一种跨临界二氧化碳制冷装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种跨临界二氧化碳制冷装置，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐，其中：所述膨胀机的增压端连接所述第一压缩机和/或第二压缩机，膨胀端通过管道连接所述蒸发罐；还包括：设置于膨胀机的膨胀端与蒸发罐之间的稳压罐，和设置于蒸发罐与内部回热器低压侧之间的储液罐。本实用新型专利技术的跨临界二氧化碳制冷装置，利用膨胀机回收并输出机械能带动压缩机使其完成压缩，并使用双压缩机来提高超临界二氧化碳的压缩性能和使用双气体冷却器和内部内部回热器对二氧化碳气体进行冷却，以提高二氧化碳的循环能效。

A transcritical carbon dioxide refrigeration device

【技术实现步骤摘要】
一种跨临界二氧化碳制冷装置
本技术涉及制冷
，尤其涉及一种跨临界二氧化碳制冷装置。
技术介绍
现有的制冷剂对环境产生不良影响，主要表现在对臭氧层破坏和产生温室效应。臭氧层破坏和温室效应表现在臭氧含量不断减少和温室气体浓度不断增加，将会对人类居住的环境产生巨大的影响，甚至是严重的后果。而CO2作为一种天然制冷剂是一种安全的选择，在制冷
，由于CO2的优良特性，被认为是CFCs、HCFCs和HFCs最具潜力的长期替代物。由于自然工质CO2以其良好的环保特性、优良的传热特性和相当大的单位容积制冷量等优点，前国际制冷学会主席G.Lorentzen认为二氧化碳是无可取代的制冷工质，并提出跨临界循环理论，指出其可望在汽车空调和热泵领域发挥重要作用。专利WO2004072567A2披露了一种蒸气压缩系统的超临界压力控制，该制冷剂循环经过蒸气压缩系统包括压缩机、气体冷却器、膨胀装置和蒸发器，优选的是二氧化碳用做制冷剂。膨胀装置是从膨胀过程中获取能量的功回收装置，其与冷却流经气体冷却器的制冷剂的流体泵送装置连接。该流体泵送装置以一流率泵送流体以便使其流经气体冷却器，该流率与从膨胀过程获取的能量的量相关，但其存在单级压缩膨胀、能效低、制冷量小的缺陷。专利CN105371516A公开了一种二氧化碳双级冷热联供系统，该系统包括二氧化碳亚临界压缩机、二氧化碳跨临界压缩机、第一油分离器、第一冷凝器、第一膨胀机、第二油分离器、第二冷凝器、第二膨胀机、维持系统、储液罐、第一气液分离器和第二气液分离器，但其存在将较多的能量转化为热量，制冷能效低的缺陷。又如专利CN106196685A公开了一种跨临界二氧化碳制冷系统，其采用一体式膨胀-压缩机、双缸同时压缩以及一次膨胀两次节流的方式，可以使跨临界二氧化碳制冷系统的制冷性能得到提高，以及采用一体式膨胀-压缩机，膨胀机与压缩机通过一根轴连接，膨胀机所回收的膨胀功可以作为压缩机的一部分压缩功，因此减少了压缩机的耗功。但其同样存在单级压缩、压缩前后压差大、能效低以及制冷量小的缺陷。综上，针对现有技术WO2004072567A2、CN105371516A以及CN106196685A中普遍存在制冷能效低、制冷量小的缺陷，开发一种对环境友好且制冷循环效率高的制冷装置是十分必要的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的上述缺陷，提出一种对环境友好、制冷循环效率高且生产成本低的跨临界二氧化碳制冷装置。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：本技术提供一种跨临界二氧化碳制冷装置，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐，其中：所述内部回热器的低压侧通过管道经所述第一压缩机连接所述第一气体冷却器，用于将流过所述内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽初步压缩为亚临界二氧化碳，并通过所述第一气体冷却器进行初步降温；所述第一气体冷却器通过管道依次经所述第二压缩机、第二气体冷却器连接所述内部回热器的高压侧，用于将经初步降温后的亚临界二氧化碳二次压缩为超临界二氧化碳，并通过所述第二气体冷却器进行二次降温；所述第一压缩机压缩机通过管道连接所述气体冷却器，经过所述内部回热器高压侧回热后的高温低压的二氧化碳气体依次经所述压缩机和气体冷却器压缩和冷却为超临界二氧化碳；所述气体冷却器通过管道经所述内部回热器连接所述膨胀机，以将所述超临界二氧化碳经所述内部回热器进一步冷却后由所述膨胀机节流为低温低压的亚临界二氧化碳；所述膨胀机的排气口通过管道连接所述蒸发罐，由所述低温低压态的临界二氧化碳对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却，自身被蒸发为所述高温低压的二氧化碳气体；以及所述蒸发罐通过管道经所述内部回热器的低压侧连接所述第一压缩机，以使所述高温低压的二氧化碳气体吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热蒸汽进入所述第一压缩机进行循环利用。进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，所述膨胀机的输出轴连接所述第一压缩机和/或第二压缩机，所述膨胀机回收二氧化碳的膨胀功，并输出机械能的至所述第一压缩机和/或第二压缩机。进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，还包括：稳压罐，其设置于所述膨胀机的排气口与所述蒸发罐之间的管道上，以平衡进入所述蒸发罐前的所述亚临界二氧化碳的压力和流速。进一步优选地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，还包括：流量计，其设置于所述稳压罐与所述蒸发罐之间的管道上。进一步优选地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，所述膨胀机通过管道经所述稳压罐和流量计连接所述蒸发罐，以将所述超临界二氧化碳节流至低温亚临界。