联合制冷矿用救生舱制冷系统技术方案

一种联合制冷矿用救生舱制冷系统，属救生舱环境控制系统领域。该系统主要包括蓄冰槽、汇流排、二氧化碳钢瓶、电磁阀、初级节流阀、初级换热器、次级节流阀、次级换热器、风机、温度传感器。该救生舱制冷系统采用蓄冰制冷和二氧化碳制冷联合制冷，无外部制冷机组，无需蓄电装置即可实现救生舱内有效的降温减湿，克服了单独采用蓄冰制冷或二氧化碳制冷的缺点，具有体积小、节能环保、工作稳定等突出优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种联合制冷矿用救生舱制冷系统，属救生舱环境控制系统领域。
技术介绍
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。在矿难发生后，给受困人员提供一个紧急避难场所是减少矿难损失的重要措施。遇险人员进入救生舱，由于矿难产生的环境高温以及人员自身的散热以及散湿，要求救生舱能够有调节舱内环境温湿度的空调系统，以保障避险人员的生存。矿用救生舱的制冷系统设计有很多种，目前来看主要有蓄电式和非电式。其中蓄电式系统受到环境温度的限制而制约着其应用范围；非电式系统又主要有相变制冷和气体制冷两种。相变制冷主要以蓄冰制冷为主，其制冷性能稳定且无活动部件，占用舱体空间较小，能够为舱内提供水源补给，但长期使用维护成本高。如专利申请号为201020626220.2的技术专利《一种救生舱用冰蓄冷装置》采用防爆壳体，将制冷机组置于箱内，克服现有技术中蓄冰装置的制冷剂存在放置及易受破坏等问题，专利申请号为201210054183.6的专利技术专利《一种无电式避难硐室或救生舱用蓄冰制冷系统》包括外部的电动制冷机组和内部的蓄冰柜，矿难发生时利用已经由制冷机组对蓄冰柜蓄好的冰实现降温减湿功能等。目前所采用的蓄冰制冷基本上都需外部用电，制冷作用随着蓄冰的减少而减弱。气体制冷性能稳定且可控，设备维护成本低，目前主要采用的冷媒有二氧化碳、氨气和氟利昂等。从理论上分析，氨气单位制冷量大，空间占用小，系统运行压力低，但氨气有毒且气味刺激性大，具有可燃性，直接排放危险性高；氟利昂系统运行压力低，充装密度高，空间占用相对较小，但制冷剂成本较高，温度较高时易分解，且可造成臭氧层破坏及温室效应；二氧化碳制冷剂价格低廉且绿色环保，其高压势能可提供动力保障，直接排放可以扑灭明火，但系统运行压力高，充装密度较低，空间占用大。目前实际应用的矿用救生舱制冷系统中，二氧化碳作为制冷剂使用最为广泛，如专利申请号为201110020347.9的专利技术专利《矿用可移动式救生舱的降温除湿装置》在设备舱放置若干个液态二氧化碳钢瓶，液态二氧化碳作为制冷剂对救生舱进行降温除湿，专利申请号为201010580234.X的专利技术专利《一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统》采用液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统通过管路连接成联合制冷系统的方法实现舱内空气冷却等。这些专利均使用二氧化碳作为制冷剂，具有良好的降温除湿效果，但储存二氧化碳所用的钢瓶需占用较大的舱体空间。鉴于单独采用蓄冰制冷或二氧化碳制冷存在的问题，专利申请号为201020626223.6的技术专利《一种救生舱混合蓄冷装置》采用冰蓄冷与二氧化碳蓄冷结合使用的方法对救生舱内空气降温，冰蓄冷装置外需设有防爆壳体，内部设置的制冷机组需用电。由此可见，现有的制冷技术在矿用救生舱的应用上存在一定问题。
技术实现思路
鉴于矿用救生舱的制冷要求和井下条件的限制，本技术的目的在于提供一种制冷剂体积小，制冷效率高的联合制冷矿用救生舱制冷系统。一种联合制冷矿用救生舱制冷系统，其特征在于:由蓄冰制冷子系统和二氧化碳制冷子系统组成；其中蓄冰制冷子系统包括安装于救生舱顶部的蓄冰槽，蓄冰槽外表面设有翅片；其中二氧化碳制冷子系统依次包括二氧化碳钢瓶、汇流排、电磁阀、初级节流阀、初级换热器、次级节流阀、风机组成；风机的出气口与救生舱舱外相通；上述二氧化碳制冷子系统还包括用于感应舱内空气温度控制电磁阀开启的温度传感器。