一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于制取低于‑180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统，初级制冷单元和次级制冷单元均为采用多种非共沸组元，物理混合为不同的多元混合工质，通过高沸点工质蒸发来实现低沸点工质冷凝，逐级分凝自然复叠结构，初级制冷单元和次级制冷单元通过中间换热器再次复叠来制取所需的超低温度。达到的技术效果为：采用了初、次级两台压缩机各自驱动不同的多元混合工质，逐级分凝，通过高沸点工质蒸发来实现低沸点工质冷凝的自然复叠，同时，初、次级再行复叠来制取最终低于‑180℃的液氮温区的温度，本装置制取的低于‑180℃的温度属于液氮温区，所制取温度显著低于现有市面上所有的机械制冷自复叠制冷技术。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统
本专利技术涉及制冷系统自然复叠式深冷
，具体涉及一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统。
技术介绍
超低温度的制取，广泛应用于超低温环境模拟、油气捕集、冷冻存储、萃取提纯等军工航天、生物医疗、电子化工、金属处理、远洋渔业等行业领域。传统的自复叠制冷系统主要包括压缩机、冷凝器、气液分离器、节流装置、换热器、节流装置、蒸发器；混合制冷剂(一般为二元以上非共沸制冷剂的组合)通过压缩机压缩，形成高温高压的气体；通过冷凝器冷凝，形成气液混合物；气液分离器将该气液混合物成两路分离，一路为液体，另一路为气体；其中一路液体通过节流装置，形成低温低压的气体或气液混合物，该气体或气液混合物与另一路气体经过热交换后，返回到压缩机进口；而该另一路气体经热交换后，温度进一步降低，然后经过节流装置，形成低温低压气体；最后通过蒸发器，温度升高，最终再返回压缩机进口。现有技术中存在的缺陷为：低温制冷系统制冷效果差，经济性差能效低，无法达到理想的制冷效果、无法获取更低温度、无法满足各个行业领域对特定超低温环境的迫切需求等问题。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统，以解决现有技术中低温制冷系统制冷效果差，经济性差能效低，无法达到理想的制冷效果，无法制取更低温度、无法满足各个行业领域对特定超低温环境的迫切需求等问题。本专利技术具有结构简单、可靠性高、寿命长等一系列优势。>为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：根据本专利技术的第一方面，一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统，包括初级制冷单元、次级制冷单元以及中间换热器，所述初级制冷单元和所述次级制冷单元均为采用多种非共沸组元，物理混合为不同的多元混合工质，通过高沸点工质蒸发来实现低沸点工质冷凝，逐级分凝自然复叠结构，所述初级制冷单元和所述次级制冷单元通过所述中间换热器再次复叠来制取所需的超低温度。进一步地，所述初级制冷单元包括初级压缩机、初级冷凝器、多个第一初级换热器、第二初级换热器、多个初级相分离器、多个第一初级节流装置、第二初级节流装置以及第三初级节流装置；所述第一初级换热器设置有供制冷剂进行换热的第一管路和第二管路，所述第二初级换热器设置有供制冷剂进行换热的第三管路和第四管路；所述初级压缩机、所述初级冷凝器、多个所述第一初级换热器的第一管路、所述第二初级换热器的第三管路、所述第二初级节流装置、所述第二初级换热器的第四管路以及多个所述第一初级换热器的第二管路依次围合成换热回路；相邻所述第一初级换热器之间均设置有所述初级相分离器和所述第一初级节流装置，所述第一初级换热器的第一管路的出口和第二管路的入口之间通过所述初级相分离器和所述第一初级节流装置连通；所述第二初级换热器的第三管路还通过所述第三初级节流装置与所述中间换热器连通形成换热回路。进一步地，所述次级制冷单元包括次级压缩机、次级冷凝器、多个第一次级换热器、第二次级换热器、多个次级相分离器、多个第一次级节流装置以及第二次级节流装置；所述第一次级换热器设置有供制冷剂进行换热的第五管路和第六管路，所述中间换热器设置有供制冷剂进行换热的第一中间管路、第二中间管路和第三中间管路，所述第二次级换热器设置有供制冷剂进行换热的第七管路和第八管路；所述次级压缩机、所述次级冷凝器、多个所述第一次级换热器的第五管路、所述中间换热器的第一中间管路、所述第二次级换热器的第七管路、所述第二次级节流装置、所述第二次级换热器的第八管路、所述中间换热器的第二中间管路以及多个所述第一次级换热器的第六管路依次围合成换热回路；相邻所述第一次级换热器之间均设置有所述次级相分离器和所述第一次级节流装置，所述第一次级换热器的第五管路的出口和第六管路的入口之间通过所述次级相分离器和所述第一次级节流装置连通；所述中间换热器的第三中间管路的一端通过所述第三初级节流装置与所述第二初级换热器的第三管路的出口端连通，所述中间换热器的第三中间管路的另一端通过管道与所述第二初级换热器的第四管路的出口端连通。进一步地，还包括第三次级节流装置和蒸发器；所述第二次级换热器的第七管路、所述第三次级节流装置、所述蒸发器以及所述中间换热器的第二中间管路依次为合成换热回路。