一种二氧化碳冷媒高精度充注系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种二氧化碳冷媒高精度充注系统和方法，包括减压阀，冷却器，冷水机组，流量计，数据采集处理与控制装置等。其特点是：采用冷水机组对来自钢瓶的二氧化碳气体进行冷却降温，通过数据采集处理与控制装置使系统出口的二氧化碳冷媒始终处于液相区，并计算二氧化碳冷媒的充注量。本发明专利技术解决了常规二氧化碳冷媒充注系统因工作在超临界区、密度变化大而导致充注量计量不准确的问题；具有自动化程度高、制冷剂充注精度高等优点。

A high precision filling system and method for carbon dioxide cooling medium

The invention provides a carbon dioxide refrigerant high precision charging system and method, including a reducing valve, a cooler, a chiller, a flowmeter, a data acquisition and processing device and a control device. Its characteristic is that chiller is used to cool and cool the carbon dioxide gas from the cylinder, and the carbon dioxide refrigerant at the outlet of the system is always in the liquid zone through data collection and processing and control device, and the amount of carbon dioxide refrigerant charge is calculated. The invention solves the problem that the conventional carbon dioxide refrigerant charging system causes inaccurate measurement of charging volume due to its super critical area and large density change, and has the advantages of high automation and high accuracy of refrigerant filling.

