一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO制造技术

本实用新型专利技术提供了一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO

【技术实现步骤摘要】
一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统
本技术属于制冷制热、热泵
，尤其是涉及一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统。
技术介绍
随着全球变暖、臭氧层被破坏问题日益严重，制冷空调行业需寻求环境友好型制冷剂替代对臭氧层有破坏作用并造成温室效应的HFCs、HCFCs等工质。制冷工质的替代和环保问题自然成为制冷空调行业的关注焦点。其中，自然工质CO2是一种无毒、不可燃、来源丰富、单位容积制冷量大的环境友好型自然工质，因其ODP＝0且GWP极低而受到广泛关注。但由于CO2较低的临界温度(31.1℃)和较高的临界压力(7.38MPa)，使其节流不可逆损失较大，制冷效率较低，通过蒸汽压缩制冷循环对跨临界CO2制冷循环气体冷却器出口的CO2进行冷却的方法称为机械过冷。通过增加过冷度使得节流不可逆损失降低，循环制冷量增加，同时降低CO2循环的运行高压和压缩机排气压力，延长压缩机的使用寿命，提升循环COP。引射器又称喷射泵，主要用于改变流体压力。主流高压流体在喷嘴中等熵膨胀速度增加压力降低，引射卷吸二次流，两股流体在混合室内混合至中间压力，形成引射器出口高压与二次流中压两个不同压力。引射器出口的高压被压缩机吸入，可以有效降低其压比，提高压缩机效率，显著提升循环COP。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统，以克服上述缺陷，CO2气体冷却器出口流体连续进行两次梯级冷却，CO2流体被充分过冷，过冷后的流体进入膨胀机膨胀做功，并为压缩机提供动力，该过程不同于传统节流阀节流降压过程，可大幅度降低了进入CO2蒸发器CO2两相流体的干度，系统的制冷量显著提升，并且极大程度上降低了CO2系统的不可逆损失。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统，包括CO2蒸发器、CO2气体冷却器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器、低温级气液分离器、低温级引射器和冷凝器；所述蒸发器的出口依次连通CO2压缩机、CO2气体冷却器的热媒侧、中温级冷却蒸发器的热媒侧、低温级冷却蒸发器的热媒侧、CO2膨胀机和蒸发器的入口；所述低温级引射器的出口依次连通普通工质压缩机、冷凝器的热媒侧、中温级节流阀、中温级冷却蒸发器的冷媒侧、低温级气液分离器的入口、低温级节流阀、低温级冷却蒸发器的冷媒侧和低温级引射器二次流入口；低温级气液分离器的气体出口连通低温级引射器主流入口；所述冷凝器的冷媒侧连通CO2气体冷却器的冷侧。进一步的，所述蒸发器的下方安装有风机。进一步的，所述的引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统，还包括安装在冷凝器热媒侧与中温级节流阀之间管路上的中温级引射器，以及安装在中温级节流阀与中温级冷却蒸发器的热媒侧之间管路上的中温级气液分离器。需要说明的是，此时，CO2蒸发器、CO2压缩机、CO2气体冷却器以及CO2膨胀机组成了跨临界CO2循环，普通工质压缩机、冷凝器、中温级引射器、低温级引射器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器、中温级气液分离器、低温级气液分离器、中温级节流阀和低温级节流阀构成双引射器增压过冷循环。进一步的，所述中温级引射器的出口连通中温级节流阀，中温级引射器主流入口连通冷凝器的热媒侧；中温级引射器二次流入口连通中温级气液分离器的气体出口。优选的，中温级引射器二次流入口(也即收缩管入口)温度为10～40℃，主流(也即喷嘴进口流体)温度为35～55℃，出口工质温度为30～50℃；中温级节流阀工作温度为30～50℃，中温级气液分离器的工作温度为10～40℃。进一步的，低温级节流阀的工作温度为-10～20℃。进一步的，所述CO2气体冷却器热媒侧、中温级冷却蒸发器的热媒侧、低温级冷却蒸发器热媒侧的换热流体为CO2。进一步的，所述CO2气体冷却器冷媒侧、冷凝器冷媒侧的换热流体为水；冷凝器热媒侧、中温级冷却蒸发器的冷媒侧、低温级冷却蒸发器的冷媒侧的换热工质为纯制冷剂或非共沸混合工质；优选的，纯制冷剂为R1234zeZ、R1234zeE、R1233zdE、R1224ydZ、R1336mzzZ、R365mfc、R1234yf、R245fa中的一种；更优选的，纯制冷剂为R1234yf；优选的，非共沸混合工质为CO2/R1234zeE、CO2/R1234zeZ、CO2/R1234yf、R41/R1234zeE、R41/R1234zeZ、R41/R1234yf、R32/R1234zeE、R32/R1234zeZ、R32/R1234yf中的一种；优选的，非共沸混合工质为R32/R1234zeZ。进一步的，CO2气体冷却器、冷凝器均为套管式换热器或板式换热器；CO2蒸发器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器分别采用翅片管式蒸发器、套管式换热器或板换热器、套管式换热器或板式换热器。进一步的，CO2压缩机吸气压力范围为0.53～4.50MPa，排气压力范围为7.5～14MPa；CO2蒸发器的温度范围为-56～10℃；中温级冷却蒸发器的温度范围为10～40℃；低温级冷却蒸发器的温度范围为-10～20℃；中温级气液分离器的温度范围为10～40℃；低温级气液分离器的工作温度范围为10～40℃；低温级引射器二次流入口(也即收缩管入口)温度为-10～20℃，主流(也即喷嘴进口流体)温度为10～40℃，出口工质温度为5～35℃。本技术还涉及如上所述的引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统在制冷制热、热泵领域的应用。相对于现有技术，本技术所述的一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统具有以下优势：(1)CO2气体冷却器出口流体连续进行两次梯级冷却，CO2流体被充分过冷，过冷后的流体进入膨胀机膨胀做功，并为压缩机提供动力，该过程不同于传统节流阀节流降压过程，可大幅度降低进入CO2蒸发器CO2两相流体的干度，系统的制冷量显著提升，并且极大程度上降低了CO2系统的不可逆损失，可克服由于环境温度过高导致CO2气体冷却器出口流体不能充分冷却的缺点，系统适用于气候炎热和温暖的地区，并且环境温度越高，系统的能效提升优势越显著。(2)中温级气液分离器的设置可使进入中温级冷却蒸发器的流体为饱和液，相对常规的气液两相流体，饱和液在冷却蒸发器各平行管路内的分布更加均匀，减小管路内的摩擦阻力压降，并且冷却蒸发器内工质入口干度为零，管内对流蒸发过程不容易出现干涸蒸发导致的传热恶化，换热系数提升，降低所需换热面积，节省设备制造原材料。(3)中温级引射器的设置使得节流后的气相流体不参与制冷蒸发相变过程，直接通过冷凝器出口的高压流体引射并混合后，压力降至压缩机排气压力和一次节流后的中间压力，使得节流前的压力降低，节流过程的不可逆损失减小。(4)低温级引射器的设置使得经过低温级节流阀后的饱和或过热气的压力得到提升，最终吸入普通工质压缩机入口流体的压力高于低温级冷却蒸发器的蒸发压力，普通工质压缩机的吸气压力提升，压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO

