一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，具体涉及制冷技术领域，所述冷凝蒸发换热系统设置第一换热器、第二换热器、节流膨胀部件，应用在复叠制冷系统或相变换热载冷系统时，所述高温级制冷系统中冷凝状态的制冷剂在第二换热器内部过冷，经节流膨胀部件节流膨胀后进入第一换热器蒸发制冷，与对侧低温级制冷系统或相变换热载冷系统换热，包含未蒸发制冷剂的回气进入第二换热器，在第二换热器获得一定过热度后再进入高温级的制冷循环。该系统降低了冷凝端的换热温差并简化了高温级制冷系统，同时解决了换热器末端必须的过热度导致的换热温差较大且不稳定的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统
本技术涉及一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，具体涉及高温级制冷系统中的冷凝蒸发换热系统，属于制冷

技术介绍
近些年来，环境友好型自然制冷剂二氧化碳在商业制冷领域得到越来越广泛的关注，鉴于二氧化碳制冷系统相对较高的压力，处于系统安全和节能的考虑，冷冻冷藏系统中一般采用二氧化碳亚临界制冷系统，该系统通常采用复叠形式或载冷形式实现。在二氧化碳亚临界制冷系统中，低温级使用二氧化碳制冷剂或载冷剂，高温级采用氨或氟利昂等其它制冷剂制冷较为常见，供液方式多采用重力和泵供液，此供液方式使高温级制冷系统复杂、制冷剂灌注量多，优点是冷凝蒸发器的换热温差可控制到很小；当高温级制冷系统采用直接膨胀供液系统时，可使高温级制冷系统简单、制冷剂灌注量少，但缺点是过热度导致冷凝蒸发器的换热温差大，往往很难保证高温级制冷系统的制冷剂为两相流状态，影响换热温差。为了降低冷凝端的换热温差，避免直接膨胀供液系统在冷凝蒸发器内完全蒸发，换热器末端出现过热度导致的换热温差不稳定，减少高温级制冷系统中制冷剂的充注量，简化高温级制冷系统，制冷研发人员急需开发一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统。
技术实现思路
（一）解决的技术问题本技术的目的是提供一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，一方面降低了冷凝端的换热温差，避免直接膨胀供液系统在冷凝蒸发器内完全蒸发，换热器末端出现过热度导致的换热温差不稳定的技术问题；另一方面解决了高温级制冷系统结构复杂的技术问题。当然，同时解决了高温级制冷系统制冷剂充注量大，不可控因素较多的技术问题。（二）技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，包括：第二换热器、节流膨胀部件、第一换热器，所述第二换热器位于高温级制冷系统一侧，用于高温高压侧蒸发器供液的过冷和低温低压侧包含未蒸发制冷剂的蒸发器回气的过热；所述节流膨胀部件位于高温级制冷系统一侧，将第二换热器过冷后的高温高压侧制冷剂节流膨胀；所述第一换热器位于高温级制冷系统和低温级制冷系统之间，用于高温级制冷系统的蒸发与低温级制冷系统的冷凝之间的换热，高温级制冷系统的高温高压侧制冷剂经节流膨胀部件节流膨胀，进入第一换热器蒸发后与对侧低温级制冷系统的冷凝端换热，通过调节流入第一换热器的制冷剂流量，使制冷剂在第一换热器内蒸发后的回气包含未蒸发制冷剂，不发生过热，从而减少第一换热器内冷凝与蒸发两侧的换热温差。所述节流膨胀部件是制冷系统中重要的自动控制部件，通过接收第一换热器出口制冷剂过热度的变化，改变阀门的开启度，调节流入第一换热器的制冷剂流量，使得制冷剂流量始终与第一换热器的负荷相匹配，减少压缩机液击的可能。所述第一换热器是复叠制冷系统或者相变换热载冷系统中关键的换热器，具体为冷凝蒸发器，用于高温级制冷系统的蒸发与低温级制冷系统（或相变换热载冷系统）的冷凝之间的换热，利用高温级制冷系统的冷量来冷凝低温级制冷系统压缩机排出的气体，既是高温级制冷系统的蒸发器，又是低温级制冷系统的冷凝器。所述第二换热器具体是回热器，利用第一换热器高温侧排出的制冷剂蒸汽来过冷要通过节流膨胀部件进入第一换热器的高压制冷剂液体，这样使进入压缩机蒸汽进行了有效过热，防止压缩机吸气带液，同样使得高压侧制冷剂液体过冷，减少节流损失。所述复叠制冷系统或相变换热载冷系统中低温级制冷系统采用二氧化碳亚临界条件下运行。所述第二换热器可用于低温低压侧包含未蒸发制冷剂的蒸发器回气的过热，所述未蒸发制冷剂存在的一定比例根据实际使用的冷负荷确定具体数据。优选地，所述第一换热器采用板式换热器、壳管式换热器、壳板式换热器中的一种。在二氧化碳亚临界制冷系统中，现有技术多使用壳管式换热器，使制冷系统以重力供液为主，存在换热温差大，制冷剂充注量大，制冷效率低，能耗高等技术问题。当第一换热器采用板式换热器时，制冷系统以采用泵供液为主，解决了系统复杂，制冷剂充注量大，不可控因素较多的技术问题。优选地，所述高温级制冷系统的制冷剂通过第一进液管进入第二换热器内部进行过冷，经节流膨胀部件节流膨胀后由第二进液管进入第一换热器蒸发制冷。优选地，所述高温级制冷系统的制冷剂在第一换热器蒸发制冷后的回气包含未蒸发制冷剂液体，不发生过热，并且经第一回气管进入第二换热器，与另一侧高温级制冷系统的制冷剂液体换热后完全蒸发成过热状态的制冷剂蒸气，再经第二回气管回到压缩机吸气端完成制冷循环。