一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固-气流态干冰的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固

【技术实现步骤摘要】
一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固
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气流态干冰的系统


[0001]本技术属于制冷
，特别涉及一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固
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气流态干冰的系统。

技术介绍

[0002]干冰是CO2的固态形式，其常压下温度为
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78.5℃，汽化潜热为573kJ/kg，1kg干冰变为25℃时的CO2气体能吸收653kJ的热量；相比之下，1kg的液氮(
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196℃)变为25℃的氮气吸收的热量为411kJ，仅为干冰的60％。可见干冰释冷量大，再加上其常压下迅速升华，且安全无毒，因而被广泛应用于冷冻行业。
[0003]目前干冰行业的制备主要以高压CO2液体为原料；CO2液体从储罐中排出，经节流阀节流后形成固
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气两相状态，气相直接排入环境，而固相在冰模中收集；当冰模充满时，液压装置将疏松的CO2雪花状固体压实、形成干冰，并通过模具形成所需的形状排出。干冰用于冷冻用途是，一般是将干冰固体铺洒在被冷却对象表面，从而利用干冰的汽化过程吸收被冷却对象的热量。
[0004]干冰的制备和利用过程简单、可靠，但仍存在四个方面的缺点：一是原料为CO2液体，需要在上游进行CO2气体液化环节，增加了成本；二是干冰制备过程需频繁更换液体CO2储罐，无法实现连续生产及应用；三是干冰用于冷冻时，主要以静态升华为主，不具备流动性，不利于冷量的控制和均匀化分布；四是原料无法回收利用，浪费较多且对环境不利。因此，需要提出一种固
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气流态干冰制备系统，能克服上述缺点，实现干冰的低成本、持续生产，且具备流动性、原料可回收等特点。

