CN103822392A - 一种船用节能自复叠制冷*** - Google Patents

Abstract

一种船用节能自复叠制冷***，包括变频螺杆压缩机、油分离器、缓冲器、冷凝器、气液分离器、喷射器、节流阀、蒸发冷凝器、回热器、蒸发器、流量计、单向电磁阀、膨胀容器、毛细管；压缩机依次与油分离器、缓冲器相连；缓冲器一个出口通过第二单向电磁阀与膨胀容器相连；另一出口依次与冷凝器、气液分离器相连；气液分离器出口的一路液相制冷剂进入喷射器；另一路气相制冷剂分别与第一单向电磁阀、蒸发冷凝器相连。本发明主要解决自复叠***开机初期排气压力大、温度高和高压缩比条件下的节流损失增加等问题，其采用的技术方案是，膨胀容器引导旁通支路并通过毛细管和压缩机进气口相连；喷射器增压可提高压缩机吸气压力，减少压比。

Description

一种船用节能自复叠制冷***

技术领域

本发明属于制冷及低温技术领域，涉及一种船用节能自复叠制冷***，尤其涉及一种带有旁通支路的自复叠喷射式低温制冷***。

背景技术

自复叠式制冷技术是一种采用多元高低沸点不同混合工质的制冷循环技术，制冷***使用单台压缩机，通过自行分离、多级复叠的方法，在高沸点组分和低沸点组分之间实现复叠，获得更低蒸发温度，和传统复叠式制冷装置相比，自复叠式制冷装置具有占用空间小、结构简单、附属部件少、性能可靠等优点。

在自复叠式制冷技术中，随着制冷蒸发温度的降低，压缩机的吸气压力下降，压缩比将升高，这样会引起节流损失和传热不可逆损失增加，造成制冷系数明显下降。此外，有研究表明当环境温度一定时，蒸发温度是影响压缩机压缩比的最主要因素。蒸发温度越低，压缩比越高。另外，因节流阀产生的不可逆损失和在蒸发冷凝器中存在的传热不可逆损失都是不可避免的。

为解决上述技术问题，公开号为CN1963341A的专利文献公开了一种带喷射器的自行复叠式制冷循环***，包括压缩机、冷凝器、气液分离器、蒸发冷凝器、蒸发器、膨胀阀，所述的蒸发冷凝器和蒸发器之间设有喷射器，喷射器的出口与压缩机的入口相连。该装置通过设置喷射器增压，提高了压缩机的吸气压力，降低了压缩比，减少了压缩功；同时提高了蒸发冷凝器工作流体压力与温度。

自复叠制冷***中还有一个主要的缺点：即循环***停机后，混合工质中的低沸点制冷剂，在常温***有限的空间中，均会产生很高的压力，造成启动时压缩机负载升高，极易使压缩机因压力保护而出现反复停机现象；在冷凝温度较高的夏季，这种现象尤为明显，严重影响了装置的正常运行。此外，现有的技术方案，在刚启动时候，由于高温制冷工质还没有完全冷凝成液态，***节流后，产生的冷量较小，使得中低温制冷工质不能瞬时冷凝。因此，一方面未冷凝的中低温制冷工质成为影响高温工质的不凝性气体，造成高温制冷工质冷凝速度变慢，影响***运行初期的降温速度；另一方面，未冷凝的中低温制冷工质以很高的过热度进入压缩机回气口，占用有效排气容积，从而降低了装置性能，增加停机状态到正常运行状态的时间，减慢蒸发器端的降温速度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种船用节能自复叠制冷***，利用带喷射器的旁通支路压力调节的方法，减少了制冷***的压缩比，达到了开机初期快速冷却降温、***容易进入稳定运行状态的效果。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种船用节能自复叠制冷***，包括管路上连接的压缩机、油分离器、冷凝器、气液分离器、第一节流阀、蒸发冷凝器、回热器、第二节流阀、蒸发器、流量计、第一单向电磁阀、第二单向电磁阀、干燥器，其特征在于：所述的油分离器和冷凝器之间设有一缓冲器，气液分离器和蒸发冷凝器之间设有一喷射器，蒸发冷凝器和蒸发器之间设有一回热器，***中旁通支路设有膨胀容器和毛细管，毛细管入口和膨胀容器出口相所述压缩机的出口与油分离器入口相连，油分离器的出口与缓冲器的入口相连；缓冲器的出口分为两路，一路通过第二单向电磁阀和膨胀容器入口相连；另一路和冷凝器入口相连；冷凝器的出口与气液分离器入口相连；气液分离器的出口分为三路，一路气相制冷剂通过第一单向电磁阀与膨胀容器入口相连，膨胀容器的出口通过毛细管与压缩机进气口相连；另一路气相制冷剂直接和蒸发冷凝器入口相连；另一路液相制冷剂作为工作流体直接进入喷射器，引射从回热器来的制冷剂蒸气进入喷射器；喷射器的出口通过第一节流阀和蒸发冷凝器相连；蒸发冷凝器的出口分为两路，一路通过干燥器与压缩机入口相连，另一路与回热器入口相连；回热器出口分为两路，一路首先与第二节流阀连接，然后进入蒸发器，另一路和喷射器入口相连。