进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，还包括：储液罐，其设置于所述蒸发罐与所述内部回热器低压侧之间的管道上，以分离所述高温低压的二氧化碳气体中的二氧化碳液态和润滑油。进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，所述第一压缩机为离心式制冷压缩机，用于将二氧化碳压缩为亚临界二氧化碳。进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，所述第二压缩机为活塞式制冷压缩机，用于将所述亚临界二氧化碳压缩为超临界二氧化碳。进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，所述第一气体冷却器、第二气体冷却器和蒸发罐上方均布置有散热风扇。进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，所述内部回热器与所述第一压缩机之间的管道上装设有制冷剂泄漏传感器。进一步地，在所述的跨临界二氧化碳制冷装置中，所述取冷剂为水、防冻液、油或空气。本技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：(1)采用二氧化碳为制冷剂，对环境无害，不破坏臭氧层，同时二氧化碳还具有化学稳定性好、不燃、安全、无毒、无嗅以及蒸发潜热大、流动性和传热性能好等优点，且在膨胀吸热时具有较大的降温幅度，是一种理想的制冷剂；(2)利用膨胀机代替节流阀，利用膨胀机回收并输出机械能带动压缩机使其完成压缩，并使用双压缩机来提高超临界二氧化碳的压缩性能和使用双气体冷却器和内部内部回热器对二氧化碳气体进行冷却，以提高二氧化碳的循环能效；(3)在膨胀机后设置稳压罐，膨胀机将经过冷却后的超临界二氧化碳气体节流至低温低压湿饱和蒸汽状态，由稳压罐平稳其压力和流速，保证进入蒸发器内的二氧化碳均匀稳定，且在稳压罐和蒸发器之间连有质量流量计，实时检测和控制进入蒸发器内的二氧化碳的质量和流速；(4)在蒸发器出口配置有储液罐，以防止压缩机液击和便于压缩机回油，也保证了在调节膨胀机时蒸发器不会被蒸干，同时增大了系统内部容积，避免在高环境温度下怠速时系统内的压力过高。附图说明图1为本技术一种跨临界二氧化碳制冷装置的工艺流程图；图2为本技术一种跨临界二氧化碳制冷装置的结构示意图；图3为本技术一种跨临界二氧化碳制冷装置的电控系统结构示意图；图4为本技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐，其中：/n所述内部回热器的低压侧通过管道经所述第一压缩机连接所述第一气体冷却器，用于将流过所述内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽初步压缩为亚临界二氧化碳，并通过所述第一气体冷却器进行初步降温；/n所述第一气体冷却器通过管道依次经所述第二压缩机、第二气体冷却器连接所述内部回热器的高压侧，用于将经初步降温后的亚临界二氧化碳二次压缩为超临界二氧化碳，并通过所述第二气体冷却器进行二次降温；/n所述第一压缩机通过管道连接所述气体冷却器，经过所述内部回热器高压侧回热后的高温低压的二氧化碳气体依次经所述压缩机和气体冷却器压缩和冷却为超临界二氧化碳；/n所述气体冷却器通过管道经所述内部回热器连接所述膨胀机，以将所述超临界二氧化碳经所述内部回热器进一步冷却后由所述膨胀机节流为低温低压的亚临界二氧化碳；/n所述膨胀机的排气口通过管道连接所述蒸发罐，由所述低温低压态的临界二氧化碳对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却，自身被蒸发为所述高温低压的二氧化碳气体；以及/n所述蒸发罐通过管道经所述内部回热器的低压侧连接所述第一压缩机，以使所述高温低压的二氧化碳气体吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热蒸汽进入所述第一压缩机进行循环利用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐，其中：
所述内部回热器的低压侧通过管道经所述第一压缩机连接所述第一气体冷却器，用于将流过所述内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽初步压缩为亚临界二氧化碳，并通过所述第一气体冷却器进行初步降温；
所述第一气体冷却器通过管道依次经所述第二压缩机、第二气体冷却器连接所述内部回热器的高压侧，用于将经初步降温后的亚临界二氧化碳二次压缩为超临界二氧化碳，并通过所述第二气体冷却器进行二次降温；
所述第一压缩机通过管道连接所述气体冷却器，经过所述内部回热器高压侧回热后的高温低压的二氧化碳气体依次经所述压缩机和气体冷却器压缩和冷却为超临界二氧化碳；
所述气体冷却器通过管道经所述内部回热器连接所述膨胀机，以将所述超临界二氧化碳经所述内部回热器进一步冷却后由所述膨胀机节流为低温低压的亚临界二氧化碳；
所述膨胀机的排气口通过管道连接所述蒸发罐，由所述低温低压态的临界二氧化碳对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却，自身被蒸发为所述高温低压的二氧化碳气体；以及
所述蒸发罐通过管道经所述内部回热器的低压侧连接所述第一压缩机，以使所述高温低压的二氧化碳气体吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热蒸汽进入所述第一压缩机进行循环利用。


2.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，所述膨胀机的输出轴连接所述第一压缩机和/或第二压缩机，所述膨胀机回收二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景峰，
申请(专利权)人：上海复璐帝流体技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31