CN101280976A - 一种co2/nh3复合式制冷*** - Google Patents

一种co2/nh3复合式制冷*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CO2/NH3复合式制冷***，旨在提供一种通过CO2的载冷循环降低在制冷温度高于节能的临界制冷温度时***能耗的制冷***。由NH3制冷循环***和CO2制冷循环***组成，在CO2制冷循环***的液相CO2贮液器和CO2制冷循环节流装置之间连接有CO2液泵，在CO2液泵的进口与出口之间连接有CO2液泵旁通阀，在CO2制冷压缩机的进口与出口之间连接有CO2制冷压缩机旁通阀。本发明的制冷***在CO2/NH3复叠式制冷***中加入了CO2液泵，并在CO2液泵和CO2制冷压缩机的两端分别连接有旁通阀，在制取制冷温度高于节能的临界制冷温度的冷量时，关闭CO2制冷压缩机，CO2的载冷循环降低能耗，达到节约能源的作用。

Description

一种CO2/NH3复合式制冷***
技术领域
本发明涉及一种制冷***，更具体的说，是涉及一种CO2/NH3复合式制冷***。
背景技术
近年来，由于发现氟利昂类制冷剂对大气臭氧层有破坏作用以及能产生温室效应等环境问题，国际上已达成完全禁用CFC类、逐渐限制使用HCFC类制冷剂的共识。为此，全球的科研工作者也积极研究氟利昂替代技术，其中以研究人工合成类制冷工质为主，但大量的事实表明，许多人工合成的物质，尽管从一开始看对人类是有益的，但随着该物质的大量和长期的使用，就逐步显现出对生态环境的巨大破坏作用。随着世界制冷空调技术的应用和发展，对制冷工质的需求量逐年上升，每年达到数十万吨的消耗量。使用的人工合成类制冷工质的绝大部分将扩散到大气中去，有的物质在大气中存留数百年，有的物质分解后会产生其它副作用或是分解出有害物质，始终对地球的生态环境存在着潜在的危险。
氨与二氧化碳作为自然工质，其臭氧层消耗潜能(ODP)为0，全球变暖潜能(GWP)不大于1，具有良好的热力学性能，价格低廉。在常规的制冷温度范围内(-50℃～10℃)是适用的，他们几乎适宜于制冷空调领域的所有场合，是最具应用前景的自然制冷工质。
但氨具有一定的毒性和可燃性，安全性低，从而限制了它在制冷空调领域中的使用。二氧化碳做为自然工质，无毒，不可燃，也不助燃，在一定程度上能够弥补氨制冷剂的缺陷。CO2/NH3复叠式制冷***能明显降低氨的充注量，同时由于低温级采用CO2，从而可以避免氨与食品、人群等直接接触，降低氨制冷***的危险性，增加***运行的安全性。另外，CO2/NH3复叠式制冷***的氨制冷循环部分可以在生产厂家直接安装，提高焊接质量，可增加***的安全，避免氨的泄露，用户只需要现场安装载冷剂***即可。由于CO2/NH3复叠式制冷***具有上述优越性而得到了广泛的应用。
但CO2/NH3复叠式制冷***与氨单级制冷***相比在制取单位冷砘的冷量时的耗功有一个节能的临界制冷温度(一般为-35℃～-20℃)，当CO2/NH3复叠式制冷***在制冷温度高于该制冷临界温度时，与氨单级制冷***相比，其节能效果并不显著。这主要是因为在CO2/NH3复叠式制冷***中增加了二氧化碳压缩机，从而增加了耗功，降低了***的COP。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种在制冷温度高于节能的临界制冷温度时，关闭CO2制冷压缩机，通过CO2的载冷循环来降低***能耗的CO2/NH3复合式制冷***。
本发明通过下述技术方案实现：
一种CO2/NH3复合式制冷***，由NH3制冷循环***和CO2制冷循环***组成，其特征在于，在CO2制冷循环***中的液相CO2贮液器和CO2节流装置之间连接有CO2液泵，在CO2液泵的进口与出口之间连接有CO2液泵旁通阀，在CO2制冷压缩机的进口与出口之间连接有CO2旁通阀。
其中所述NH3制冷循环***由NH3制冷压缩机、NH3制冷循环冷凝器、NH3节流装置、蒸发式冷凝器依次连接后再与NH3制冷压缩机的进口连接组成。所述CO2制冷循环***由CO2制冷压缩机、上述蒸发式冷凝器、液相CO2贮液器、CO2节流装置、CO2制冷循环蒸发器依次连接后再与CO2制冷压缩机的进口连接组成。
本发明具有下述技术效果：
本发明的CO2/NH3复合式制冷***在CO2/NH3复叠式制冷***中加入了CO2液泵，并在CO2液泵和CO2制冷压缩机的两端分别连接有旁通阀，通过控制两个旁通阀及CO2制冷压缩机的开启和关闭，使得本发明的制冷***在制冷温度高于节能的临界制冷温度时，关闭CO2制冷压缩机，使用CO2的载冷循环降低CO2/NH3复叠式制冷***在制冷温度高于节能的临界制冷温度时的能耗。这样，本发明的CO2/NH3复合式制冷***在任何制冷温度下的能耗都小，达到节约能源的目的。
附图说明
图1为本发明一种CO2/NH3复合式制冷***示意图。
图中：
1.CO2制冷压缩机；2.蒸发式冷凝器；3.NH3制冷压缩机；
4.NH3制冷循环的冷凝器；5.NH3制冷循环节流装置；
