(4)和CO2气体冷却器(5)热媒侧的入口;第二气液分离器(15)的出液口依次连通CO2低温级蒸发器(14)冷媒侧、第二引射器(8)的二次流入口;第一气液分离器(12)的气体出口连通中低温CO2压缩机(2)的入口,第一气液分离器(12)不与第二节流阀(13)连通的出液口依次连通CO2中温级蒸发器(11)冷媒侧、第一引射器(7)的二次流入口;
CO2气体冷却器(5)热媒侧的出口的另一路管路又分为两路,一路管路依次连通第一引射器(7)的主流入口、中温级冷却蒸发器(6)的冷媒侧、高温CO2压缩机(4)和CO2气体冷却器(5)热媒侧的入口,另一路管路依次连通第二引射器(8)的主流入口、低温级冷却蒸发器(9)的冷媒侧、中高温CO2压缩机(3)的入口。
2.根据权利要求1所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:引射增压双级串联过冷双温区制冷系统的换热工质为CO2。
3.根据权利要求1所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:CO2气体冷却器(5)冷媒侧的换热流体为水或空气。
4.根据权利要求1所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:CO2中温级蒸发器(11)冷媒侧和CO2低温级蒸发器(14)冷媒侧的换热流体为空气。
5.根据权利要求1所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:CO2气体冷却器(5)为套管式换热器或板式换热器;中温级冷却蒸发器(6)、低温级冷却蒸发器(9)、CO2中温级蒸发器(11)、CO2低温级蒸发器(14)分别采用套管式蒸发器、套管式蒸发器、翅片管式蒸发器、翅片管式蒸发器。
6.根据权利要求1所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:CO2低温级蒸发器(14)的蒸发温度范围为-56~-20℃,CO2中温级蒸发器(11)的温度范围为-20~10℃,中温级冷却蒸发器(6)的温度范围为10~30℃,低温级冷却蒸发器(9)的温度范围为-10~20℃。
7.根据权利要求1所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:低温CO2压缩机(1)的吸气压力范围为0.53~1.97MPa,排气压力范围为1.97~4.50Mpa;中低温CO2压缩机(2)的吸气压力范围为1.97~4.50MPa,排气压力范围为2.65~5.73MPa;中高温CO2压缩机(3)的吸气压力范围为2.65~5.73MPa,排气压力范围为4.50~7.21MPa;高温CO2压缩机(4)的吸气压力范围为4.50~7.21MPa,排气压力范围为7.50~14MPa。
8.根据权利要求1所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:第一引射器(7)二次流的吸气温度范围为-20~10℃,压力范围为1.97~4.50MPa,主流温度范围为20~45℃,压力范围为7.5~14MPa,第一引射器(7)出口温度范围为10~30℃,压力为2.65~5.73Mpa。
9.根据权利要求1所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统,其特征在于:第二引射器(8)二次流的吸气温度范围为-56~-20℃,压力范围为0.53~1.97MPa,主流温度范围为20~45℃,压力范围为7.5~14MPa,第二引射器(8)出口温度范围为-10~20℃,压力为2.65~5.73MPa。
10.如权利要求1至9任意一项所述的引射增压双级串联过冷双温区制冷系统在食品制冷领域的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911035696.0A CN110701810A (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911035696.0A CN110701810A (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统及应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110701810A true CN110701810A (zh) | 2020-01-17 |
Family
ID=69202545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911035696.0A Pending CN110701810A (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统及应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110701810A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111189248A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-22 | 天津商业大学 | 一种引射节流双温区co2制冷系统及应用 |
CN111912131A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-11-10 | 西安交通大学 | 一种多级冷却二氧化碳制冷空调及制冷方法 |
CN115096011A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-23 | 江苏凌氢新能源科技有限公司 | 一种级联式引射器多重蒸发器制冷系统 |
Citations (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006242557A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Thermal Analysis Partners Llc | 冷凍装置 |
JP2006292351A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-10-26 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍空調装置 |
JP2007078318A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Toshiba Kyaria Kk | 冷凍サイクル装置 |
JP2009156520A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍空調装置 |
US20110005268A1 (en) * | 2008-04-18 | 2011-01-13 | Denso Corporation | Ejector-type refrigeration cycle device |