所述的压缩机采用螺杆变频压缩机，可以实现无级能量调节，高效节能。

所述的缓冲器采用脉动缓冲器，有效减少制冷剂流速波动的峰值，稳定并降低排气压力，缓解开机初期的冷凝器较大负荷，经过缓冲降压后，如果排气压力仍然高于第二单向电磁阀所设定的压力，一部分气体会通过第二单向电磁阀进入到膨胀容器，从而将排气压力控制在合理的范围内。

所述的喷射器属于常规的液-气型喷射器种类，其工作原理是利用高压高沸点液态制冷剂引射低沸点气态制冷剂，充分减少高沸点组分节流损失，提高压缩机吸气口低沸点组分的吸气压力，减小压缩比。

所述的回热器，可以实现从蒸发冷凝器出来的液态制冷剂再冷却。

所述的膨胀容器，增大了***内部的容积，可以使装置在冷凝温度较高的情况下停机后，使***压力减小，对压缩机的重新启停有一定保护作用，有效解决了现有装置在环境温度较高时难以启动的难题；所述的膨胀容器和毛细管引导的旁通支路，增大了***内部的容积，在***启动初期加快了降温速度，起到了迅速冷却制冷工质的效果。

综合上述特点，本发明所述的一种船用节能自复叠制冷***，通过带喷射器的旁通支路压力调节的方法，有效解决了自复叠制冷***在环境温度较高时难以启动、排气压力大、排气温度高的难题，并减小了***运行中的压缩比，提高了***循环性能，具有运行稳定、节能效果明显的优点，在节能减排的应用上，优势明显。

附图说明：

图1是本发明一种船用节能自复叠制冷***结构示意图，也是本发明的一个具体实施例。

其中：1、螺杆变频压缩机；2、油分离器；3、缓冲器；4、冷凝器；5、气液分离器；6、喷射器；7、第一节流阀；8、蒸发冷凝器；9、回热器；10、第二节流阀；11、蒸发器；12、流量计；13、第一单向电磁阀；14、第二单向电磁阀；15、膨胀容器；16、毛细管；17、干燥器。

具体实施方式：

如图1所示，本发明的一种船用节能自复叠制冷***，包括管路上连接的压缩机1、油分离器2、冷凝器4、气液分离器5、第一节流阀7、蒸发冷凝器8、第二节流阀10、蒸发器11，油分离器2和冷凝器4之间设有一缓冲器3，气液分离器5和蒸发冷凝器8之间设有一喷射器6，蒸发冷凝器8和蒸发器11之间设有一回热器9，装置中旁通支路上还设有膨胀容器15。

