一种林德循环关键节点温度可调的超低温制冷装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种林德循环关键节点温度可调的超低温制冷装置，包括由第一压缩机、风冷式冷却器、第一套管式换热器、回热器、第一节流装置、蒸发器、第二套管式换热器组成的林德循环制冷系统；由第一套管式换热器、第二压缩机、第一电磁阀、第二电磁阀、第二节流装置、第三节流装置、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、冷凝器、第二套管式换热器组成的辅助调温制冷系统。本发明专利技术由于包含林德制冷循环和辅助调温制冷系统，且林德循环制冷系统与辅助调温制冷系统共用第一套管式换热器及第二套管式换热器，可根据系统运行特点对系统运行工况进行调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超低温制冷
，具体涉及一种利用林德制冷循环和辅助调温制冷系统实现超低温制冷的林德循环关键节点温度可调的超低温制冷装置。
技术介绍
基于逆卡诺制冷原理的普冷(大于-40℃)技术较为简单且已发展较为成熟。随着高新技术的发展，食品、医疗、军工等行业都对特定的低温环境(-40℃～-150℃)有很迫切的需求，如高TC超导材料研究、半导体材料特性研究、计算机芯片冷却、红外探测器及热像系统冷却、生物组织的冷冻干燥、低温医疗、低温冷泵、微型量热计等。获得超低温环境可采用的方法主要有：经典复叠式制冷、混合工质自复叠和基于林德循环的混合工质等温节流制冷三种方法。经典复叠制冷技术理论较为成熟，其可行性已经得到广泛的验证，但是该技术系统较为复杂、硬件较多且成本较高，并不是一种理想的方案。自复叠制冷系统能够实现较低的温度，但系统较为复杂且混合工质不同组分的高效分离不易实现。深冷混合工质节流制冷基本原理为等温节流效应，机组结构较为简单，装置部件可以采用普冷领域的成熟产品集成；不同沸点的纯工质组元构成多元混合物工质，可以实现大温跨范围内的高效制冷；可以在硬件系统不做较大改动的情况下，通过充配不同工质实现不同的制冷温度。制冷效率显著优于其他方式，具有较高的应用潜力。然而，等温节流制冷循环采用混合制冷剂作为循环工质，混合制冷剂工作温度跨度较大，而混合工质的物性随之变化较大，系统不同降温阶段运行特点差别较大，主要表现为：初始降温阶段压缩机排气温度、压力较高；降温阶段后期，压缩机吸气温度可能过低，使系统的运行工况恶化，运行效率急剧降低。因此，针对以上问题设计一种可根据系统运行特点对系统运行工况进行调节，并能提高运行效率的超低温系统，具有重要的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述的技术问题而提供一种利用林德制冷循环和辅助调温制冷系统实现超低温制冷的林德循环关键节点温度可调的超低温制冷装置，以解决混合制冷剂大工作温度跨度下物性随之变化较大所导致的初始降温阶段压缩机排气温度、压力较高，而在降温阶段后期，压缩机吸气温度可能过低的问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种林德循环关键节点温度可调的超低温制冷装置，包括林德循环制冷系统及辅助调温制冷系统，林德循环制冷系统及辅助调温制冷系统共用第一套管式换热器、第二套管式换热器；林德循环制冷系统包括第一压缩机、风冷式冷却器、回热器、第一节流装置及蒸发器：第一压缩机的排气口和吸气口分别与风冷式冷却器的进口和第二套管式换热器的内管出口连接；风冷式冷却器的出口与第一套管式换热器的内管进口相连；第一套管式换热器的内管出口与回热器的一进口连接，回热器的一出口与第一节流装置的一端相连，第一节流装置的另一端与蒸发器的进口相连，蒸发器的出口与回热器的另一进口相连，回热器的另一出口与第二套管式换热器的内管进口相连；辅助调温制冷系统包括第二压缩机、冷凝器、第二节流装置、第三节流装置；第二压缩机的排气口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口管路分为两路分别与第二节流装置的进口和第五电磁阀连接；第二节流装置的出口连接管路分为两路分别与第二电磁阀和第六电磁阀连接，第二电磁阀与第一套管式换热器的外管进口连接，第六电磁阀的出口管路与第五电磁阀的出口管路汇合后与第二套管式换热器的外管进口连接；第一电磁阀的和第三电磁阀的一端分别与第一套管式换热器的外管出口和第二套管式换热器的外管出口连接，另一端汇合后与第二压缩机的吸气口连接；第四电磁阀的一端与第三电磁阀和第二套管式换热器的外管出口间的管路连接，另一端与第三节流装置的进口连接，第三节流装置的出口与第二节流装置的出口管路连接。所述蒸发器设在围护结构中。所述第一节流装置、第二节流装置、第三节流装置为节流阀。本专利技术的林德循环制冷系统与辅助调温制冷系统通过共用第一套管式换热器和第二套管式换热器而连接，通过林德循环制冷系统运行降低蒸发器所在空间的温度，通过辅助调温制冷系统内电磁阀开闭状态的调控及组合，使其以不同功能运行并分别以套管式换热器为冷凝器或蒸发器，依此调节林德循环制冷系统关键节点的温度值。本专利技术利用林德制冷循环和辅助调温制冷系统，可根据系统运行特点对系统运行工况进行调节，并能提高运行效率，表现在：1)林德循环制冷系统初始运行阶段，利用辅助调温制冷系统对运行初始阶段的压缩机排出的气体进行有效降温，提高系统运行的稳定性和运行效率；2)林德循环制冷系统运行时，利用辅助调温制冷系统可以对的压缩机进气的气体进行适当降温，提高系统运行的稳定性和运行效率；3)林德循环制冷系统过程中，利用辅助调温制冷系统可以对压缩机排出的混合工质在进入回热器前气体进行有效降温，改善循环的热力学性能，提高系统的运行效率。