一种无霜空气降温除湿系统技术方案

一种无霜空气降温除湿系统，系统包括CO2储液罐、手动阀、回热器、第一恒压阀、降温蒸发器、第二恒压阀、电磁阀、温度分级控制阀组、气动风扇、CO吸附剂、CO2吸附剂和CO2贮存间，液体CO2经前置回热器回收冷量后经两次节流降温，达到蒸发器不结霜和冷量前置回收的目的，温度分级控制阀组分级调节降温除湿系统中CO2流量，从而控制降温蒸发器中的蒸发量，以及控制降温除湿系统制冷量，实现分级调节系统负荷和舱内温度，气动风扇驱动救生舱内空气循环，将舱内环境控制在适宜生存的条件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及制冷及空气调节领域，特别是无电力供应条件下，对极端环境的降温除湿装置及方法，为一种无霜空气降温除湿系统。
技术介绍
近年来国内矿难事故频发，且总是伴随着大大小小的伤亡惨剧，矿工的生命安全得不到保障。根据世界各国对矿井事故的调查，在火灾、爆炸等事故发生现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占事故伤亡人数的一部分，有相当一部分矿工都是因为在矿井透水或火灾、 爆炸后不能及时升井或逃离高温有毒有害气体现场，导致溺水、窒息或中毒死亡的。矿难发生之后，矿井内的通道会因塌方造成堵塞，给救援工作制造难度。而因此进一步导致的井下通风不良、温度逐渐升高以及二氧化碳及有毒有害气体聚集，都时时威胁着被困矿工的生命安全。因此，在矿井下安置无电力驱动的紧急避险设施尤为重要。当矿难发生时，紧急避险设施为无法及时撤离的矿工提供一个安全的密闭空间。此紧急避险救生舱需要能够抵御外部的爆炸冲击、高温烟气，隔绝有毒有害气体；同时，舱体内部还能为被困矿工提供一定的氧气、食物和饮用水，以及各种应急救生工具、药品，同时能够对舱内环境进行降温除湿、 除去CO2以及净化有毒有害气体等空气处理措施，为被困矿工提供生存条件的同时，也最大限度地为救援工作赢得时间。目前采用CO2驱动的制冷降温系统，因CO2节流背压无控制，致使降温蒸发器外表面温度过低而结霜，严重阻碍了系统稳定可靠运行，影响制冷效果，影响热交换，所以必须除霜。现有的除霜方法，一般采用停机进行电热除霜或人工除霜，这两种方法均存在难以接受的的缺陷，如电加热除霜虽然较快，但需要额外的电热来提供加热的热量；人工除霜费时费力；对于救生舱而言，其本身无电力驱动，电加热方式显然不适用于此，并且一旦制冷降温系统停止运行，严重威胁到避难人员的生命安全，因此现有的制冷降温系统对于救生舱而言，如何在无电源、系统要求持续运行的情况下解决结霜是一个必须解决的问题。
技术实现思路
本技术要解决的问题是紧急避险救生舱需要对舱内环境进行降温除湿、除去CO2以及净化有毒有害气体等空气处理，现有CO2驱动的制冷降温系统存在结霜问题，使得制冷降温系统无法稳定可靠运行，而现有的除霜方式不能满足救生舱的应用需求。本技术的技术方案为一种无霜空气降温除湿系统，设置在救生舱内部，包括 CO2储液罐、手动阀、回热器、第一恒压阀、降温蒸发器、第二恒压阀、电磁阀、温度分级控制阀组、气动风扇、CO吸附剂、CO2吸附剂和CO2贮存间，CO2储液罐设置在CO2贮存间内部，液态CO2存储于储液罐中，所述温度分级控制阀组由多个手动阀并联组成；液态CO2依次经手动阀、回热器、第一恒压阀，然后进入降温蒸发器，吸收救生舱内热量，蒸发后的气态CO2经第二恒压阀再输送至回热器中，与由储液罐经手动阀输入的液态CO2在回热器中换热，换热后的气态CO2由电磁阀输入温度分级控制阀组，再输出至气动风扇，驱动气动风扇运转，温度分级控制阀组用于控制气态(X)2流量，降温蒸发器、CO吸附剂和(X)2吸附剂设置在气动风扇的风流方向上，气动风扇驱动救生舱内空气循环，使空气流经降温蒸发器、CO吸附剂和 CO2吸附剂；驱动气动风扇后的(X)2气体输送至(X)2贮存间，再由(X)2贮存间的出口排出救生舱；其中液态(X)2在第一恒压阀中节流至3. 05士0. 