水冷式内复叠制冷系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水冷式内复叠制冷系统，旨在提供一种采用水冷凝方式，制冷效率高，系统平衡时间短，运行稳定，结构简单的水冷式内复叠制冷系统。包括压缩机、水冷却系统、水冷冷凝器、汽液分离器及其内的水冷却器、冷凝蒸发器及其内的高沸点工质蒸发器、保温箱体及其内的低沸点工质蒸发器、第一回热器和第二回热器，所述水冷冷凝器和汽液分离器内的水冷却器分别与所述水冷却系统连接。由于采用了水冷凝方式，在汽液分离器中采用水冷却器冷凝高沸点工质蒸汽，水冷却器中的水和冷凝器共用一套水系统，从而提高了高沸点工质的利用效率，亦即提高了整体系统的能效比。而且结构简单、系统平衡时间短，能很好的实现制冷系统控制。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种内复叠制冷系统，更具体的说，是涉及一种水冷冷凝器和汽液分离器中采用了水冷凝方式的内复叠制冷系统。
技术介绍
内复叠制冷系统(auto-cascade refrigeration)在能源、航天、军工、生物、医药、食品、材料等行业中有着非常好的的应用前景。该技术制作的制冷机基于KLEEMENKO循环原理，采用非共沸混合工质作制冷剂，整套系统只使用一台压缩机，用高沸点工质的蒸发冷凝低沸点工质，低沸点工质的蒸发获得冷量。对于双工质系统可获得-50℃～-80℃的低温。该系统由于设备少，成本低得到了广泛的应用。但目前在该系统的汽液分离器中由于采用高沸点工质蒸发来冷凝高沸点工质蒸汽的方法，高沸点工质的利用效率较低，整个系统的能效比较低。而且，由于高沸点工质和低沸点工质的分离技术的影响，使得低沸点工质中含有一定比例的高沸点工质，产生低沸点工质蒸发温度的漂移，造成系统稳定性差。专利公开号为CN1363815A，专利技术名称为《深度制冷装置》的专利文献公开了一种采用精馏装置分离技术有效地分离高、低沸点工质的制冷装置，其分离效率虽然提高，但由于高沸点工质进入精馏装置和冷凝蒸发器的蒸发温度不同，按照该系统循环，会使得在高沸点工质进入精馏装置和冷凝蒸发器的分配上很难控制，且用节流后的高沸点工质经汽液分离器上部冷凝高沸点工质蒸汽后再进入冷凝蒸发器冷凝低沸点工质，势必会造成低沸点工质在汽液分离器中提前被冷凝下来，导致系统平衡时间长，能效比较低，很难实现技术的产品化和工业化。另外，实验表明，在高沸点工质中含有很少比例的低沸点工质对系统的影响很小，但低沸点工质中含有很少比例的高沸点工质会产生低沸点工质蒸发温度的漂移，造成系统稳定性差。因此在精馏塔中对高沸点工质的加热以提高高沸点工质纯度的意义不大，该装置的系统稳定性较低，而且高沸点工质的利用效率较低，整个系统的能效比较低。专利公开号为CN1677014A，专利技术名称为《混合工质内复叠制冷系统》的专利文献公开了一种用高沸点工质在冷凝蒸发器和汽液分离器中采用不同蒸发温度达到分别冷凝低沸点工质和高沸点工质的目的，以达到缩短系统平衡时间、减少系统能耗的内复叠制冷系统。但由于采用风冷凝方式，会增加混合工质在风冷式冷凝器的两相流动中的阻力，系统冷凝压力会相对提高，造成压缩比增加。且在汽液分离器内高沸点工质蒸发器出口与冷凝蒸发器内高沸点工质蒸发器出口之间管接有蒸发压力调节阀平衡系统回气压力，加大了系统的不可逆损失，而且系统结构较复杂。
技术实现思路
本技术是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种采用水冷凝方式冷凝高沸点工质蒸汽，以实现混合工质内复叠制冷系统的较好循环方式，更好地实现系统控制，制冷效率高，系统平衡时间短，运行稳定，且便于实现产品化，结构简单的水冷式内复叠制冷系统。本技术通过下述技术方案实现一种水冷式内复叠制冷系统，其特征在于，包括压缩机、水冷却系统、水冷冷凝器、汽液分离器及其内的水冷却器、冷凝蒸发器及其内的高沸点工质蒸发器、保温箱体及其内的低沸点工质蒸发器、第一回热器和第二回热器，所述水冷冷凝器和汽液分离器内的水冷却器分别与所述水冷却系统连接；所述压缩机的出口与所述水冷冷凝器的入口连接，所述水冷冷凝器的出口连接到汽液分离器的中部，所述汽液分离器顶部的气体出口与所述冷凝蒸发器顶部的气体入口连接；所述汽液分离器底部的液体出口依次与第二回热器、电磁阀、高沸点工质节流元件、高沸点工质蒸发器的入口连接，所述冷凝蒸发器底部的液体出口依次与第一回热器、电磁阀、低沸点工质节流元件、低沸点工质蒸发器的入口连接，所述低沸点工质蒸发器的出口依次与第一回热器、第二回热器连接；所述高沸点工质蒸发器的出口与第二回热器的低沸点工质出口通过管道并联后连接到压缩机的入口。