6.液相CO2贮液器；7.CO2液泵旁通阀；8.CO2制冷循环节流装置；
9.CO2制冷循环蒸发器；10.CO2液泵；11.CO2压缩机旁通阀。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明详细说明。
图1为本发明一种CO2/NH3复合式制冷***示意图，本发明的CO2/NH3复合式制冷***是在CO2/NH3复叠式制冷***的基础上，在CO2制冷循环***中加入CO2溶液泵来实现的。由NH3制冷循环***和CO2制冷循环***组成，所述NH3制冷循环***由NH3制冷压缩机3、NH3制冷循环冷凝器(高温级)4、NH3制冷循环节流装置5、蒸发式冷凝器2依次连接后再与NH3制冷压缩机的进口连接组成，所述CO2制冷循环***由CO2制冷压缩机1、蒸发式冷凝器2、液相CO2贮液器6、CO2制冷循环节流装置8、CO2制冷循环蒸发器(低温级)9依次连接后再与CO2制冷压缩机的进口连接组成，在CO2制冷循环***中的液相CO2贮液器6和CO2制冷***节流装置8之间连接有CO2液泵10，在CO2液泵10的进口与出口之间连接有CO2液泵旁通阀7，在CO2制冷压缩机1的进口与出口之间连接有CO2旁通阀11。
使用本发明的CO2/NH3复合式制冷***时，首先确定节能的临界制冷温度。当制冷温度大于该节能的临界制冷温度时，关闭CO2制冷压缩机，使用载冷循环。制冷剂氨从NH3制冷压缩机3进入NH3制冷循环冷凝器4，经NH3制冷循环节流装置5，经过蒸发式冷凝器2(即NH3制冷循环的蒸发器)的制冷剂进口进入蒸发式冷凝器2中，然后再经过蒸发式冷凝器2的制冷剂出口、NH3制冷压缩机的进口重新回到NH3制冷压缩机中。而此时，二氧化碳制冷循环的CO2制冷压缩机旁通阀11打开，CO2制冷压缩机1关闭，CO2液泵旁通阀7关闭，CO2液泵打开，从而形成CO2载冷循环，即液相CO2贮液器中的液相CO2在CO2液泵10的作用下，经过CO2制冷循环节流装置8，进入CO2制冷循环蒸发器。此时，CO2制冷循环节流装置的主要作用已不是使CO2变为低温低压的液体，它的主要作用是控制CO2液体的流量。CO2液体在CO2制冷循环蒸发器中与冷却空间内物体进行热交换，同时气化、蒸发带走热负荷。蒸发了的CO2气体经CO2压缩机旁通阀11、蒸发式冷凝器2的载冷剂进口进入蒸发式冷凝器2中，被蒸发式冷凝器2中的制冷剂冷却，再从蒸发式冷凝器2的载冷剂出口重新流入CO2制冷循环的液相CO2贮液器6中，从而开始下一个循环。
当制冷温度低于该节能的临界制冷温度时，打开CO2制冷压缩机，使用CO2/NH3复叠式制冷***。制冷剂氨从NH3制冷压缩机3进入高温级NH3制冷循环冷凝器4，经NH3制冷循环节流装置5，进入高温级的蒸发器，也就是经过蒸发式冷凝器的制冷剂进口进入蒸发式冷凝器2，然后再从蒸发式冷凝器的制冷剂出口重新回到NH3制冷压缩机3。而此时，二氧化碳制冷循环的CO2制冷压缩机旁通阀11关闭，CO2制冷压缩机1打开，CO2液泵旁通阀7打开，CO2液泵关闭，从而形成CO2/NH3复叠式制冷循环，即CO2液体从液相CO2贮液器经CO2液泵旁通阀7及低温级NH3制冷循环节流装置8的节流控制，低温低压的CO2再流入低温级CO2制冷循环蒸发器，在CO2制冷循环蒸发器中与冷却空间内物体进行热交换，同时气化、蒸发带走热负荷。蒸发了的CO2气体被CO2制冷压缩机1压缩变为高温高压的气体，高温高压的CO2经蒸发式冷凝器2的载冷剂进口进入蒸发式冷凝器2中被制冷剂冷凝，从蒸发式冷凝器2的载冷剂出口重新进入液相CO2贮液器6中，从而开始下一个循环。
本发明的CO2/NH3复合式制冷***中通过加入CO2液泵，使CO2/NH3复叠式制冷***在制取制冷温度高于节能的临界制冷温度的冷量时，停开CO2压缩机，达到节能效果。
尽管参照实施例对所公开的涉及一种CO2/NH3复合式制冷***进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的范围之内。

Claims (3)

1、一种CO2/NH3复合式制冷***，由NH3制冷循环***和CO2制冷循环***组成，其特征在于，在CO2制冷循环***中的液相CO2贮液器和CO2制冷循环节流装置之间连接有CO2液泵，在CO2液泵的进口与出口之间连接有CO2液泵旁通阀，在CO2制冷压缩机的进口与出口之间连接有CO2旁通阀。
2、根据权利要求1所述的CO2/NH3复合式制冷***，其特征在于，所述NH3制冷循环***由NH3制冷压缩机、NH3制冷循环冷凝器、NH3制冷循环节流装置、蒸发式冷凝器依次连接后再与NH3制冷压缩机的进口连接组成。
3、根据权利要求2所述的CO2/NH3复合式制冷***，其特征在于，所述CO2制冷循环***由CO2制冷压缩机、所述蒸发式冷凝器、液相CO2贮液器、CO2制冷循环节流装置、CO2制冷循环蒸发器依次连接后再与CO2制冷压缩机的进口连接组成。
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