基于R744的两级压缩式加液系统及加液方法技术方案

本发明专利技术属于R744制冷技术领域，具体涉及一种基于R744的两级压缩式加液系统及加液方法。本发明专利技术的系统包括储液罐，储液罐进口端连通加压管段，储液罐出口端连通充注管段，充注管段的出口连通需充注设备，该加液系统还包括带有第七开关阀V7的返回管段，所述返回管段的进口连通于第六开关阀V6的进口处，返回管段的出口连通储液罐。本发明专利技术通过两级压缩与多级冷却耦合的方式来在线加压液化R744，并依靠人为划分高压气相区和高压液相区来缩减高压气体管路，可大大降低投入成本，使用和维护的风险更得到显著降低。显著降低。显著降低。

【技术实现步骤摘要】
基于R744的两级压缩式加液系统及加液方法


[0001]本专利技术属于R744制冷
，具体涉及一种基于R744的两级压缩式加液系统及加液方法。

技术介绍

[0002]R744是二氧化碳，其无色、无臭、无毒、不可燃、不爆炸，热力性质极佳，是工业领域仅次于水和空气的环保物质。相同的应用工况时，相比于常规的制冷剂，R744具有最高的运行压力。如汽车空调压缩机系统，如果使用制冷剂R134a，常用的工况是
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1℃蒸发，63℃冷凝，对应的蒸发压力为2.82bar，冷凝压力为18.04bar；如果使用制冷剂R410a，常用的工况是
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1℃蒸发，63℃冷凝，对应的蒸发压力为7.73bar，冷凝压力为40.94bar。同样在常用的工况下，制冷剂R744则是
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1℃蒸发，63℃冷凝时，蒸发压力为33.9bar，冷凝压力超过了120bar。
[0003]可见，应用于R744的充注设备，对所有部件和管路的耐压要求很高；尤其是传统的充注设备中，需多个储罐来分装和储存R744，各储罐均需承受极高的工作压力，直接连通各储罐的充注管段也始终承受着极高的工作压力，并且随着被充注设备的位置变动，充注管段还需要走更长的距离，导致高压气体管路很长，投入成本很高。同时，由于这些充注管段和上面的部件会难免经过场所中一些环境温度较高的空间，这时管内的R744会被动加热，导致压力进一步升高。例如某厂区摆放的R744充注设备，充注管段经过了一个运行的空气压缩机旁边，空气压缩机局部的缸体温度可能会达到100℃，此时充注管段被加热的话，原本就高压的充注管段内的压力将会进一步提升，甚至升至150bar左右，导致充注管段容易出现开裂甚至爆炸的风险，亟待解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术的其中一个目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于R744的两级压缩式加液系统，其通过两级压缩与多级冷却耦合的方式来在线加压液化R744，并依靠人为划分高压气相区和高压液相区来缩减高压气体管路，可大大降低投入成本，使用和维护的风险更得到显著降低。本专利技术的另一个目的在于提供一种基于R744的两级压缩式加液系统的加液方法，从而进一步保证操作流程的简洁性和高效性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种基于R744的两级压缩式加液系统，其特征在于：包括储液罐，储液罐进口端连通加压管段，储液罐出口端连通充注管段，充注管段的出口连通需充注设备，其中：
[0007]加压管段包括沿气体流向依序布置的储气罐、第一开关阀V1、冷却器、第一压缩机、第一气冷器、缓冲罐、第二压缩机、第二气冷器及第二开关阀V2；
[0008]充注管段包括沿液体流向依序布置的第三开关阀V3、第四开关阀V4、流量泵、流量调节阀LV、流量计L1及第六开关阀V6；所述充注管段还包括设有第五开关阀V5的旁支管路，第四开关阀V4和流量泵共同与该旁支管路组合构成并联管道；在流量计L1和第六开关阀V6
之间的一段充注管段上设置起到压力及温度测量功能的温压测点；
[0009]该加液系统还包括带有第七开关阀V7的返回管段，所述返回管段的进口连通于第六开关阀V6的进口处，返回管段的出口连通储液罐。
[0010]优选的，该加液系统还包括带有真空泵的抽空管段，所述抽空管段的两端分别布置第八开关阀V8和第九开关阀V9，第八开关阀V8所在端连通于第六开关阀V6出口处，第九开关阀V9所在端连通于第三开关阀V3和第四开关阀V4之间的一段充注管段上。
[0011]优选的，该加液系统还包括换热器，换热器位于并联管道与流量调节阀LV之间的一段充注管段上；换热器、冷却器、第一气冷器及第二气冷器均通过冷却水管道连通恒温水箱；各冷却水管道上均相应设置水泵，冷却器、第一气冷器及第二气冷器所在的冷却水管道上还相应设置有第十一开关阀V11、第十二开关阀V12和第十三开关阀V13，换热器所在的冷却水管道上设置有水温调节器。
[0012]优选的，该加液系统还包括冷却机组，冷却机组通过压力泵及第十开关阀V10连通储液罐的换热盘管。
[0013]优选的，储液罐处设置液位计、安全阀及用于视频监控罐内液体的摄像头。
[0014]优选的，所述流量泵为柱塞泵。