CN102128508A (zh) * | 2010-01-19 | 2011-07-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 喷射器节流补气系统以及热泵或制冷系统补气方法 |
JP2012149844A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍サイクル装置 |
US20120247146A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Denso Corporation | Refrigerant distributor and refrigeration cycle device |
JP2012220162A (ja) * | 2011-04-13 | 2012-11-12 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 冷凍サイクル方法 |
US20130111935A1 (en) * | 2010-07-23 | 2013-05-09 | Carrier Corporation | High Efficiency Ejector Cycle |
US20130125569A1 (en) * | 2010-07-23 | 2013-05-23 | Carrier Corporation | Ejector Cycle |
CN103776189A (zh) * | 2014-01-18 | 2014-05-07 | 西安交通大学 | 用于热泵装置的带喷射器的补气增焓型热泵循环系统 |
CN104121719A (zh) * | 2013-04-25 | 2014-10-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 热泵或制冷系统 |
CN104729133A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-24 | 西安交通大学 | 一种用于双温直冷冰箱的双气液分离器增效制冷循环系统 |
CN105485959A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-04-13 | 内蒙古科技大学 | 一种低品位热驱动涡流管-喷射吸收制冷系统 |
CN106766317A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-31 | 天津商业大学 | 一种蒸汽压缩辅助过冷的co2跨临界制冷循环冷库 |
US20170167767A1 (en) * | 2014-02-06 | 2017-06-15 | Carrier Corporation | Ejector Cycle Heat Recovery Refrigerant Separator |
CN108106047A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-01 | 山东大学 | 带喷射器的co2双温冷冻系统、方法及其应用 |
CN208269447U (zh) * | 2018-05-17 | 2018-12-21 | 山东神舟制冷设备有限公司 | 一种二氧化碳高低温复合制冷系统 |
CN109682102A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-26 | 天津商业大学 | 带喷射引射的直接接触冷凝低温制冷系统 |
CN109855323A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-07 | 天津商业大学 | 喷射式过冷制冷系统 |
CN110057125A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-26 | 天津商业大学 | 一种双涡流管耦合的co2双级压缩制冷系统 |
CN110068180A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-30 | 西安交通大学 | 喷射器增效的混合工质节流制冷循环系统及其工作方法 |
CN211060436U (zh) * | 2019-10-29 | 2020-07-21 | 中机国能炼化工程有限公司 | 一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统 |
-
2019
- 2019-10-29 CN CN201911035696.0A patent/CN110701810A/zh active Pending
Patent Citations (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006242557A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Thermal Analysis Partners Llc | 冷凍装置 |
JP2006292351A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-10-26 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍空調装置 |
JP2007078318A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Toshiba Kyaria Kk | 冷凍サイクル装置 |
JP2009156520A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍空調装置 |
US20110005268A1 (en) * | 2008-04-18 | 2011-01-13 | Denso Corporation | Ejector-type refrigeration cycle device |
CN102128508A (zh) * | 2010-01-19 | 2011-07-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 喷射器节流补气系统以及热泵或制冷系统补气方法 |
US20130111935A1 (en) * | 2010-07-23 | 2013-05-09 | Carrier Corporation | High Efficiency Ejector Cycle |
US20130125569A1 (en) * | 2010-07-23 | 2013-05-23 | Carrier Corporation | Ejector Cycle |
JP2012149844A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍サイクル装置 |
US20120247146A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Denso Corporation | Refrigerant distributor and refrigeration cycle device |
