一种基于CO制造技术

本发明专利技术公开了一种基于CO

【技术实现步骤摘要】
一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固-气流态干冰的系统
本专利技术属于制冷
，特别涉及一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固-气流态干冰的系统。
技术介绍
干冰是CO2的固态形式，其常压下温度为-78.5℃，汽化潜热为573kJ/kg，1kg干冰变为25℃时的CO2气体能吸收653kJ的热量；相比之下，1kg的液氮(-196℃)变为25℃的氮气吸收的热量为411kJ，仅为干冰的60％。可见干冰释冷量大，再加上其常压下迅速升华，且安全无毒，因而被广泛应用于冷冻行业。目前干冰行业的制备主要以高压CO2液体为原料；CO2液体从储罐中排出，经节流阀节流后形成固-气两相状态，气相直接排入环境，而固相在冰模中收集；当冰模充满时，液压装置将疏松的CO2雪花状固体压实、形成干冰，并通过模具形成所需的形状排出。干冰用于冷冻用途是，一般是将干冰固体铺洒在被冷却对象表面，从而利用干冰的汽化过程吸收被冷却对象的热量。干冰的制备和利用过程简单、可靠，但仍存在四个方面的缺点：一是原料为CO2液体，需要在上游进行CO2气体液化环节，增加了成本；二是干冰制备过程需频繁更换液体CO2储罐，无法实现连续生产及应用；三是干冰用于冷冻时，主要以静态升华为主，不具备流动性，不利于冷量的控制和均匀化分布；四是原料无法回收利用，浪费较多且对环境不利。因此，需要提出一种固-气流态干冰制备系统，能克服上述缺点，实现干冰的低成本、持续生产，且具备流动性、原料可回收等特点。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于CO2复叠制冷两次节流持续制备固-气流态干冰的系统，目的是改进现有技术方案的不足，提高干冰生产经济性、生产持续性、产品流动性和环境友好性。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固-气流态干冰的系统，由高温级制冷回路和低温级制冷回路构成,其中低温级制冷回路中包括两次节流结构；所述的高温级制冷回路包括冷凝蒸发器，冷凝蒸发器高温级出口依次与气液分离器、压缩机、油分离器、冷凝器、贮液罐、干燥过滤器、膨胀阀连接，膨胀阀出口与冷凝蒸发器高温级入口连接，组成高温级制冷回路；所述的低温级制冷回路包括冷凝蒸发器，冷凝蒸发器低温级出口依次与干燥过滤器、一次节流阀、气液分离器、二次节流阀、蒸发器、气固分离器、压缩机、油分离器连接，油分离器出口与冷凝蒸发器低温级入口连接，组成低温级制冷回路；所述的高温级制冷回路和低温级制冷回路通过冷凝蒸发器相耦合，冷凝蒸发器采用套管式或板式；所述的两次节流结构包括：一次节流阀出口与气液分离器入口连接，气液分离器气管与压缩机吸气管连接，气液分离器液管与二次节流阀连接；所述的高温级制冷回路还包括温度传感器，温度传感器设置在冷凝蒸发器中部；温度传感器动态控制膨胀阀开度及压缩机转速，从而将冷凝蒸发器高温级冷凝温度控制在-20～-10℃区间内；所述的两次节流结构中还包括两个温度传感器，分别设置在一次节流阀和二次节流阀出口，从而将一次节流阀出口温度控制在-30～-20℃区间内；二次节流阀出口温度控制在-75～-65℃区间内；所述的低温级制冷回路中，蒸发器采用丝管式，蒸发器盘管折叠成搁架形状，被冷却物品可放置在蒸发器上，与蒸发器直接接触；所述的低温级制冷回路中，蒸发器采用丝管式，蒸发器盘管内壁缠绕低功率电热丝，在被冷却物品量较少或热负荷不够时提供热量，防止蒸发器内干冰沉积，影响流动性；所述的低温级制冷回路中，蒸发器采用丝管式，蒸发器盘管内壁进行光滑处理，以降低气-固流态干冰流动阻力，防止蒸发器内干冰沉积，影响流动性；所述的低温级制冷回路中，蒸发器入口管段采用渐扩管形式，即内径沿流动方向逐渐增大，防止入口管段干冰沉积，影响流动性；所述的低温级制冷回路中，气固分离器内部粘贴低功率电热丝，对分离出的固态干冰提供热量，使其升华成气相后进入压缩机压缩；所述的低温级制冷回路采用制冷剂为CO2；所述的高温级制冷回路采用的制冷剂为无机化合物、氟利昂、烷烃类环烷烃及其卤代物，以及链烯烃及其卤代物中的一种或者两种以上的混合物；所述的高温级制冷回路和低温级制冷回路各自全封闭，所有外部管路均粘贴保温棉。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：本专利技术最终制备产品为固-气流态干冰，相比于传统的固态干冰，固-气流态干冰流动性较好，因而其制冷量能精准控制和均匀化分布；本专利技术只需初期在低温级制冷回路中充注少量CO2原料气，即可用于制备固-气流态干冰产品，而无需在上游空分厂商环节购买液态CO2，从而降低了成本；传统干冰制备方法需频繁更换液体CO2储罐，因而无法实现持续制备干冰产品；本专利技术因为高温级和低温级均是闭式制冷回路，能实现持续制备固-气流态干冰产品；本专利技术在低温级制冷回路中制备的固-气流态干冰产品，在封闭的蒸发器中释放冷量后，产生的CO2气体又重新回到压缩机，进入系统循环利用，因而节约原料，并且对环境友好；本专利技术通过在高温级制冷回路中对冷凝蒸发器进行精确温控，以及在两级节流中对一次节流阀和二次节流阀开度进行精确控制，保证了固-气流态干冰生产稳定可靠性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；其中：1.冷凝蒸发器，2.温度传感器，3.气液分离器，4.压缩机，5.油分离器，6.冷凝器，7.贮液罐，8.干燥过滤器，9.膨胀阀，10.贮液罐，11.干燥过滤器，12.一次节流阀，13.气液分离器，14.二次节流阀，15.温度传感器，16.温度传感器，17.蒸发器，18.蒸发器入口段，19.气固分离器，20.压缩机，21.油分离器。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施过程进行详细阐述，但本专利技术不限于该实施例。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，结合搭建的系统详细说明具体的细节：如图1所示，本专利技术提出了一种基于CO2复叠制冷两次节流持续制备固-气流态干冰的系统，实现固-气流态干冰产品的低成本、持续生产、高流动性和环保减排的制备技术，包括：高温级制冷回路：冷凝蒸发器1高温级出口依次与气液分离器3、压缩机4、油分离器5、冷凝器6、贮液罐7、干燥过滤器8、膨胀阀9连接，膨胀阀9出口与冷凝蒸发器1高温级入口连接，组成高温级制冷回路；低温级制冷回路：冷凝蒸发器1低温级出口依次与贮液罐10、干燥过滤器11、一次节流阀12、气液分离器13、二次节流阀14、蒸发器17、气固分离器19、压缩机20、油分离器21连接，油分离器21出口与冷凝蒸发器1低温级入口连接，组成低温级制冷回路；高温级制冷回路和低温级制冷回路通过冷凝蒸发器1相耦合；两次节流结构：一次节流阀12出口与气液分离器13入口连接，气液分离器13气管与压缩机20吸气管连接，气液分离器13液管与二次节流阀14连接，组成两次节流结构；高温级制冷回路采用的制冷剂为无机化合物、氟利昂、烷烃类环烷烃及其卤代物，以及链烯烃及其卤代物中的一种或者两种以上的混合物；气液两相制冷剂在冷凝蒸发器1中蒸发，经气液分离器3分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CO