05MPa，第二恒压阀对降温蒸发器出口的气态(X)2 二次节流至气动风扇所需的驱动压力。在降温蒸发器的输出口和回热器气态(X)2输出口分别设置有第一安全阀和第二安全阀，第一安全阀与第二恒压阀并联，第二安全阀与电磁阀、温度分级控制阀组、气动风扇并联。本技术针对现有技术的不足，提出一种无霜空气降温除湿系统及其降温除湿方法，用于对矿井等环境的紧急避险救生舱进行降温除湿，液体CO2经前置回热器回收冷量后经两次节流降温，达到蒸发器不结霜和冷量前置回收的目的，使制冷降温系统稳定可靠运行。进一步的，可根据对冷量的需求或者救生舱内温度的高低，通过调节温度分级控制阀组个数，来调节系统管路中(X)2的流量与气动风扇的风量，从而控制蒸发器中的蒸发量，达到分级调节系统负荷和舱内温度的目的，同时将舱内环境控制在适宜生存条件之下，为矿难救援争取更长的时间。本技术的有益效果为1、本技术解决了蒸发器的结霜问题控制一次节流后的液态CO2为 3. 05士0. 05MPa,使(X)2液体在相变时温度在_5°C以上，蒸发外表面温度在0°C以上，接近 0°C，从而根本上避免结霜的发生；二次节流后的气态CO2在回热器中对储液罐出来的液态 CO2进行过冷，实现冷量前置回收，从而增大了单位制冷量，进而充分利用了所储存(X)2的冷量；本技术无霜空气降温除湿系统从根本上避免了制冷系统普遍存在的结霜问题，不需要停机来进行除霜工作，两次节流一方面控制了无霜空气降温除湿系统的制冷温度，避免结霜现象，另一方面使得液态(X)2的冷量彻底完全释放，液态(X)2所释放的冷量总量是一定的，一次性释放容易带来结霜问题，本技术通过恒压阀来恒定系统中CO2的流量，保证系统稳定的进行制冷工作，另外通过回热器实现冷量前置回收，提高了液态(X)2所释放的冷量的利用率；本技术无霜空气降温除湿系统也不是简单的对系统中CO2进行控制，考虑到救生舱的实际需要，无霜空气降温除湿系统的运行应当适应实时环境状态的需要，控制液态(X)2的使用量以使无霜空气降温除湿系统能够工作尽量长的时间，例如人员的数目会影响救生舱中的温度环境，则需要根据避难人员的多少调整降温效果，以免过度降温或降温不足，本技术设置了温度分级控制阀组，只需简单的控制温度分级控制阀组中几个手动阀的开闭，即可对气态CO2的流量进行分级控制，操作便捷，因此本技术无霜空气降温除湿系统的运行是动态的，其中CO2的流量是变化的。本技术在动态运行的系统环境下，适应性控制(X)2的压力，从而避免结霜，同时维持系统稳定运行，使制冷系统在救生舱中的应用满足各种实际条件，本技术是在对用于救生舱制冷降温除湿方式进行综合考虑和权衡设计后得到的结构及其运行方法。2、在系统运行过程中，本技术的控制系统具有多级可调功能根据被救生者对冷量的需求或者救生舱内温度的变化，通过调节温度分级控制阀组，控制系统管路中(X)2 的流量与气动风扇的风量，从而控制降温蒸发器中的蒸发量，达到分级调节系统负荷和舱内温度的目的，并对救生舱内空气实现降温除湿与净化过滤循环；其次，当系统定负荷运行时，舱内温度低于设定温度时，电磁阀即关闭(此电磁阀有蓄电池供电)，使系统停止运行以阻止温度的继续下降，反之舱内温度高于设定温度时电磁阀则开启。上述两项功能可使定量储存的液态CO2制冷剂在保证人生命极限情况下达到最长时间的使用，以维持更长的救援时间。附图说明图1为本技术系统的结构图。图2为CO2制冷系统压_焓图。具体实施方式下面结合实施例说明本技术。1、系统构成如图1所示，本技术系统设置在救生舱内部，包括CO2储液罐1、手动阀2、回热器3、第一恒压阀4、降温蒸发器6、第二恒压阀7、电磁阀10、温度分级控制阀组12、气动风扇13、CO吸附剂14、CO2吸附剂15和CO2贮存间16。CO2储液罐1放置在CO2贮存间16 内部，液态CO2存储于储液罐1中，所述温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙长建，殷岳，李彦军，杜垲，周荣辉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：