JP2012220162A (ja) * | 2011-04-13 | 2012-11-12 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 冷凍サイクル方法 |
CN104121719A (zh) * | 2013-04-25 | 2014-10-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 热泵或制冷系统 |
CN103776189A (zh) * | 2014-01-18 | 2014-05-07 | 西安交通大学 | 用于热泵装置的带喷射器的补气增焓型热泵循环系统 |
US20170167767A1 (en) * | 2014-02-06 | 2017-06-15 | Carrier Corporation | Ejector Cycle Heat Recovery Refrigerant Separator |
CN104729133A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-06-24 | 西安交通大学 | 一种用于双温直冷冰箱的双气液分离器增效制冷循环系统 |
CN105485959A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-04-13 | 内蒙古科技大学 | 一种低品位热驱动涡流管-喷射吸收制冷系统 |
CN106766317A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-31 | 天津商业大学 | 一种蒸汽压缩辅助过冷的co2跨临界制冷循环冷库 |
CN108106047A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-01 | 山东大学 | 带喷射器的co2双温冷冻系统、方法及其应用 |
CN208269447U (zh) * | 2018-05-17 | 2018-12-21 | 山东神舟制冷设备有限公司 | 一种二氧化碳高低温复合制冷系统 |
CN109682102A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-26 | 天津商业大学 | 带喷射引射的直接接触冷凝低温制冷系统 |
CN109855323A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-07 | 天津商业大学 | 喷射式过冷制冷系统 |
CN110068180A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-30 | 西安交通大学 | 喷射器增效的混合工质节流制冷循环系统及其工作方法 |
CN110057125A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-26 | 天津商业大学 | 一种双涡流管耦合的co2双级压缩制冷系统 |
CN211060436U (zh) * | 2019-10-29 | 2020-07-21 | 中机国能炼化工程有限公司 | 一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111189248A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-22 | 天津商业大学 | 一种引射节流双温区co2制冷系统及应用 |
CN111189248B (zh) * | 2020-01-21 | 2023-10-27 | 天津商业大学 | 一种引射节流双温区co2制冷系统及应用 |
CN111912131A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-11-10 | 西安交通大学 | 一种多级冷却二氧化碳制冷空调及制冷方法 |
CN115096011A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-23 | 江苏凌氢新能源科技有限公司 | 一种级联式引射器多重蒸发器制冷系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110345690B (zh) | 用于双温电冰箱的双喷射器增效制冷循环系统及工作方法 | |
CN110030756B (zh) | 一种带喷射器的跨临界co2多温区超市冷热联供系统 | |
CN110701810A (zh) | 一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统及应用 | |
CN110701811A (zh) | 一种引射增压梯级过冷引射节流跨临界co2系统及应用 | |
CN103759449A (zh) | 双喷射器增效的两级蒸气压缩式循环系统 | |
CN111595049A (zh) | 一种带有内部回热器双喷射器的制冷循环系统及其方法 | |
CN111141054B (zh) | 一种跨临界双级过冷引射二氧化碳系统及应用 | |
CN211316632U (zh) | 一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界co2系统 | |
CN110736262A (zh) | 一种引射增压双级过冷跨临界co2双温系统及应用 | |
CN207350986U (zh) | 基于余压回收的蒸发冷却器过冷的co2冷冻冷藏系统 | |
CN211316633U (zh) | 引射器增压双过冷器串联膨胀机耦合跨临界co2双温区系统 | |
CN211060436U (zh) | 一种引射增压双级串联过冷双温区制冷系统 | |
CN216716662U (zh) | 人工冰场二氧化碳直接蒸发式制冰系统 | |
CN211120094U (zh) | 涡流管与二级喷射器相结合的二氧化碳双级压缩制冷系统 | |
CN111141055B (zh) | 一种双温区多级过冷co2制冷系统 | |
CN109612145B (zh) | 一种多喷射器组强化的co2双温制冷系统 | |
CN110513902B (zh) | 一种多级蒸发冷凝机械过冷跨临界co2中高温热泵系统 | |
CN211120091U (zh) | 一种带过冷和喷射降压的复叠式制冷系统 | |
CN211060438U (zh) | 一种并联压缩机械过冷双冷凝器联供系统 | |
CN211060434U (zh) | 一种引射增压双级过冷跨临界co2双温系统 | |
CN111141051B (zh) | 一种吸收压缩引射复合梯级过冷跨临界co2冷热联供系统 | |
CN110701812A (zh) | 一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界co2系统及应用 | |
CN208222896U (zh) | 一种双级压缩低温制冷系统 | |
CN117515956A (zh) | 采用喷射器增效的双温冷凝双温蒸发的多温区热泵循环系统 | |
CN110528246A (zh) | 一种迷你空气源热泵挂烫装置及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200117 |