所述的联合制冷矿用救生舱制冷系统的制冷方法，其特征在于包括以下过程:需冷量小时直接采用蓄冰制冷方式，需冷量大时采用蓄冰制冷方式与二氧化碳制冷方式联合制冷，蓄冰制冷方式失效后单独采用二氧化碳制冷方式；其中蓄冰制冷方式具体过程如下:将储备的相变制冷剂投入蓄冰槽中，蓄冰槽内的水降温结冰，通过其外表面翅片与救生舱内空气的自然对流及辐射换热实现舱内的降温；其中二氧化碳制冷方式具体过程如下:当蓄冰制冷无法满足要求时，布置在舱内的温度传感器感应舱内空气温度控制电磁阀的开启，二氧化碳制冷方式开始工作:二氧化碳钢瓶内的高压常温二氧化碳液体经汇流排和电磁阀，流过初级节流阀后降温降压成为中压低温的二氧化碳液体，经由初级换热器吸收舱内空气热量变成中压常温的二氧化碳气体，随后流经次级节流阀节流为低压低温的二氧化碳气体，由次级换热器再次与舱内空气换热成为低压常温的二氧化碳气体；低压常温的二氧化碳气体驱动风机带动舱内空气与初级换热器和次级换热器换热后排出舱外。所述蓄冰槽为若干个独立蓄冰槽；具体数量和安装位置通过救生舱内流场仿真分析确定。蓄冰制冷性能稳定且无活动部件，蓄冰槽安装在救生舱顶部，不占用舱内人员活动面积，蓄冰槽内的水能够为舱内提供水源补给，蓄冰槽表面可增设翅片以加强空气与蓄冰槽的换热。所述初级节流阀和所述次级节流阀均为毛细管式节流阀，所述初级换热器和所述次级换热器均为毛细管式换热器。采用细管径式节流阀和换热器，具有一定的压降分配与自调节功能。所述的联合制冷矿用救生舱制冷系统，其特征在于:所述初级换热器与所述次级换热器的大小可根据冷量匹配需求确定，使系统工作效率高、合理占用空间。与现有技术相比，本技术的矿用救生舱联合制冷系统优点在于:系统需冷量小时直接采用蓄冰制冷，需冷量大时采用蓄冰制冷与二氧化碳制冷联合制冷，蓄冰制冷失效后单独采用二氧化碳制冷，能较稳定的控制舱内的温度，且延长制冷时间，且整个制冷过程无需外部电力设备或动力设备，系统安全无源。附图说明图1是矿用救生舱联合制冷系统示意图；图1中标号名称:1.蓄冰槽，2.汇流排，3.二氧化碳钢瓶，4.电磁阀，5.初级节流阀，6.初级换热器，7.次级节流阀，8.次级换热器，9.风机，10.温度传感器。具体实施方式根据图1所示，本技术的矿用救生舱联合制冷系统，主要包括蓄冰槽1、汇流排2、二氧化碳钢瓶3、电磁阀4、一级节流阀5、一级换热器6、二级节流阀7、二级换热器8、风机9、温度传感器10等。所述蓄冰槽I安装于救生舱顶部，根据救生舱内流场仿真分析确定蓄冰槽数量和安装位置；所述蓄冰槽I外表面增设翅片，通过自然对流及辐射换热两种方式对救生舱内气体进行降温；所述二氧化碳钢瓶3配置多个，通过汇流排2与电磁阀4连接；所述初级节流阀5和次级节流阀7均为毛细管式节流阀，初级换热器6和次级换热器8均为毛细管式换热器，次级换热器根据需求可小于初级换热器。矿难发生时，人员将储备的相变制冷剂投入蓄冰槽I中，蓄冰槽I内的水降温结冰，通过其外表面及外表面翅片与救生舱内空气的自然对流及辐射换热实现舱内的降温。当蓄冰制冷无法满足要求，布置在舱内的温度传感器10感应舱内空气温度控制电磁阀4的开启，二氧化碳制冷开始工作:二氧化碳钢瓶3内的高压常温二氧化碳液体经汇流排2和电磁阀4，流过初级节流阀5后降温降压成为中压低温的二氧化碳液体，经由初级换热器6吸收舱内空气热量变成中压常温的二氧化碳气体，随后流经次级节流阀7节流为低压低温的二氧化碳气体，由次级换热器8再次与舱内空气换热成为低压常温的二氧化碳气体；低压常温的二氧化碳气体驱动风机9带动舱内空气与初级换热器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合制冷矿用救生舱制冷系统，其特征在于：由蓄冰制冷子系统和二氧化碳制冷子系统组成；其中蓄冰制冷子系统包括安装于救生舱顶部的蓄冰槽（1），蓄冰槽（1）外表面设有翅片；其中二氧化碳制冷子系统依次包括二氧化碳钢瓶（3）、汇流排（2）、电磁阀（4）、初级节流阀（5）、初级换热器（6）、次级节流阀（8）、风机（9）组成；风机的出气口与救生舱舱外相通；上述二氧化碳制冷子系统还包括用于感应舱内空气温度控制电磁阀（4）开启的温度传感器（10）。

【技术特征摘要】
1.一种联合制冷矿用救生舱制冷系统，其特征在于:由蓄冰制冷子系统和二氧化碳制冷子系统组成； 其中蓄冰制冷子系统包括安装于救生舱顶部的蓄冰槽(1)，蓄冰槽(I)外表面设有翅片; 其中二氧化碳制冷子系统依次包括二氧化碳钢瓶(3)、汇流排(2)、电磁阀(4)、初级节流阀(5)、初级换热器(6)、次级节流阀(8)、风机(9)组成；风机的出气口与救生舱舱外相通；上述二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋彦龙，刘娟，刘志丽，
申请(专利权)人：南京玖壹环境科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：