所述压缩机1的出口与油分离器2相连，油分离器2的出口与缓冲器3入口相连；缓冲器3出口分两路：一路通过第二单向电磁阀14后与膨胀容器15相连，另一路直接与冷凝器4入口相连；冷凝器4的出口与气液分离器5入口相连；气液分离器5出口分为三路：一路气相制冷剂通过第一单向电磁阀13后与膨胀容器15相连，另一路气相制冷剂直接与蒸发冷凝器8相连，另一路液相制冷剂作为工作流体直接进入喷射器6，引射从回热器9来的制冷剂蒸气进入喷射器6；喷射器6的出口通过第一节流阀7和蒸发冷凝器8相连；蒸发冷凝器8的出口分为两路，一路通过干燥器17和压缩机1入口相连，另一路与回热器9入口相连；回热器9出口分为两路，一路首先与第二节流阀10连接，然后进入蒸发器11，另一路和喷射器6入口相连。

所述的第一单向电磁阀13和第二单向电磁阀14各自设定一个电磁阀通断压力值，当经过缓冲器3稳压后的的气态工质压力仍高于第二单向电磁阀14设定的通断压力值，则第二单向电磁阀14自动打开，一部分气态工质会进入到膨胀容器15内；同理，气液分离器5的气态工质经过流量计12后，当显示的压力高于第一单向电磁阀13所设定的通断压力值时，第一单向电磁阀13自动打开，一部分气态工质进入到膨胀容器15内；经过缓冲和旁通支路调节后的气态工质压力低于第二单向电磁阀14设定的通断压力值，则第二单向电磁阀14自动关闭，缓冲器13全部气态工质会进入到冷凝器4内；同理，气液分离器5的气态工质经过流量计12后，当显示的压力低于第一单向电磁阀13所设定的通断压力值时，第一单向电磁阀13自动关闭，全部气态工质进入到蒸发冷凝器8内。

所述的膨胀容器15出口通过毛细管16接入压缩机1吸气口，可以达到***运行还未稳定时调节***高低压力的目的，在***启动初期加快了降温速度，达到了迅速冷却制冷工质的效果。

所述的喷射器6属于常规的液-气型喷射器种类，具有两个作用：一是利用高压高沸点液态制冷剂引射低沸点气态制冷剂，充分减少高沸点组分节流损失，提高了进入蒸发冷凝器8的工作流体的压力与温度，从而减少了不可逆的热损失；二是提高压缩机吸气口低沸点组分的吸气压力，减小压缩比。

工质的工作流程：非共沸混合物制冷剂蒸气进入螺杆变频压缩机1，被增压后，进入油分离器2，润滑油和混合物制冷剂分离，混合物制冷剂蒸气进入缓冲器3，混合物制冷剂蒸气被缓速降压，如排气压力仍大于第二单向电磁阀14设定的通断压力值，则一部分制冷剂蒸气通过第二单向电磁阀14进入膨胀容器15内，大部分混合物制冷剂蒸气进入冷凝器4，混合物制冷剂蒸气在冷凝器4内放热被冷凝为气液两相混合物，然后进入气液分离器5实现气相和液相的分离，气液分离器5底部流出的是富含高沸点组分的高压液态制冷剂，高压液态制冷剂进入喷射器6，作为工作流体引射来自回热器富含低沸点组分的低压制冷剂蒸气，在喷射器6出口形成较高压力的气液两相混合物制冷剂，混合物制冷剂经第一节流阀7节流降压后，进入蒸发冷凝器8吸热部分汽化，混合物制冷剂再进入气液分离器5内的分凝器进一步精馏低沸点组分，再经过干燥器17后，进入螺杆变频压缩机1吸气口；气液分离器5顶部流出的富含低沸点组分蒸气，如蒸气压力大于第一单向电磁阀13所设定的通断压力值，则一部分蒸气通过第一单向电磁阀13进入膨胀容器15，大部分低沸点组分蒸气流入蒸发冷凝器8被冷凝成液体，经回热器9再冷却后，通过第二节流阀10降压成为低温低压制冷剂，再进入蒸发器11实现低温制冷；蒸发器11出口富含低沸点组分的低压气态制冷剂经回热器9过热后，被引射后实现增压过程。