优选地，所述节流膨胀部件为外平衡式热力膨胀阀，所述外平衡式热力膨胀阀连接有平衡管和感温包，所述平衡管连接在第一回气管管段或者第二回气管管段，所述感温包采集第一回气管或者第二回气管内部的温度，根据感温包信号控制外平衡式热力膨胀阀流量，使第一换热器中的高温级制冷剂始终保持两相流换热状态。所述外平衡式热力膨胀阀设有一个外平衡管，将第一换热器出口的压力直接引入阀内，充分考虑了第一换热器的阻力损失，适用于制冷剂流量变化大、第一换热器侧阻力大的系统。优选地，所述节流膨胀部件为内平衡式热力膨胀阀，所述内平衡式热力膨胀阀连接有感温包，所述感温包采集第一回气管或者第二回气管内部的温度，根据感温包信号控制内平衡式热力膨胀阀流量，使第一换热器中的高温级制冷剂始终保持两相流换热状态。所述内平衡式热力膨胀阀直接将节流后制冷剂的压力作为蒸发压力，结构简单适用于第一换热器阻力比较小的系统。优选地，所述节流膨胀部件为电子膨胀阀，所述电子膨胀阀连接有传感器，所述传感器采集第一回气管或者第二回气管内部的温度和/或压力，根据信号控制电子膨胀阀流量，使第一换热器中的高温级制冷剂始终保持两相流换热状态。所述电子膨胀阀利用温度传感器或压力传感器的感受到第一换热器出口制冷剂过热度的变化，产生电信号来控制阀门的开启度，调节流入第一换热器的制冷剂流量，使得制冷剂流量始终与第一换热器的负荷相匹配，减少压缩机液击的可能性。（三）有益效果根据本技术提供一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，该系统采用直接膨胀供液系统，使高温级制冷系统简单、制冷剂灌注量少；系统降低了冷凝端的换热温差，避免直接膨胀供液系统在冷凝蒸发器内完全蒸发，换热器末端出现过热度导致的换热温差不稳定的技术问题。在优选的实施例中，所述节流膨胀部件采用多种形式，如：外平衡式热力膨胀阀、内平衡式热力膨胀阀、电子膨胀阀等，根据第一换热器出口制冷剂过热度的变化，产生信号控制阀门的流量，调节流入第一换热器的制冷剂流量，使得制冷剂流量始终与第一换热器的负荷相匹配，减少压缩机液击的可能性。附图说明图1示出本技术第一实施例应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统的工作原理示意图；图2示出本技术第二实施例应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，包括：/n第二换热器（21），所述第二换热器（21）位于高温级制冷系统一侧，用于高温高压侧蒸发器供液的过冷和低温低压侧包含未蒸发制冷剂的蒸发器回气的过热；/n节流膨胀部件（3），所述节流膨胀部件（3）位于高温级制冷系统一侧，将第二换热器（21）过冷后的高温高压侧制冷剂节流膨胀；/n第一换热器（1），所述第一换热器（1）位于高温级制冷系统和低温级制冷系统之间，用于高温级制冷系统的蒸发与低温级制冷系统的冷凝之间的换热，高温级制冷系统的高温高压侧制冷剂经节流膨胀部件（3）节流膨胀，进入第一换热器（1）蒸发后与对侧低温级制冷系统的冷凝端换热，通过调节流入第一换热器（1）的制冷剂流量，使制冷剂在第一换热器（1）内蒸发后的回气包含未蒸发制冷剂，不发生过热，从而减少第一换热器（1）内冷凝与蒸发两侧的换热温差。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，包括：
第二换热器（21），所述第二换热器（21）位于高温级制冷系统一侧，用于高温高压侧蒸发器供液的过冷和低温低压侧包含未蒸发制冷剂的蒸发器回气的过热；
节流膨胀部件（3），所述节流膨胀部件（3）位于高温级制冷系统一侧，将第二换热器（21）过冷后的高温高压侧制冷剂节流膨胀；
第一换热器（1），所述第一换热器（1）位于高温级制冷系统和低温级制冷系统之间，用于高温级制冷系统的蒸发与低温级制冷系统的冷凝之间的换热，高温级制冷系统的高温高压侧制冷剂经节流膨胀部件（3）节流膨胀，进入第一换热器（1）蒸发后与对侧低温级制冷系统的冷凝端换热，通过调节流入第一换热器（1）的制冷剂流量，使制冷剂在第一换热器（1）内蒸发后的回气包含未蒸发制冷剂，不发生过热，从而减少第一换热器（1）内冷凝与蒸发两侧的换热温差。


2.根据权利要求1所述的应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，其特征在于，所述第一换热器（1）采用板式换热器（11）、壳管式换热器、壳板式换热器中的一种。


3.根据权利要求1所述的应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，其特征在于，所述高温级制冷系统的制冷剂通过第一进液管（52）进入第二换热器（21）内部进行过冷，经节流膨胀部件（3）节流膨胀后由第二进液管（42）进入第一换热器（1）蒸发制冷。


4.根据权利要求1所述的应用在复叠制冷系统/相变换热载冷系统中的两段式冷凝蒸发换热系统，其特征在于，所述高温级制冷系统的制冷剂在第一换热器（1）蒸发制冷后的回气包含未蒸发制冷剂，不发生过热，并且经...

【专利技术属性】
技术研发人员：马进，岳治强，王静，刘海波，
申请(专利权)人：马进，中集冷链发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11