一种兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法技术

本发明专利技术公开了一种兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法，本发明专利技术属于蒸气压缩式制冷的一种，利用压缩机实现二氧化碳的升压，膨胀机实现二氧化碳的降压，喷射器实现二氧化碳的引射混合，利用双级气体冷却器分段回收制冷系统转移的热量，利用连轴的膨胀机和压缩机减少耗功，自动化部件实现制冷剂流量调节。本方法明显减小了压缩机的压缩比，降低了输入能耗，实现制冷量的自动调节，为制冷系统的余热兼顾多温区制热存留了较大操作空间。的余热兼顾多温区制热存留了较大操作空间。的余热兼顾多温区制热存留了较大操作空间。

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法


[0001]本专利技术涉及制冷方法，尤其涉及一种兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法。

技术介绍

[0002]如今的冰场采用的制冰技术存在耗能严重，而且所消耗的能源难以加以利用的问题。
[0003]如图1所示，传统的回热二氧化碳跨临界循环由压缩机，气体冷却器，膨胀阀，回热器和蒸发器组成，蒸发器出口的工质经压缩机压缩后进入气体冷却器放热，气体冷却器出口的工质经过回热器与来自蒸发器的低温气体冷却，形成再冷度后进入膨胀阀，膨胀后进入蒸发器吸热制冷，蒸发器出口的工质一部分进入回热器，另一部分返回压缩机重复循环。对于传统的回热二氧化碳跨临界循环，由于二氧化碳压力大，压缩机进出口压差大，磨损严重，使用寿命短，效率低，同时回热器存在过热损失。如图2所示，双级压缩中间冷却的二氧化碳跨临界循环由高低压两级压缩机，气体冷却器，中间冷却器，节流阀A、节流阀B，蒸发器组成。蒸发器出口的工质经低压级压缩机压缩，经中间冷却器中的低温气体工质冷却后，进入高压级压缩机压缩，高压级压缩机出口气体工质进入气体冷却器冷却，气体冷却器出口工质一部分进入节流阀A降温降压，途径中间冷却器通向低压级压缩机，用于冷却低压级压缩机出口工质，另一部分直接经中间冷却器进入节流阀B，膨胀后进入蒸发器吸热制冷，出口工质返回低压级压缩机重复循环，对于双级压缩中间冷却的二氧化碳跨临界循环，压缩机负担虽然减轻了，但循环节流次数多，节流损失大，不经济。若使用膨胀机代替节流阀，节流损失虽然减小，但系统内二氧化碳工质的流动全靠压缩机进出口营造的压差，此压差依然较大，耗能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种保证了制冰技术的合理性的同时减少制冰过程中的耗能的兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：
[0006]本专利技术的一种兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、进入气液分离器的二氧化碳工质进行气液分离，气液分离后上层的二氧化碳气相工质进入一级压缩机，然后进入步骤二，下层的二氧化碳液相工质进入膨胀机，然后进入步骤七；其中上层的二氧化碳气相工质以及下层的二氧化碳液相工质的温度在5℃
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12℃之间，压力在4.05Mpa～4.77Mpa之间；
[0008]步骤二、二氧化碳气相工质在一级压缩机压缩成温度在46.9℃～52.5℃之间，压力在6.97Mpa～7.56MPa之间的一级压缩气体，然后通过一级油分离器除掉液态润滑油后进入气体冷却器(b)；
[0009]步骤三、一级压缩气体在气体冷却器内进行等压降温使得一级压缩气体温度在39.7℃～45.6℃之间，压力在6.97Mpa～7.56MPa之间，得到一级压缩降温气体并送入二级压缩机；
[0010]步骤四、一级压缩降温气体在二级压缩机内进一步压缩成温度在85℃～100℃之间，压力在11.24Mpa～12.35MPa之间的二级压缩气体，然后送入二级气体冷却器；
[0011]步骤五、进入二级气体冷却器的二级压缩气体进行等压热交换过程，从二级气体冷却器中出来进入喷射器的二氧化碳冷却气体是温度在18℃～25℃，压力在11.24Mpa～12.35MPa的高压中低温的二氧化碳气体；
[0012]步骤六、进入喷射器的二氧化碳气体通过喷射器的混合室引射来自蒸发器的低压二氧化碳工质，并将温度在5℃～12℃之间，压力在4.05Mpa～4.77Mpa之间的二氧化碳工质送入气液分离器，然后重复步骤一；
[0013]步骤七、液相的二氧化碳工质进入膨胀机，压力进一步降低至2.05Mpa～2.65MPa之间后全部进入蒸发器的管程，在蒸发器中与蒸发器壳程内的冷冻剂进行热交换，完成制冰的工作后形成温度
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15℃～