【技术特征摘要】
1.一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固-气流态干冰的系统，其特征在于：由高温级制冷回路和低温级制冷回路构成，其中低温级制冷回路中包括两次节流结构；所述的高温级制冷回路包括冷凝蒸发器(1)，冷凝蒸发器(1)高温级出口依次与气液分离器(3)、压缩机(4)、油分离器(5)、冷凝器(6)、贮液罐(7)、干燥过滤器(8)、膨胀阀(9)连接，膨胀阀(9)出口与冷凝蒸发器(1)高温级入口连接，组成高温级制冷回路；
所述的低温级制冷回路包括冷凝蒸发器(1)，冷凝蒸发器(1)低温级出口依次与贮液罐(10)、干燥过滤器(11)、一次节流阀(12)、气液分离器(13)、二次节流阀(14)、蒸发器(17)、气固分离器(19)、压缩机(20)、油分离器(21)连接，油分离器(21)出口与冷凝蒸发器(1)低温级入口连接，组成低温级制冷回路；
所述的高温级制冷回路和低温级制冷回路通过冷凝蒸发器(1)相耦合；
所述的两次节流结构包括：一次节流阀(12)出口与气液分离器(13)入口连接，气液分离器(13)气管与压缩机(20)吸气管连接，气液分离器(13)液管与二次节流阀(14)连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固-气流态干冰的系统，其特征在于：所述的高温级制冷回路还包括温度传感器(2)，温度传感器设置在冷凝蒸发器(1)中部；温度传感器(2)动态控制膨胀阀(9)开度及压缩机(4)转速，从而将冷凝蒸发器(1)高温级冷凝温度控制在-20～-10℃区间内。


3.根据权利要求1所述的一种基于CO2复叠制冷两次节流制备固-气流态干冰的系统，其特征在于：所述的两次节流结构中还包括温度传感器(15)和(16)，其中温度传感器(15)设置在一次节流阀(12)出口，控制一次节流阀(12)开度，从而将一次节流阀(12)出口温度控制在-30～-20℃区间内；温度传感器(16)设置在二次节流阀(14)出口，从而将二次节流阀(12)出口温度控制在-75～-65℃区间内。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵日晶，位兴华，乔琳，黄东，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61