一种引射增压双级过冷跨临界CO制造技术

本实用新型专利技术提供了一种引射增压双级过冷跨临界CO

【技术实现步骤摘要】
一种引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统
本技术属于制冷制热、热泵
，尤其是涉及一种引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统。
技术介绍
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最具发展潜力的永久替代物。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，通过蒸汽压缩制冷循环对跨临界CO2制冷循环气体冷却器出口的CO2进行冷却的方法称为机械过冷。通过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。常规制冷系统节流后的气液两相流体直接进入蒸发器或者经过气液分离器将气态工质节流后进入压缩机进一步压缩，气相工质不参与蒸发吸热，对制冷过程没有贡献，传统的处理方式导致换热器换热效果恶化或者压缩机耗功增加。本技术针对以上问题提出可行的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，以克服现有技术的缺陷，可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。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，包括可以相互换热的引射器增压双过冷器串联机械过冷循环和跨临界CO2双温区循环；所述跨临界CO2双温区循环包括CO2低温级蒸发器；所述CO2低温级蒸发器的出口依次连通CO2低压级压缩机、CO2中压级压缩机、CO2高压级压缩机、CO2气体冷却器的热媒侧、中温级冷却蒸发器的热媒侧、低温级冷却蒸发器的热媒侧、中温级气液分离器、低温级气液分离器和CO2低温级蒸发器的入口；所述中温级气液分离器的气体出口连通CO2引射器的二次流入口，CO2引射器的主流入口与CO2高压级压缩机的出口连通，CO2引射器的出口与CO2高压级压缩机的入口连通；所述中温级气液分离器的出液口还与CO2中温级蒸发器的入口连通，CO2中温级蒸发器的入口与CO2中压级压缩机的入口连通；所述低温级气液分离器的出气口依次连通CO2低压级平行压缩机和CO2中压级压缩机的入口。进一步的，引射器增压双过冷器串联机械过冷循环包括引射器，所述引射器的出口依次连通中温级冷却蒸发器的冷媒侧、普通工质压缩机、冷凝器的热媒侧的入口；所述冷凝器的热媒侧的出口管路分两路，一路连通引射器的主流入口，另一路依次连通低温级冷却蒸发器的冷媒侧和引射器的二次流入口。进一步的，所述CO2低温级蒸发器下方安装有低温级蒸发器风机；所述CO2中温级蒸发器下方安装有中温级蒸发器风机。进一步的，所述低温级冷却蒸发器的热媒出口与中温级气液分离器之间的连接管路上安装有第二节流阀；中温级气液分离器的出液口与低温级气液分离器进液口之间的连接管路上安装有第一节流阀。进一步的，所述CO2低温级蒸发器、CO2中温级蒸发器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器分别采用翅片管换热器、翅片管换热器、套管式换热器或板式换热器、套管式换热器或板式换热器；所述CO2气体冷却器为套管式换热器或板式换热器。进一步的，跨临界CO2双温区循环的换热流体为CO2；CO2引射器二次流的吸气温度范围为-10～10℃，压力范围为2.65～4.50MPa，主流温度范围为80～140℃，压力范围为7.5～14MPa，引射器出口温度范围为40～50℃，压力为5～6MPa。进一步的，所述CO2低温级蒸发器、CO2中温级蒸发器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器的工作温度范围分别为-56～-20℃、-10～10℃、10～40℃、-10～20℃；CO2低压级压缩机的吸气压力范围为0.53～1.97MPa，排气压力范围为2.65～4.50MPa；CO2中压级压缩机的吸气压力范围为2.65～4.50MPa，排气压力范围为5～6MPa；CO2高压级压缩机的吸气压力范围为5～6MPa，排气压力范围为7.5～14MPa；CO2低压级平行压缩机的吸气压力范围为0.53～1.97MPa，排气压力范围为2.65～4.50MPa。进一步的，引射器增压双过冷器串联机械过冷循环的换热工质为纯制冷剂或非共沸混合工质。优选的，纯制冷剂可采用R1234ze(Z)、R1234ze(E)、R1233zd(E)、R1224yd(Z)、R1336mzz(Z)、R365mfc、R1234yf、R245fa等物质中的一种，优选为R1234yf。优选的，非共沸混合工质为CO2/R1234ze(E)、CO2/R1234ze(Z)、CO2/R1234yf、R41/R1234ze(E)、R41/R1234ze(Z)、R41/R1234yf、R32/R1234ze(E)、R32/R1234ze(Z)、R32/R1234yf等物质中的一种，优选为R32/R1234zeZ。进一步的，所述冷凝器为套管式换热器或板式换热器。进一步的，所述引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统还包括设在冷凝器热媒侧出口与低温级冷却蒸发器冷媒入口之间管路上的第三节流阀。优选的，普通工质中温级压缩机(7)的吸气温度范围为20～50℃，排气温度范围为70～120℃。优选的，冷凝器的冷媒侧和CO2气体冷却器的冷媒侧分别连通换热流体源。本技术还涉及如上所述的引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统在制冷制热、热泵领域的应用。相对于现有技术，本技术所述的一种引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统具有以下优势：(1)通过中温级和低温级气液分离器将气液相流体分离，流入CO2中温和低温级蒸发器流体均为液态流体，流体在翅片管换热器各并联管路中均匀分布，并且换热系数增加，提高蒸发器的换热效率，在相同换热量的前提下，可缩小蒸发器体积，如在超市冷冻柜、冷藏柜中使用时，可使得设备更加紧凑，提高制冷设备的空间利用率。(2)通过CO2低温级平行压缩机单独将低温级气液分离器中的气相流体压缩至CO2低温级压缩机相同的排气压力，相较于传统的先节流再压缩过程，省去了节流过程，从而减少了这部分气体的节流不可逆损失，并且CO2平行压缩机的压缩比相较于先节流再压缩过程，吸气压力提高，压缩比降低，CO2平行压缩机的效率高。(3)通过CO2高压级压缩机出口的CO2流体将将中温级气液分离器的气相流体在CO2引射器中引射至中间压力，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种引射增压双级过冷跨临界CO