[0015]优选的，所述返回管段上还设置有单向阀CV。
[0016]优选的，一种应用所述的基于R744的两级压缩式加液系统的加液方法，其特征在于包括以下步骤：
[0017]1)、加压过程
[0018]开启加压管段，储气罐中的气态R744首先经第一开关阀V1和冷却器后进入第一压缩机内进行增压，第一压缩机将R744增压至中间压力；之后，R744再进入第一气冷器冷却，冷却后的R744进入缓冲罐，再进入第二压缩机，再经第二压缩机出口的第二气冷器冷却后，R744继续经由第二开关阀V2进入储液罐，完成加压过程；
[0019]2)、抽真空过程：
[0020]将需充注设备连接至第六开关阀V6出口处，打开第八开关阀V8和真空泵，通过抽空管段对需充注设备进行抽真空，达到设定真空要求后，关闭第八开关阀V8和真空泵，打开第六开关阀V6，完成抽真空过程；该过程与加压过程同步或先后进行；
[0021]3)、充注过程
[0022]a)开启充注管段，液态744依序经由第三开关阀V3、第四开关阀V4、流量泵、换热器后到达流量调节阀处，流量调节阀LV调节R744的流量，然后经流量计L1获得流量数值，再经过温压测点获得最终的温度值及压力值后，经由第六开关阀V6进入需充注设备，完成充注过程；
[0023]b)当温压测点处获得的最终的温度值及压力值不满足需充注设备的要求时，关闭第六开关阀V6，开启第七开关阀V7，液态744从返回管段返回储液罐，直至温压测点测得的最终的温度值及压力值满足需充注设备对R744的温度及压力的要求，此时关闭第七开关阀V7，重新开启第六开关阀V6，随后进入下一步骤；
[0024]c)当温压测点测得的最终的压力值满足需充注设备对R744的温度及压力的要求时，关闭第四开关阀V4，打开第五开关阀V5，之后进行步骤a)。
[0025]本专利技术的有益效果在于：
[0026]1)、本专利技术提供了安全可靠的R744加液系统和加液方法，通过两级压缩与多级冷却耦合，解决了R744在环境温度高时，储液罐和整个系统压力过高的难题。
[0027]2)、在加压管段处，本专利技术通过采用双级压缩方式，每台压缩机的运行工作条件较好，压比均不高。整个系统噪音更低，综合寿命和稳定性更好。低压级对吸气的状态要求比较宽泛，对回油设备的要求较低，降低了部分油路设备的成本。同时，双级压缩方式配合后段处的流量泵的组合构造，使得流量泵的功率能够更低，极端工况少，极端流量更小，初投资成本、维护成本都能得到显著降低。同时，本专利技术通过两级压缩与多级冷却耦合的方式来在线加压液化R744，并依靠人为划分高压气相区和高压液相区来缩减高压气体管路，高压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于R744的两级压缩式加液系统，其特征在于：包括储液罐(10)，储液罐(10)进口端连通加压管段(20)，储液罐(10)出口端连通充注管段(30)，充注管段(30)的出口连通需充注设备，其中：加压管段(20)包括沿气体流向依序布置的储气罐(21)、第一开关阀V1、冷却器(22)、第一压缩机(23)、第一气冷器(24)、缓冲罐(25)、第二压缩机(26)、第二气冷器(27)及第二开关阀V2；充注管段(30)包括沿液体流向依序布置的第三开关阀V3、第四开关阀V4、流量泵(31)、流量调节阀LV、流量计L1及第六开关阀V6；所述充注管段(30)还包括设有第五开关阀V5的旁支管路，第四开关阀V4和流量泵(31)共同与该旁支管路组合构成并联管道；在流量计L1和第六开关阀V6之间的一段充注管段上设置起到压力及温度测量功能的温压测点；该加液系统还包括带有第七开关阀V7的返回管段(40)，所述返回管段(40)的进口连通于第六开关阀V6的进口处，返回管段(40)的出口连通储液罐(10)。2.根据权利要求1所述的一种基于R744的两级压缩式加液系统，其特征在于：该加液系统还包括带有真空泵(51)的抽空管段(50)，所述抽空管段(50)的两端分别布置第八开关阀V8和第九开关阀V9，第八开关阀V8所在端连通于第六开关阀V6出口处，第九开关阀V9所在端连通于第三开关阀V3和第四开关阀V4之间的一段充注管段上。3.根据权利要求1所述的一种基于R744的两级压缩式加液系统，其特征在于：该加液系统还包括换热器(32)，换热器(32)位于并联管道与流量调节阀LV之间的一段充注管段上；换热器(32)、冷却器(22)、第一气冷器(24)及第二气冷器(27)均通过冷却水管道连通恒温水箱(60)；各冷却水管道上均相应设置水泵，冷却器(22)、第一气冷器(24)及第二气冷器(27)所在的冷却水管道上还相应设置有第十一开关阀V11、第十二开关阀V12和第十三开关阀V13，换热器(32)所在的冷却水管道上设置有水温调节器(61)。4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于R744的两级压缩式加液系统，其特征在于：该加液系统还包括冷却机组(70)，冷却机组(70)通过压力泵(71)及第十开关阀V10连通储液罐(10)的换热盘管(11)。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀平，商允恒，程立权，王汝金，周全，何骏千，戴琳，
申请(专利权)人：合肥通用环境控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：