技术实现思路

[0005]本技术提出了一种基于CO2复叠制冷两次节流持续制备固
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气流态干冰的系统，目的是改进现有技术方案的不足，提高干冰生产经济性、生产持续性、产品流动性和环境友好性。
[0006]本技术是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固
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气流态干冰的系统，由高温级制冷回路和低温级制冷回路构成,其中低温级制冷回路中包括两次节流结构；
[0008]所述的高温级制冷回路包括冷凝蒸发器，冷凝蒸发器高温级出口依次与气液分离器、压缩机、油分离器、冷凝器、贮液罐、干燥过滤器、膨胀阀连接，膨胀阀出口与冷凝蒸发器高温级入口连接，组成高温级制冷回路；
[0009]所述的低温级制冷回路包括冷凝蒸发器，冷凝蒸发器低温级出口依次与干燥过滤器、一次节流阀、气液分离器、二次节流阀、蒸发器、气固分离器、压缩机、油分离器连接，油分离器出口与冷凝蒸发器低温级入口连接，组成低温级制冷回路；
[0010]所述的高温级制冷回路和低温级制冷回路通过冷凝蒸发器相耦合，冷凝蒸发器采用套管式或板式；
[0011]所述的两次节流结构包括：一次节流阀出口与气液分离器入口连接，气液分离器气管与压缩机吸气管连接，气液分离器液管与二次节流阀连接；
[0012]所述的高温级制冷回路还包括温度传感器，温度传感器设置在冷凝蒸发器中部；温度传感器动态控制膨胀阀开度及压缩机转速，从而将冷凝蒸发器高温级冷凝温度控制在
ꢀ‑
20～
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10℃区间内；
[0013]所述的两次节流结构中还包括两个温度传感器，分别设置在一次节流阀和二次节流阀出口，从而将一次节流阀出口温度控制在
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30～
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20℃区间内；二次节流阀出口温度控制在
ꢀ‑
75～
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65℃区间内；
[0014]所述的低温级制冷回路中，蒸发器采用丝管式，蒸发器盘管折叠成搁架形状，被冷却物品可放置在蒸发器上，与蒸发器直接接触；
[0015]所述的低温级制冷回路中，蒸发器采用丝管式，蒸发器盘管内壁缠绕低功率电热丝，在被冷却物品量较少或热负荷不够时提供热量，防止蒸发器内干冰沉积，影响流动性；
[0016]所述的低温级制冷回路中，蒸发器采用丝管式，蒸发器盘管内壁进行光滑处理，以降低气
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固流态干冰流动阻力，防止蒸发器内干冰沉积，影响流动性；
[0017]所述的低温级制冷回路中，蒸发器入口管段采用渐扩管形式，即内径沿流动方向逐渐增大，防止入口管段干冰沉积，影响流动性；
[0018]所述的低温级制冷回路中，气固分离器内部粘贴低功率电热丝，对分离出的固态干冰提供热量，使其升华成气相后进入压缩机压缩；
[0019]所述的低温级制冷回路采用制冷剂为CO2；所述的高温级制冷回路采用的制冷剂为无机化合物、氟利昂、烷烃类环烷烃及其卤代物，以及链烯烃及其卤代物中的一种或者两种以上的混合物；
[0020]所述的高温级制冷回路和低温级制冷回路各自全封闭，所有外部管路均粘贴保温棉。
[0021]相对于现有技术，本技术具有以下优点：
[0022]本技术最终制备产品为固
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气流态干冰，相比于传统的固态干冰，固
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气流态干冰流动性较好，因而其制冷量能精准控制和均匀化分布；
[0023]本技术只需初期在低温级制冷回路中充注少量CO2原料气，即可用于制备固
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气流态干冰产品，而无需在上游空分厂商环节购买液态CO2，从而降低了成本；传统干冰制备方法需频繁更换液体CO2储罐，因而无法实现持续制备干冰产品；本技术因为高温级和低温级均是闭式制冷回路，能实现持续制备固
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气流态干冰产品；本技术在低温级制冷回路中制备的固
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气流态干冰产品，在封闭的蒸发器中释放冷量后，产生的CO2气体又重新回到压缩机，进入系统循环利用，因而节约原料，并且对环境友好；本技术通过在高温级制冷回路中对冷凝蒸发器进行精确温控，以及在两级节流中对一次节流阀和二次节流阀开度进行精确控制，保证了固
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气流态干冰生产稳定可靠性。
附图说明
[0024]图1是本技术的结构示意图；
[0025]其中：1.冷凝蒸发器，2.温度传感器一，3.气液分离器一，4.压缩机一，5.油分离器一， 6.冷凝器，7.贮液罐一，8.干燥过滤器一，9.膨胀阀，10.贮液罐二，11.干燥过滤器二，
12. 一次节流阀，13.气液分离器二，14.二次节流阀，15.温度传感器二，16.温度传感器三，17. 蒸发器，18.蒸发器入口段，19.气固分离器，20.压缩机二，21.油分离器二。
具体实施方式
[0026]下面结合附图，对本技术的具体实施过程进行详细阐述，但本技术不限于该实施例。为了使公众对本技术有彻底的了解，结合搭建的系统详细说明具体的细节：
[0027]如图1所示，本技术提出了一种基于CO2复叠制冷两次节流持续制备固
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气流态干冰的系统，实现固
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气流态干冰产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固
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气流态干冰的系统，其特征在于：由高温级制冷回路和低温级制冷回路构成，其中低温级制冷回路中包括两次节流结构；所述的高温级制冷回路包括冷凝蒸发器(1)，冷凝蒸发器(1)高温级出口依次与气液分离器一(3)、压缩机一(4)、油分离器一(5)、冷凝器(6)、贮液罐一(7)、干燥过滤器一(8)、膨胀阀(9)连接，膨胀阀(9)出口与冷凝蒸发器(1)高温级入口连接，组成高温级制冷回路；低温级制冷回路包括冷凝蒸发器(1)，冷凝蒸发器(1)低温级出口依次与贮液罐二(10)、干燥过滤器二(11)、一次节流阀(12)、气液分离器二(13)、二次节流阀(14)、蒸发器(17)、气固分离器(19)、压缩机二(20)、油分离器二(21)连接，油分离器二(21)出口与冷凝蒸发器(1)低温级入口连接，组成低温级制冷回路；高温级制冷回路和低温级制冷回路通过冷凝蒸发器(1)相耦合，高温级制冷回路和低温级制冷回路各自全封闭，所有外部管路均粘贴保温棉。2.根据权利要求1所述的一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固
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气流态干冰的系统，其特征在于：所述的两次节流结构包括：一次节流阀(12)出口与气液分离器二(13)入口连接，气液分离器二(13)气管与压缩机二(20)吸气管连接，气液分离器二(13)液管与二次节流阀(14)连接。3.根据权利要求1所述的一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固
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气流态干冰的系统，其特征在于：所述的高温级制冷回路还包括温度传感器一(2)，温度传感器一设置在冷凝蒸发器(1)中部；温度传感器一(2)动态控制膨胀阀(9)开度及压缩机一(4)转速，从而将冷凝蒸发器(1)高温级冷凝温度控制在
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20～
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10℃区间内。4.根据权利要求1所述的一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固
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气流态干冰的系统，其特征在于：所述的两次节流结构中还包括温度传...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵日晶，位兴华，乔琳，黄东，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：