【技术特征摘要】
1.一种引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，其特征在于：包括可以相互换热的引射器增压双过冷器串联机械过冷循环和跨临界CO2双温区循环；
所述跨临界CO2双温区循环包括CO2低温级蒸发器(1)；所述CO2低温级蒸发器(1)的出口依次连通CO2低压级压缩机(14)、CO2中压级压缩机(18)、CO2高压级压缩机(2)、CO2气体冷却器(3)的热媒侧、中温级冷却蒸发器(4)的热媒侧、低温级冷却蒸发器(5)的热媒侧、中温级气液分离器(15)、低温级气液分离器(20)和CO2低温级蒸发器(1)的入口；所述中温级气液分离器(15)的气体出口连通CO2引射器(16)的二次流入口，CO2引射器(16)的主流入口与CO2高压级压缩机(2)的出口连通，CO2引射器(16)的出口与CO2高压级压缩机(2)的入口连通；所述中温级气液分离器(15)的出液口还与CO2中温级蒸发器(13)的入口连通，CO2中温级蒸发器(13)的入口与CO2中压级压缩机(18)的入口连通；所述低温级气液分离器(20)的出气口依次连通CO2低压级平行压缩机(19)和CO2中压级压缩机(18)的入口。


2.根据权利要求1所述的引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，其特征在于：引射器增压双过冷器串联机械过冷循环包括引射器(9)，所述引射器(9)的出口依次连通中温级冷却蒸发器(4)的冷媒侧、普通工质压缩机(7)、冷凝器(8)的热媒侧的入口；所述冷凝器(8)的热媒侧的出口管路分两路，一路连通引射器(9)的主流入口，另一路依次连通低温级冷却蒸发器(5)的冷媒侧和引射器(9)的二次流入口。


3.根据权利要求1所述的引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，其特征在于：所述CO2低温级蒸发器(1)下方安装有低温级蒸发器风机(11)；所述CO2中温级蒸发器(13)下方安装有中温级蒸发器风机(12)。


4.根据权利要求1或3所述的引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，其特征在于：所述低温级冷却蒸发器(5)的热媒出口与中温级气液分离器(15)之间的连接管路上安装有第二节流阀(17)；中温级气液分离器(15)的出液口与低温级气液分离器(20)进液口之间的连接管路上安装有第一节流阀(6)。


5.根据权利要求1或3所述的引射增压双级过冷跨临界CO2双温系统，其特征在于：所述CO2低温级蒸发器(1)、CO2中温级蒸发器(13)、中温级冷却蒸发器(4)、低温级冷却蒸发器(5)分别采用翅片管换热器、翅片管换热器、套管式换热器或板式换热器、套管式换热器或板式换热器；所述CO2气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁玉辉，
申请(专利权)人：中机国能炼化工程有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12