进一步地，所述初级冷凝器采用水冷方式或风冷方式进行冷凝。进一步地，所述次级冷凝器采用水冷方式或风冷方式进行冷凝。进一步地，所述初级相分离器以及所述次级相分离器均为气液分离器。进一步地，多个所述第一初级换热器呈等间隔矩形阵列排布。进一步地，多个所述第一次级换热器呈等间隔矩形阵列排布。进一步地，所述初级制冷单元和所述次级制冷单元内的换热回路均采用毛细管。本专利技术具有如下优点：通过本专利技术的一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统，采用了初、次级两台压缩机各自驱动采用多种非共沸组元，物理混合为不同的多元混合工质，通过高沸点工质蒸发来实现低沸点工质冷凝，逐级分凝自然复叠结构，同时，初、次级再行复叠来制取最终液氮温区的温度，本装置制取的低于-180℃的温度属于液氮温区，所制取的温度显著低于现有市面上所有的机械制冷自复叠制冷技术。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。图1为本专利技术一些实施例提供的一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统的结构图。图中：1、初级制冷单元，2、次级制冷单元，3、初级压缩机，4、次级压缩机，5、初级冷凝器，6、次级冷凝器，7、第一初级换热器，8、第二初级换热器，9、第一次级换热器，10、中间换热器，11、第二次级换热器，12、初级相分离器，13、第一初级节流装置，14、第二初级节流装置，15、第三初级节流装置，16、次级相分离器，17、第一次级节流装置，18、第二次级节流装置，19、第三次级节流装置，20、蒸发器，21、第一管路，22、第二管路，23、第三管路，24、第四管路，25、第五管路，26、第六管路，27、第一中间管路，28、第二中间管路，29、第三中间管路，30、第七管路，31、第八管路。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统，其特征在于，包括初级制冷单元(1)、次级制冷单元(2)以及中间换热器(10)，所述初级制冷单元(1)和所述次级制冷单元(2)均为采用多种非共沸组元，物理混合为不同的多元混合工质，通过高沸点工质蒸发来实现低沸点工质冷凝，逐级分凝自然复叠结构，所述初级制冷单元(1)和所述次级制冷单元(2)通过所述中间换热器(10)再次复叠来制取所需的超低温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统，其特征在于，包括初级制冷单元(1)、次级制冷单元(2)以及中间换热器(10)，所述初级制冷单元(1)和所述次级制冷单元(2)均为采用多种非共沸组元，物理混合为不同的多元混合工质，通过高沸点工质蒸发来实现低沸点工质冷凝，逐级分凝自然复叠结构，所述初级制冷单元(1)和所述次级制冷单元(2)通过所述中间换热器(10)再次复叠来制取所需的超低温度。


2.根据权利要求1所述的一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统，其特征在于，所述初级制冷单元(1)包括初级压缩机(3)、初级冷凝器(5)、多个第一初级换热器(7)、第二初级换热器(8)、多个初级相分离器(12)、多个第一初级节流装置(13)、第二初级节流装置(14)以及第三初级节流装置(15)；所述第一初级换热器(7)设置有供制冷剂进行换热的第一管路(21)和第二管路(22)，所述第二初级换热器(8)设置有供制冷剂进行换热的第三管路(23)和第四管路(24)；所述初级压缩机(3)、所述初级冷凝器(5)、多个所述第一初级换热器(7)的第一管路(21)、所述第二初级换热器(8)的第三管路(23)、所述第二初级节流装置(14)、所述第二初级换热器(8)的第四管路(24)以及多个所述第一初级换热器(7)的第二管路(22)依次围合成换热回路；相邻所述第一初级换热器(7)之间均设置有所述初级相分离器(12)和所述第一初级节流装置(13)，所述第一初级换热器(7)的第一管路(21)的出口和第二管路(22)的入口之间通过所述初级相分离器(12)和所述第一初级节流装置(13)连通；所述第二初级换热器(8)的第三管路(23)还通过所述第三初级节流装置(15)与所述中间换热器(10)连通形成换热回路。


3.根据权利要求2所述的一种用于制取低于-180℃液氮温区的超低温自复叠制冷系统，其特征在于，所述次级制冷单元(2)包括次级压缩机(4)、次级冷凝器(6)、多个第一次级换热器(9)、第二次级换热器(11)、多个次级相分离器(16)、多个第一次级节流装置(17)以及第二次级节流装置(18)；所述第一次级换热器(9)设置有供制冷剂进行换热的第五管路(25)和第六管路(26)，所述中间换热器(10)设置有供制冷剂进行换热的第一中间管路(27)、第二中间管路(28)和第三中间管路(29)，所述第二次级换热器(11)设置有供制冷剂进行换热的第七管路(30)和第八管路(31)；所述次级压缩机(4)、所述次级冷凝器(6)、多个所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀文，
申请(专利权)人：新沂凯瑞克制冷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32