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10℃之间，压力在2.05Mpa～2.65MPa之间低温低压的气体进入到喷射器中，与来自二级气体冷却器(d)的二氧化碳气体混合；
[0014]步骤八、蒸发器中完成热交换的冷冻剂送入分液器，经过分液器送入各个冰场排管，然后通过集液器返回至蒸发器的壳程。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1.二氧化碳工质流体的流动动力由高压状态工质引射低压状态工质和压缩机共同分担，加上喷射器出口混合扩压后的压力高于蒸发器出口的工质压力，压缩机的压缩比可明显降低。
[0017]2.双级压缩节省了耗功，双级冷却为制冷系统的余热回收处理存留了较大操作空间。
[0018]3.采用二级压缩机与膨胀机轴连的方式，回收膨胀功直接利用，无能量的二次传递。
[0019]4.喷射器和膨胀机的使用避免了较大的节流损失。
[0020]5.其包含的温控系统实现制冷系统制冷量的自动调节。
附图说明
[0021]图1是传统回热二氧化碳跨临界循环结构图；
[0022]图2是现有的双级压缩中间冷却的二氧化碳跨临界循环结构图；
[0023]图3是本专利技术的一种兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法的结构示意图；
[0024]图4是本专利技术的二氧化碳跨临界循环的压焓图。
具体实施方式
[0025]下面对本专利技术的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]如图3
‑
4所示，本专利技术的一种兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法，包括以下步骤：
[0027]步骤一、进入气液分离器f的二氧化碳工质6进行气液分离，气液分离后上层的二氧化碳气相工质1进入一级压缩机a，然后进入步骤二；下层的二氧化碳液相工质7进入膨胀机g，然后进入步骤七；其中上层的二氧化碳气相工质以及下层的二氧化碳液相工质的温度在5℃
‑
12℃之间(如：5℃、8℃、12℃)，压力在4.05Mpa～4.77Mpa之间(如：可以为4.05Mpa、4.5Mpa、4.77Mpa)；
[0028]步骤二、二氧化碳气相工质在一级压缩机a压缩成温度在46.9℃～52.5℃之间(如：46.9℃、50℃、52.5℃)，压力在6.97Mpa～7.56MPa之间(如：6.97Mpa、7MPa、7.56MPa)的一级压缩气体2，然后通过一级油分离器除掉液态润滑油后进入气体冷却器b，本步骤中一级压缩气体所达到的压力并没有达到需要达到的值，还需要进一步的压缩；
[0029]步骤三、一级压缩气体在气体冷却器b内进行等压降温使得一级压缩气体温度在39.7℃～45.6℃之间(如：39.7℃、42℃、45.6℃)，压力在6.97Mpa～7.56MPa之间(如：6.97Mpa、7.2MPa、7.56MPa)，得到一级压缩降温气体3并送入二级压缩机c；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼顾多温区制热和制冷的二氧化碳跨临界循环方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、进入气液分离器(f)的二氧化碳工质进行气液分离，气液分离后上层的二氧化碳气相工质进入一级压缩机(a)，然后进入步骤二，下层的二氧化碳液相工质进入膨胀机(g)，然后进入步骤七；其中上层的二氧化碳气相工质以及下层的二氧化碳液相工质的温度在5℃
‑
12℃之间，压力在4.05Mpa～4.77Mpa之间；步骤二、二氧化碳气相工质在一级压缩机压缩成温度在46.9℃～52.5℃之间，压力在6.97Mpa～7.56MPa之间的一级压缩气体，然后通过一级油分离器除掉液态润滑油后进入气体冷却器(b)；步骤三、一级压缩气体在气体冷却器内进行等压降温使得一级压缩气体温度在39.7℃～45.6℃之间，压力在6.97Mpa～7.56MPa之间，得到一级压缩降温气体并送入二级压缩机(c)；步骤四、一级压缩降温气体在二级压缩机内进一步压缩成温度在85℃～100℃之间，压力在11.24Mpa～12.35MPa之间的二级压缩气体，然后送入二级气体冷却器(d)；步骤五、进入二级气体冷却器的二级压缩气体进行等压热交换过程，从二级气体冷却器中出来进入喷射器的二氧化碳冷却气体是温度在18℃～25℃，压力在11.24Mpa～12.35MPa的高压中低温的二氧化碳气体；步骤六、进入喷射器(e)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚兆宇，史世鑫，安青松，牛若洺，孙诗语，黄琇琦，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：