【技术特征摘要】
1.一种引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统，其特征在于：包括CO2蒸发器(1)、CO2气体冷却器(3)、中温级冷却蒸发器(4)、低温级冷却蒸发器(5)、低温级气液分离器(13)、低温级引射器(9)和冷凝器(8)；
所述蒸发器(1)的出口依次连通CO2压缩机(2)、CO2气体冷却器(3)的热媒侧、中温级冷却蒸发器(4)的热媒侧、低温级冷却蒸发器(5)的热媒侧、CO2膨胀机(6)和蒸发器(1)的入口；
所述低温级引射器(9)的出口依次连通普通工质压缩机(7)、冷凝器(8)的热媒侧、中温级节流阀(10)、中温级冷却蒸发器(4)的冷媒侧、低温级气液分离器(13)的入口、低温级节流阀(12)、低温级冷却蒸发器(5)的冷媒侧和低温级引射器(9)二次流入口；低温级气液分离器(13)的气体出口连通低温级引射器(9)主流入口；
所述冷凝器(8)的冷媒侧连通CO2气体冷却器(3)的冷侧。


2.根据权利要求1所述的引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统，其特征在于：所述蒸发器(1)的下方安装有风机(11)。


3.根据权利要求1所述的引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统，其特征在于：还包括安装在冷凝器(8)热媒侧与中温级节流阀(10)之间管路上的中温级引射器(15)，以及安装在中温级节流阀(10)与中温级冷却蒸发器(4)的热媒侧之间管路上的中温级气液分离器(14)。


4.根据权利要求3所述的引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统，其特征在于：所述中温级引射器(15)的出口连通中温级节流阀(10)，中温级引射器(15)主流入口连通冷凝器(8)的热媒侧；中温级引射器(15)二次流入口连通中温级气液分离器(14)的气体出口；中温级引射器(15)二次流入口温度为10～40℃，主流温度为35～55℃，出口工质温度为30～50℃；中温级节流阀(10)工作温度为30～50℃，中温级气液分离器(14)的工作温度为10～40℃；低温级节流阀(12)的工作温度为-10～20℃。


5.根据权利要求1至4任意一项所述的引射器增压过冷膨胀机耦合跨临界CO2系统，其特征在于：所述CO2气体冷却器(3)热媒侧、中温级冷却蒸发器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁玉辉，
申请(专利权)人：中机国能炼化工程有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12