CN207487169U - 复合制冷*** - Google Patents

Abstract

本实用新型属于制冷技术领域，具体公开了一种对制冷剂及设备的材质要求不高的复合制冷***。该复合制冷***，包括气体压缩机、冷却器、气体干燥设备、节流装置、水蒸发制冷器和换热器；气体压缩机的排汽口与冷却器的进汽口相连，冷却器的出汽口与气体干燥设备的进汽口相连，气体干燥设备的出气口与节流装置的进气口相连，节流装置的出气口与水蒸发制冷器上的干燥气体进口相连，水蒸发制冷器上的冷冻水出口与换热器的冷却介质入口相连。该复合制冷***对工作介质和制冷介质的要求不高，并且其是利用制冷介质与工作介质进行湿热交换制冷，对于密封性的要求不高，***内压力也不高，因此对设备的材质要也求不高。

Description

复合制冷***

技术领域

本实用新型属于制冷技术领域，具体涉及一种复合制冷***。

背景技术

目前，现有的制冷***主要包括压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置四个基本部件，这四个部件通过管道循环连接形成的制冷剂循环。压缩机通过吸气管从蒸发器内吸入低温低压的气态制冷剂，气态制冷剂经压缩机压缩为高温高压的气态制冷剂后通过排气管进入冷凝器，高温高压的气态制冷剂在冷凝器中与冷却介质(水或空气等)进行热交换，冷凝为低温高压的液态制冷剂，液态制冷剂经节流装置膨胀节流为低温低压的液体制冷剂后，再次进入蒸发器中吸热蒸发为低温低压的气态制冷剂并进入压缩机中进行下一循环，利用液体制冷剂蒸发吸热的原理从而达到循环制冷的目的。

在现有的制冷***中，制冷剂需要经过“蒸发→压缩→冷凝→节流→蒸发”这样的循环过程；可见，现有的制冷***对所使用的制冷剂的要求较高，而且整个***内部压力很高，需要具有良好的密封性，因此对于零、部件的材质要求也较高，生产成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种对制冷剂及设备的材质要求不高的复合制冷***。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：复合制冷***，包括气体压缩机、冷却器、气体干燥设备、节流装置、水蒸发制冷器和换热器；

所述水蒸发制冷器的内部设有气液共存容腔，水蒸发制冷器上设有分别与气液共存容腔相通的干燥气体进口、湿润气体出口和冷冻水出口；

所述气体压缩机的排汽口与冷却器的进汽口相连，所述冷却器的出汽口与气体干燥设备的进汽口相连，所述气体干燥设备的出气口与节流装置的进气口相连，所述节流装置的出气口与水蒸发制冷器上的干燥气体进口相连，所述水蒸发制冷器上的冷冻水出口与换热器的冷却介质入口相连。

进一步的是，所述冷却器为空冷器或水冷器，所述节流装置为膨胀机、膨胀阀、节流阀或毛细管。

进一步的是，所述水蒸发制冷器上还设有与气液共存容腔相通的补水管。

进一步的是，所述水蒸发制冷器上还设有与气液共存容腔相通的补气管。

进一步的是，该复合制冷***还包括载冷介质输送设备，所述载冷介质输送设备的出口与换热器的热交换入口相连。

进一步的是，所述气体干燥设备包括液态水分离器和气态水分离器；

所述冷却器的出汽口与液态水分离器的进汽口相连，所述液态水分离器的出气口与气态水分离器的进气口相连，所述气态水分离器的出气口与节流装置的进气口相连；

所述液态水分离器能够将进入其内的工作介质中的液态水分离出去；

所述气态水分离器能够将进入其内的工作介质中的水蒸气分离出去。

进一步的是，所述液态水分离器和气态水分离器均为纳米膜过滤器。

进一步的是，该复合制冷***还包括水蒸气冷却器和集水器，所述水蒸发制冷器上还设有与气液共存容腔相通的冷却进水口；

所述液态水分离器的排水口与集水器的进水口相连，所述气态水分离器的水蒸气排出口与水蒸气冷却器的进气口相连，所述水蒸气冷却器的出水口与集水器的进水口相连，所述集水器的出水口与水蒸发制冷器上的冷却进水口相连。

进一步的是，所述水蒸发制冷器上的湿润气体出口与气体压缩机的吸气口相连。

进一步的是，该复合制冷***还包括循环水泵；

所述换热器的冷却介质出口与循环水泵的进水口相连，所述循环水泵的出水口与集水器的进水口相连。

本实用新型的有益效果是：该复合制冷***对于在工作过程需要用到的介质要求不高，可采用空气、氮气等作为工作介质，可采用水、盐水、有机化合物水溶液等作为制冷介质，另外可采用空气、氮气、水、盐水、有机化合物水溶液等作为载冷介质；常态的工作介质经气体压缩机吸入并压缩为高温高压状态而后进入冷却器，高温高压的工作介质在冷却器中进行热交换冷却为低温高压状态的工作介质而后进入气体干燥设备，经气体干燥设备干燥后的低温高压工作介质进入节流装置中膨胀节流为低温低压状态的干燥工作介质，最后低温低压状态的干燥工作介质进入水蒸发制冷器的气液共存容腔，该气液共存容腔中预先装有作为制冷介质的水、盐水或有机化合物水溶液等，水与低温低压状态的干燥工作介质之间能够进行热湿交换，即一小部分水蒸发吸热，从而其余部分水因失去热量变成低温冷冻水，低温冷冻水由水蒸发制冷器上的冷冻水出口流入换热器中进行换热制冷，而因水蒸发后变得湿润的工作介质从水蒸发制冷器上的湿润气体出口排出；整个制冷过程中，该复合制冷***对于密封性的要求不高，***内压力也不高，因此对设备的材质要也求不高，故使用普通材料制作即可，能够减少有色金属的使用，成本较低；而且，所使用的介质主要为空气和水等天然材料，不会造成温室效应及臭氧层破坏；另外，因为水的汽化潜热为2500kj/kg，远大于现有的制冷剂，因此该复合制冷***还具有节能减排的效果。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型的另一种实施方式的结构示意图；