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳冷媒高精度充注系统和方法
本专利技术涉及制冷
，特别涉及一种二氧化碳冷媒高精度充注系统和方法。
技术介绍
随着环保制冷剂的发展，二氧化碳作为替代制冷剂，越来越得到广泛应用。采用二氧化碳作为制冷剂，它的热力学参数具有的一个显著特点是：其临界点温度(31℃)远低于常规制冷剂的临界点温度(如R134a的临界点温度是101.1℃)，临界点压力(73.6bar)远高于常规制冷剂的临界点压力(如R134a的临界点压力是40.7bar)，如图2所示。当环境温度高于临界点温度31℃时，高压钢瓶内的二氧化碳处于超临界区。在超临界区内，二氧化碳的密度变化非常剧烈而复杂，没有规律；而在低于临界点温度的条件下，二氧化碳的密度变化缓慢而有规律，如图3所示。因此，采用常规的制冷剂充注方法易造成充注量不准确的问题，影响了制冷系统的正常性能，尤其对于小型二氧化碳制冷系统的性能影响更加显著。因此，我们需要一种能够精确控制二氧化碳冷媒充注量的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述缺陷，提供一种能够精确控制二氧化碳冷媒充注量的系统和方法，采用的是液体冷媒充注技术。本专利技术提供了一种二氧化碳冷媒高精度充注的方法，用于二氧化碳制冷系统的制冷剂充注，其特征在于：通过对二氧化碳充注压力和充注温度的协调控制，使二氧化碳始终保持在液相区；其中，当充注压力高于临界压力时，控制充注温度在31℃以下；当充注压力低于临界压力时，控制充注温度使充注的二氧化碳处于液相的过冷区。进一步地，本专利技术提供的一种二氧化碳冷媒高精度充注的方法，还具有这样的特点：即、采集二氧化碳实时的充注压力、充注温度，实时计算充注密度后，结合实时采集的流量计数，计算累计冷媒充注量；当冷媒充注量达到设定值时，自动停止充注。另外，本专利技术还提供了一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，用于二氧化碳制冷系统的制冷剂充注，其特征在于：包括二氧化碳管路子系统、冷冻水子系统和数据采集与控制子系统；其中，上述二氧化碳管路子系统，用于提供二氧化碳进行冷媒充注；上述冷冻水子系统，用于对二氧化碳进行冷却；上述数据采集与控制子系统，用于对二氧化碳管路子系统和冷冻水子系统进行系统中各项参数数据的采集(如：二氧化碳在流经各设备前后的温度和压力等数据)，以及对系统内的各设备进行调节和控制(即、根据设定的调节方案，对各设备功率、频率、制冷效果等进行调节，从而能控制二氧化碳在充注过程中的温度和压力变化)。进一步地，本专利技术提供的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，还具有这样的结构特点：即、上述二氧化碳管路子系统包括依次设置于冷媒管路(该冷媒管路用于输送二氧化碳)上的二氧化碳供给设备、压力控制机构、冷却机构和截止机构；该二氧化碳供给设备一般为二氧化碳钢瓶等能够存储二氧化碳的容器，该二氧化碳供给设备上一般均设有压力表，用量表等用于监控设备内压力和存量的设备；该压力控制机构一般为减压阀等可调节的设备，通过对该设备的调节，可以控制流经的气体或液体的压力或流量；该冷却机构一般为冷水机组，通过冷冻水等方式，对流经的二氧化碳进行冷却；该截止机构一般为截止阀或开关等使管路畅通或关闭的设备，通过对该截止机构的调节可以实现二氧化碳的充注或停止充注。上述冷冻水子系统包括冷却水机构，从冷却水机构流出的冷冻用液体或气体，流经冷却机构后回到冷却水机构中。进一步地，本专利技术提供的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，还具有这样的结构特点：即、上述冷却机构和截止机构之前还设有干燥过滤设备。用于对流经的液体或气体进行干燥和去除杂质的效果。进一步地，本专利技术提供的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，还具有这样的结构特点：即、上述冷冻水子系统还包括液体输送机构；该液体输送机构一般为泵等可以将液体从一个设备输入另一个设备的装置；上述液体输送机构将冷却水机构内的冷冻用液体输送入冷却机构内；上述冷却机构和截止机构之间还设有流量计；该流量计用于统计当前管路中液体的流速和流量等参数；上述流量计的进口处设有压力监测/传感器、以及温度监测/传感器。进一步地，本专利技术提供的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，还具有这样的结构特点：即、上述数据采集与控制子系统与压力监测/传感器、以及温度监测/传感器、流量计、压力控制机构、截止机构、液体输送机构电气连接；上述数据采集与控制子系统通过压力监测/传感器、以及温度监测/传感器获得充注二氧化碳的压力和温度数据，并根据该数据获得充注密度，结合从流量计获得的实时流量计数数据，获得累计充注量；当压力或温度不符合设定范围时，通过调节压力控制机构和/或液体输送机构来调节压力和温度范围；当累计充注量达到设定值时，自动关闭截止机构。进一步地，本专利技术提供的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，还具有这样的结构特点：即、上述的冷冻水子系统采用天然冷源或人工冷源对二氧化碳进行冷却，例如：可以采用深井水、环境空气、冷冻水等其它任何冷源和冷却方式对二氧化碳进行冷却。进一步地，本专利技术提供的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，还具有这样的结构特点：即、上述二氧化碳管路子系统还包括加热装置；上述加热装置设置于二氧化碳供给设备的外表面，用于对二氧化碳供给设备进行加热。该加热装置可以为包裹于二氧化碳供给设备外的电加热或其它加热方式的加热层，当所述二氧化碳钢瓶内冷媒量较少时提高充注压力、补充冷媒蒸发需要的热量。另外，本专利技术提供的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，优选放置于空调房间内，其有利于提高系统运行的稳定性和充注量的精度。此外，在上述方法或系统中，二氧化碳被替换为任一的制冷剂。本专利技术的作用和效果本专利技术采用冷水机组对来自钢瓶的二氧化碳气体进行冷却降温，通过数据采集处理与控制装置使系统出口的二氧化碳冷媒始终处于液相区，并计算二氧化碳冷媒的充注量。根据本专利技术所涉及的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统与方法，因为冷却器和数据采集和控制装置的作用，无论是在高温夏季环境下，还是钢瓶内的二氧化碳压力是在高于临界压力还是低于临界压力下，均能使充注的二氧化碳处于密度变化规律的液相区。通过数据采集和控制装置，结合NIST的制冷剂热物性软件，实现对充注量的高精度控制。解决了常规二氧化碳冷媒充注系统因工作在超临界区、密度变化大而导致充注量计量不准确的问题；具有自动化程度高、制冷剂充注精度高等优点，可推动环保制冷剂二氧化碳的推广应用。附图说明附图1、本实施例涉及的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统和方法的结构示意图；其中，1-二氧化碳钢瓶；2-压力表1；3-减压阀；4-冷却器；5-干燥过滤器；6-压力表2；7-压力传感器；8-温度传感器；9-流量计；10-截止阀；11-水泵；12-冷水机组；13-数据采集处理与控制装置。附图2、二氧化碳的压焓图。附图3、二氧化碳密度随压力、温度的变化曲线图。具体实施例如图1所示，本实施例提供了一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，用于二氧化碳制冷系统的制冷剂充注，包括：二氧化碳管路子系统、冷冻水子系统和数据采集与控制子系统。其中，该二氧化碳管路子系统，用于提供二氧化碳充注冷媒，包含：用于提供高压二氧化碳冷媒的二氧化碳钢瓶(1)，二氧化碳钢瓶(1)出口的冷媒管路上依次连接压力表1(2)、减压阀(3)、冷却器(4)、干燥过滤器(5)、压力表2(6)、流量计(9)、截止阀(10)。该流量计(9)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳冷媒高精度充注的方法，用于二氧化碳制冷系统的制冷剂充注，其特征在于：通过对二氧化碳充注压力和充注温度的协调控制，使二氧化碳始终保持在液相区；其中，当充注压力高于临界压力时，控制充注温度在临界点温度31℃以下；当充注压力低于临界压力时，控制充注温度使充注的二氧化碳处于液相的过冷区。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳冷媒高精度充注的方法，用于二氧化碳制冷系统的制冷剂充注，其特征在于：通过对二氧化碳充注压力和充注温度的协调控制，使二氧化碳始终保持在液相区；其中，当充注压力高于临界压力时，控制充注温度在临界点温度31℃以下；当充注压力低于临界压力时，控制充注温度使充注的二氧化碳处于液相的过冷区。2.如权利要求1所述的一种二氧化碳冷媒高精度充注的方法，其特征在于：采集二氧化碳实时的充注压力、充注温度，实时计算充注密度后，结合实时采集的流量计数，计算累计冷媒充注量；当冷媒充注量达到设定值时，自动停止充注。3.一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，用于二氧化碳制冷系统的制冷剂充注，其特征在于：包括二氧化碳管路子系统、冷冻水子系统和数据采集与控制子系统；其中，上述二氧化碳管路子系统，用于提供二氧化碳进行冷媒充注；上述冷冻水子系统，用于对二氧化碳进行冷却；上述数据采集与控制子系统，用于对二氧化碳管路子系统和冷冻水子系统进行系统中各项参数数据的采集，以及对系统内的各设备进行调节和控制。4.如权利要求3所述的一种二氧化碳冷媒高精度充注系统，其特征在于：所述二氧化碳管路子系统包括依次设置于冷媒管路上的二氧化碳供给设备、压力控制机构、冷却机构和截止机构；所述冷冻水子系统包括冷冻水机构，从冷冻水机构流出的冷冻用液体或气体，流经冷却机构后回到冷冻水机构中。5.如权利要求4所述的一种二氧化碳冷媒...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘业凤，张华，陈曦，祁影霞，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31