【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制冷系统领域，特别是涉及一种耦合式制冷系统。
技术介绍
1、传统制冷剂由于对臭氧层的破环和引起温室效应而被逐步停止使用，自然工质二氧化碳因其拥有良好的环境友好性(odp＝0,gwp＝1)及传热性重新得到了业界广泛的关注。但在二氧化碳跨临界制冷循环系统中面临着两个问题：一是系统高压侧的压力过高，造成系统运行的不稳定及系统造价的提高，二是制冷循环的效率较低，这使得二氧化碳在国内的应用并不广泛。
2、目前，现有技术提高二氧化碳跨临界制冷循环系统效率的主要有用膨胀机代替节流阀，双级压缩及加入喷射器的二氧化碳制冷系统。而用膨胀剂完全替代节流阀，现有技术很难实现，双级压缩由于需要两个转子的参与成本大大提高，带喷射器的制冷系统运行时噪音较大。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了解决传统二氧化碳制冷机组运行耗能高，排气压力高的问题，本专利技术提出一种耦合式制冷系统，在传统的跨临界二氧化碳制冷系统中增加膨胀机、发电机、耦合副系统。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种耦合式制冷系统，包括气体冷却器、主蒸发器、主压缩机、主节流阀、膨胀机、发电机、冷凝器、副蒸发器、副压缩机和副节流阀，所述气体冷却器依次与膨胀机、主节流阀、主蒸发器、冷凝器及主压缩机相连，并形成闭合回路，所述发电机分别与膨胀机及主压缩机连接，所述冷凝器依次与副节流阀、副蒸发器及副压缩机相连，并形成闭合回路。
3、更进一步地，二氧化碳经膨胀机膨胀对外做功，发电机回收多余的膨胀功
4、更进一步地，从主蒸发器中流出的二氧化碳经冷凝器加热形成一定的过热度，随后进入主压缩机压缩，同时副蒸发器提供额外的制冷量。
5、更进一步地，在主压缩机的驱动下，二氧化碳先后从主蒸发器流出先经冷凝器提供一定的过热度，确保在进入主压缩机前不会出现因夹带液滴对主压缩机产生的液击现象，随后进入主压缩机压缩成高温高压的气态，进一步经气体冷却器冷却降温，再经膨胀机膨胀预节流并对外做功，最后经主节流阀节流降温成液态，最后回到主蒸发器蒸发向环境提供制冷量，完成一个循环。
6、更进一步地，在副压缩机的驱动下，二氧化碳先后从副蒸发器流出进入副压缩机压缩成高温高压的气态，随后经冷凝器对从主蒸发器中流出的二氧化碳进行加热，进一步经副节流阀节流降温成液态，最后回到副蒸发器蒸发向环境提供额外的制冷量，完成一个循环。
7、与现有技术相比，本专利技术所述的一种耦合式制冷系统的有益效果是：
8、(1)本专利技术在传统的跨临界二氧化碳制冷系统中增加膨胀机、发电机和耦合副系统，能够提升制冷系统的运行效率，减少能耗，并降低排气压力，同时加入的小型膨胀机在现有技术下很容易实现，且加入的副系统体积小，运行稳定，节约成本，通过气体冷却器和主节流阀之间的膨胀机进行预节流，降低主蒸发器入口的焓值，同时回收膨胀功用来发电供给主压缩机使用。
9、(2)本专利技术通过加入耦合副系统，为主系统提供额外的制冷量，且给从主蒸发器流出的二氧化碳提供一定的过热度，避免制冷剂液击对主压缩机的影响。该系统中采用小型膨胀机，在技术上更成熟，耦合副系统采用小体积，节约空间及成本，且运行稳定。
10、(3)本专利技术由于副系统的加入，使得系统整体的制冷量增加，同时，膨胀机给气体冷却器出口提供过冷度，也会进一步使得系统制冷量增加。此外，由于系统存在一定的过冷度，因此，系统排气压力也降低，解决了传统二氧化碳制冷机组运行耗能高，排气压力高的问题，加速了天然环保型制冷剂(二氧化碳)替代其它制冷剂的进程，为节能减排提供了有力基础。
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1.一种耦合式制冷系统，其特征在于：包括气体冷却器(1)、主蒸发器(2)、主压缩机(3)、主节流阀(4)、膨胀机(5)、发电机(6)、冷凝器(7)、副蒸发器(8)、副压缩机(9)和副节流阀(10)，所述气体冷却器(1)依次与膨胀机(5)、主节流阀(4)、主蒸发器(2)、冷凝器(7)及主压缩机(3)相连，并形成闭合回路，所述发电机(6)分别与膨胀机(5)及主压缩机(3)连接，所述冷凝器(7)依次与副节流阀(10)、副蒸发器(8)及副压缩机(9)相连，并形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的耦合式制冷系统，其特征在于：二氧化碳经膨胀机(5)膨胀对外做功，发电机(6)回收多余的膨胀功进行发电，随后供给主压缩机(3)使用，减少主压缩机(3)的能耗。
3.根据权利要求1所述的耦合式制冷系统，其特征在于：从主蒸发器(2)中流出的二氧化碳经冷凝器(7)加热形成一定的过热度，随后进入主压缩机(3)压缩，同时副蒸发器(8)提供额外的制冷量。
4.根据权利要求1所述的耦合式制冷系统，其特征在于：在主压缩机(3)的驱动下，二氧化碳先后从主蒸发器(2)流出先经冷凝器
5.根据权利要求4所述的耦合式制冷系统，其特征在于：在副压缩机(9)的驱动下，二氧化碳先后从副蒸发器(8)流出进入副压缩机(9)压缩成高温高压的气态，随后经冷凝器(7)对从主蒸发器(2)中流出的二氧化碳进行加热，进一步经副节流阀(10)节流降温成液态，最后回到副蒸发器(8)蒸发向环境提供额外的制冷量，完成一个循环。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合式制冷系统，其特征在于：包括气体冷却器(1)、主蒸发器(2)、主压缩机(3)、主节流阀(4)、膨胀机(5)、发电机(6)、冷凝器(7)、副蒸发器(8)、副压缩机(9)和副节流阀(10)，所述气体冷却器(1)依次与膨胀机(5)、主节流阀(4)、主蒸发器(2)、冷凝器(7)及主压缩机(3)相连，并形成闭合回路，所述发电机(6)分别与膨胀机(5)及主压缩机(3)连接，所述冷凝器(7)依次与副节流阀(10)、副蒸发器(8)及副压缩机(9)相连，并形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的耦合式制冷系统，其特征在于：二氧化碳经膨胀机(5)膨胀对外做功，发电机(6)回收多余的膨胀功进行发电，随后供给主压缩机(3)使用，减少主压缩机(3)的能耗。
3.根据权利要求1所述的耦合式制冷系统，其特征在于：从主蒸发器(2)中流出的二氧化碳经冷凝器(7)加热形成一定的过热度，随后进入主压缩机(3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦江，孙大汉，徐静，刘泽宽，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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