所述节流元件为一段毛细管、手动或自动的阀门、孔板型减压装置中的一种或几种的组合。一种水冷式内复叠制冷系统，其特征在于，包括压缩机、水冷却系统、汽液分离器及其内的第一水冷却器和第二冷却器、冷凝蒸发器及其内的高沸点工质蒸发器、保温箱体及其内的低沸点工质蒸发器、第一回热器和第二回热器，所述汽液分离器内的第一水冷却器和第二冷却器分别与所述水冷却系统连接；所述压缩机的出口连接到汽液分离器的中部，所述汽液分离器顶部的气体出口与所述冷凝蒸发器顶部的气体入口连接；所述汽液分离器底部的液体出口依次与第二回热器、电磁阀、高沸点工质节流元件、高沸点工质蒸发器的入口连接，所述冷凝蒸发器底部的液体出口依次与第一回热器、电磁阀、低沸点工质节流元件、低沸点工质蒸发器的入口连接，所述低沸点工质蒸发器的出口依次与第一回热器、第二回热器连接；所述高沸点工质蒸发器的出口与第二回热器的低沸点工质出口通过管道并联后连接到压缩机的入口。所述节流元件为一段毛细管、手动或自动的阀门、孔板型减压装置中的一种或几种的组合。本技术具有下述技术效果1.本技术水冷式混合工质内复叠制冷系统由于采用了水冷凝方式，在汽液分离器中采用水冷却器冷凝高沸点工质蒸汽，水冷却器中的水和冷凝器共用一套水系统，从而提高了高沸点工质的利用效率，亦即提高了整体系统的能效比。2.在汽液分离器中采用冷却水冷凝高沸点工质蒸汽，因而使得蒸汽压缩内复叠系统更趋于合理化，能有效控制高沸点工质的纯度和蒸发温度，同时提高低沸点工质的纯度，降低低沸点工质蒸发时的温度漂移，增加了系统整体稳定性。而且，本技术的制冷系统结构简单、系统平衡时间短，能很好的实现制冷系统控制。3.本技术的制冷系统中使用的压缩机为普通的用油润滑的制冷压缩机，压缩比小于10。本技术的制冷系统中不需要低温压缩机，而且润滑油也是普通润滑油，或者说对润滑油的使用也没有限制，因此不但可降低制冷系统生产成本，也可以降低制冷系统使用成本，方便使用，便于推广。附图说明图1为本技术水冷冷凝器和水冷却器共用一套水系统的水冷式内复叠制冷系统的结构示意图；图2为本技术位于汽液分离器中的两个水冷却器共用一套水系统的水冷式内复叠制冷系统的结构示意图。图中1-压缩机、2-水冷冷凝器、3-汽液分离器、4-水冷却器、4-1-第一水冷却器、4-2-第二水冷却器、5-高沸点工质蒸发器、7-电磁阀、8-高沸点工质节流元件、9-电磁阀、10-低沸点工质节流元件、11-保温箱体、12-低沸点工质蒸发器、13-第一回热器、14-第二回热器、15-水冷却系统。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术详细说明。图1为本技术水冷冷凝器和水冷却器共用一套水系统的水冷式内复叠制冷系统的结构示意图，包括压缩机1、水冷却系统15、水冷冷凝器2、汽液分离器3及其内的水冷却器4、冷凝蒸发器6及其内的高沸点工质蒸发器5、保温箱体11及其内的低沸点工质蒸发器12、第一回热器13和第二回热器14，水冷冷凝器2和汽液分离器内的水冷却器4分别与水冷却系统15连接，这样，水冷冷凝器2和汽液分离器内的水冷却器4公用一套水冷却系统。压缩机1的出口与水冷冷凝器2的入口连接，水冷冷凝器2的出口连接到汽液分离器3的中部，汽液分离器3顶部的气体出口与冷凝蒸发器6顶部的气体入口连接。汽液分离器3底部的液体出口依次与第二回热器14、电磁阀7、高沸点工质节流元件8、高沸点工质蒸发器5的入口连接，冷凝蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水冷式内复叠制冷系统，其特征在于，包括压缩机、水冷却系统、水冷冷凝器、汽液分离器及其内的水冷却器、冷凝蒸发器及其内的高沸点工质蒸发器、保温箱体及其内的低沸点工质蒸发器、第一回热器和第二回热器，所述水冷冷凝器和汽液分离器内的水冷却器分别与所述水冷却系统连接；所述压缩机的出口与所述水冷冷凝器的入口连接，所述水冷冷凝器的出口连接到汽液分离器的中部，所述汽液分离器顶部的气体出口与所述冷凝蒸发器顶部的气体入口连接；所述汽液分离器底部的液体出口依次与第二回热器、电磁阀、高沸点工质节流元件、高沸点工质蒸发器的入口连接，所述冷凝蒸发器底部的液体出口依次与第一回热器、电磁阀、低沸点工质节流元件、低沸点工质蒸发器的入口连接，所述低沸点工质蒸发器的出口依次与第一回热器、第二回热器连接；所述高沸点工质蒸发器的出口与第二回热器的低沸点工质出口通过管道并联后连接到压缩机的入口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永安，陆佩强，严雷，
申请(专利权)人：天津商学院，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]