附图说明图1是本专利技术的系统结构原理图；图2是本专利技术压缩机排出混合工质预冷运行模式原理图；图3是本专利技术压缩机吸入混合工质预热运行模式原理图；图4是本专利技术混合工质温度综合调节运行模式原理图。具体实施方式下面，结合实例对本专利技术的实质性特点和优势作进一步的说明，但本专利技术并不局限于所列的实施例。如图1～4所示，一种林德循环关键节点温度可调的超低温制冷装置，包括林德循环制冷系统及辅助调温制冷系统，林德循环制冷系统及辅助调温制冷系统共用第一套管式换热器3、第二套管式换热器18；林德循环制冷系统包括第一压缩机1、风冷式冷却器2、回热器4、第一节流装置5、设在围护结构6中的蒸发器7；第一压缩机1的排气口和吸气口分别与风冷式冷却器2的进口和第二套管式换热器18的内管出口连接；风冷式冷却器2的出口与第一套管式换热器3的内管进口相连，第一套管式换热器3的内管出口与回热器4的一进口连接，回热器4的一出口与第一节流装置5的一端相连，第一节流装置5的另一端与蒸发器7的进口相连，蒸发器7的出口与回热器4的另一进口相连，回热器4的另一出口与第二套管式换热器18的内管进口相连；辅助调温制冷系统包括第二压缩机8、第一电磁阀9、第二电磁阀10、第二节流装置11、第三节流装置12、第三电磁阀13、第四电磁阀14、第五电磁阀15、第六电磁阀16、冷凝器17；第二压缩机8的排气口与冷凝器17的进口连接，冷凝器17的出管路分为两路，分别与第二节流装置11的进口和第五电磁阀15连接；第二节流装置11的出口连接管路分为两路，分别与第二电磁阀10和第六电磁阀16连接，第二电磁阀10与第一套管式换热器3的外管进口连接，第六电磁阀16的出口管路与第五电磁阀15出口管路汇合后与第二套管式换热器18的外管进口连接；第一电磁阀9和第三电磁阀13的一端分别与第一套管式换热器3外管出口和第二套管式换热器18外管出口连接，另一端汇合后与第二压缩机8吸气口连接，第四电磁阀14的一端与第三电磁阀13和第二套管式换热器18外管出口间的管路连接，另一端与第三节流装置12的进口连接，第三节流装置12的出口与第二节流装置11的出口管路连接。本专利技术中，林德循环制冷系统与辅助调温制冷系统通过共用第一套管式换热器和第二套管式换热器而连接。其中，所述第一节流装置、第二节流装置、第三节流装置为节流阀。本专利技术的工作原理是：通过林德循环制冷系统运行降低蒸发器所在的围护结构内空间的温度，通过辅助调温制冷系统内电磁阀开闭状态的调控、组合，使其以不同功能运行，并分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种林德循环关键节点温度可调的超低温制冷装置，其特征在于，包括林德循环制冷系统及辅助调温制冷系统，林德循环制冷系统及辅助调温制冷系统共用第一套管式换热器、第二套管式换热器；林德循环制冷系统包括第一压缩机、风冷式冷却器、回热器、第一节流装置及蒸发器：第一压缩机的排气口和吸气口分别与风冷式冷却器的进口和第二套管式换热器的内管出口连接；风冷式冷却器的出口与第一套管式换热器的内管进口相连；第一套管式换热器的内管出口与回热器的一进口连接，回热器的一出口与第一节流装置的一端相连，第一节流装置的另一端与蒸发器的进口相连，蒸发器的出口与回热器的另一进口相连，回热器的另一出口与第二套管式换热器的内管进口相连；辅助调温制冷系统包括第二压缩机、冷凝器、第二节流装置、第三节流装置；第二压缩机的排气口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口管路分为两路分别与第二节流装置的进口和第五电磁阀连接；第二节流装置的出口连接管路分为两路分别与第二电磁阀和第六电磁阀连接，第二电磁阀与第一套管式换热器的外管进口连接，第六电磁阀的出口管路与第五电磁阀的出口管路汇合后与第二套管式换热器的外管进口连接；第一电磁阀的和第三电磁阀的一端分别与第一套管式换热器的外管出口和第二套管式换热器的外管出口连接，另一端汇合后与第二压缩机的吸气口连接；第四电磁阀的一端与第三电磁阀和第二套管式换热器的外管出口间的管路连接，另一端与第三节流装置的进口连接，第三节流装置的出口与第二节流装置的出口管路连接。...

【技术特征摘要】
1.一种林德循环关键节点温度可调的超低温制冷装置，其特征在于，包括林德循环制冷系统及辅助调温制冷系统，林德循环制冷系统及辅助调温制冷系统共用第一套管式换热器、第二套管式换热器；林德循环制冷系统包括第一压缩机、风冷式冷却器、回热器、第一节流装置及蒸发器：第一压缩机的排气口和吸气口分别与风冷式冷却器的进口和第二套管式换热器的内管出口连接；风冷式冷却器的出口与第一套管式换热器的内管进口相连；第一套管式换热器的内管出口与回热器的一进口连接，回热器的一出口与第一节流装置的一端相连，第一节流装置的另一端与蒸发器的进口相连，蒸发器的出口与回热器的另一进口相连，回热器的另一出口与第二套管式换热器的内管进口相连；辅助调温制冷系统包括第二压缩机、冷凝器、第二节流装置、第三节流装置；第二压缩机的排气口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口管路分为两路分别与第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱强，刘昊东，王美霞，刘斌，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12