本发明的运行特点：在***停机时，制冷剂可进入膨胀容器15，以此降低停机压力；当***启动时，当***压力过高，高于第一单向电磁阀13和第二单向电磁阀14所设定的通断值时，此时一部分工质会进入膨胀容器15，而后经过毛细管16缓慢进入螺杆变频压缩机1，达到在***运行还未稳定时调节***压力的目的，使***压力较快下降，缓解了开机初期高压和高温对制冷装置的威胁。同其他常规自复叠式制冷装置相比，本发明增设喷射器6，提高了压缩机吸气压力，降低了压缩比；由于工作流体压力大于被引射蒸气压力，所以降低了工作流体经过节流阀的压降，相应地提高了进入蒸发冷凝器的工作流体压力和温度，从而减小了蒸发冷凝器中的传热温差，减小了不可逆损失。

从以上分析可知，本发明的一种船用节能自复叠制冷***，在改善自复叠式制冷***开机初期排气压力和排气温度过高的问题，以及改善自复叠式制冷***性能方面具有明显优势。

Claims (6)

1.一种船用节能自复叠制冷***，包括管路上连接的压缩机（1）、油分离器（2）、冷凝器（4）、气液分离器（5）、第一节流阀（7）、蒸发冷凝器（8）、第二节流阀（10）、蒸发器（11），其特征在于，所述的油分离器（2）和冷凝器（4）之间设有一缓冲器（3），气液分离器（5）和蒸发冷凝器（8）之间设有一喷射器（6），蒸发冷凝器（8）和蒸发器（11）之间设有一回热器（9），***中旁通支路设有膨胀容器（15）和毛细管（16），毛细管（16）入口和膨胀容器（15）出口相连，毛细管（16）出口和干燥器（17）入口相连；

所述压缩机（1）的出口与油分离器（2）相连，油分离器（2）的出口与缓冲器（3）入口相连；缓冲器（3）出口分两路：一路通过第二单向电磁阀（14）后与膨胀容器（15）相连，另一路直接与冷凝器（4）入口相连；冷凝器（4）的出口与气液分离器（5）入口相连；气液分离器（5）出口分为三路：一路气相制冷剂通过第一单向电磁阀（13）后与膨胀容器（15）相连，另一路气相制冷剂直接与蒸发冷凝器（8）相连，另一路液相制冷剂作为工作流体直接进入喷射器（6），引射从回热器（9）来的制冷剂蒸气进入喷射器（6）；喷射器（6）的出口通过第一节流阀（7）和蒸发冷凝器（8）相连；蒸发冷凝器（8）的出口分为两路，一路通过干燥器（17）和压缩机（1）入口相连，另一路与回热器（9）入口相连；回热器（9）出口分为两路，一路首先与第二节流阀（10）连接，然后进入蒸发器（11），另一路和喷射器（6）入口相连。

2.根据权利要求1所述的一种船用节能自复叠制冷***，其特征在于，所述的压缩机（1）是变频螺杆压缩机。

3.根据权利要求1所述的一种船用节能自复叠制冷***，其特征在于，所述的缓冲器（3）是脉动缓冲器。

4.根据权利要求1所述的一种船用节能自复叠制冷***，其特征在于，所述的气液分离器（5）底部流出的液态制冷剂进入喷射器（6），作为工作流体引射来自回热器（9）中富含低沸点组分的制冷剂蒸气。

5.根据权利要求1所述的一种船用节能自复叠制冷***，其特征在于，所述的回热器（9）实现从蒸发冷凝器（8）出来的液态制冷剂再冷却。

6.根据权利要求1所述的一种船用节能自复叠制冷***，其特征在于，所述的第一单向电磁阀（13）和第二单向电磁阀（14）为单向自控安全阀。

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