图中标记为：气体压缩机100、冷却器200、气体干燥设备300、液态水分离器310、气态水分离器320、水蒸气冷却器321、节流装置400、水蒸发制冷器500、干燥气体进口501、湿润气体出口502、冷却进水口503、冷冻水出口504、补气管505、补水管506、集水器520、换热器600、载冷介质输送设备700、循环水泵800。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，复合制冷***，包括气体压缩机100、冷却器200、气体干燥设备300、节流装置400、水蒸发制冷器500和换热器600；

水蒸发制冷器500的内部设有气液共存容腔，水蒸发制冷器500上设有分别与气液共存容腔相通的干燥气体进口501、湿润气体出口502和冷冻水出口504；

气体压缩机100的排汽口与冷却器200的进汽口相连，冷却器200的出汽口与气体干燥设备300的进汽口相连，气体干燥设备300的出气口与节流装置400的进气口相连，节流装置400的出气口与水蒸发制冷器500上的干燥气体进口501相连，水蒸发制冷器500上的冷冻水出口504与换热器600的冷却介质入口相连。

该复合制冷***制冷过程中需要用到三种介质，其中一种为工作介质，工作介质为气体，通常可采用空气、氮气等作为工作介质；另一种为制冷介质，制冷介质需要具有能够与低温低压状态的干燥工作介质进行热湿交换的能力，通常采用水、盐水、有机化合物水溶液等作为制冷介质，制冷介质一般装在水蒸发制冷器的气液共存容腔中；另外在换热器600与外界或用户进行热交换的载冷介质，通常可选用空气、氮气、水、盐水、有机化合物水溶液等。

气体压缩机100主要用于将工作介质压缩为高温高压状态，并将之由排汽口送入冷却器200中；气体压缩机100可通过吸气口直接从外界吸入空气作为工作介质，若从外界吸入空气，通常需要在气体压缩机100的吸气口上设置空气过滤器，过滤进入气体压缩机100的空气；气体压缩机100也可通过吸气口与水蒸发制冷器500上的湿润气体出口502相连，从水蒸发制冷器500的气液共存容腔中吸入湿润的工作介质进行循环。

冷却器200主要用于使高温高压的工作介质与水或空气进行热交换，使之冷却至环境温度变为低温高压状态的工作介质；冷却器200优选为空冷器或水冷器。

气体干燥设备300主要用于除去工作介质中的水和水蒸气，其可以为多种，例如：内部装有固体或液体干燥剂的干燥装置，又例如：内部装有过滤膜的物理干燥装置。

节流装置400主要用于将干燥后的低温高压工作介质膨胀节流为低温低压状态的干燥工作介质，以便于低温低压状态的干燥工作介质与制冷介质进行热湿交换。节流装置400优选为膨胀机、膨胀阀、节流阀或毛细管等。

水蒸发制冷器500主要用于低温低压状态的干燥工作介质与制冷介质进行热湿交换，以降低制冷介质的温度；水蒸发制冷器500的主体通常为一个存储容器，其可以开口式的，也可以是密闭式的，当然为了保证制冷介质与工作介质的热湿交换交换效果，水蒸发制冷器500的主体优选为密闭式容器；为了保证气液共存容腔内的制冷介质充足，在水蒸发制冷器500上通常设有与气液共存容腔相通的补水管506，用以向气液共存容腔中补充制冷介质；补水管506上通常还可以设置与控制***电连接的电磁阀，并在气液共存容腔中设置与控制***电连接的液位检测器，通过液位检测器实时检测气液共存容腔内制冷介质的量，若低于设定液位则控制***控制电磁阀打开向气液共存容腔中及时补充制冷介质。

换热器600主要用于低温制冷介质进入与外界或用户进行热交换，从而达到制冷目的。

该复合制冷***制冷过程中，常态的工作介质经气体压缩机100吸入并压缩为高温高压状态而后进入冷却器200，高温高压的工作介质在冷却器200中进行热交换冷却为低温高压状态的工作介质而后进入气体干燥设备300，经气体干燥设备300干燥后的低温高压工作介质进入节流装置400中膨胀节流为低温低压状态的干燥工作介质，最后低温低压状态的干燥工作介质进入水蒸发制冷器500的气液共存容腔，该气液共存容腔中预先装有制冷介质，制冷介质与低温低压状态的干燥工作介质之间能够进行热湿交换，从而变成低温制冷介质，低温制冷介质由蒸发制冷器500上的冷冻水出口流入换热器600中进行换热制冷，而因热湿交换变得湿润的工作介质从蒸发制冷器500上的湿润气体出口502排出。

该复合制冷***的制冷原理：进入水蒸发制冷器500的气液共存容腔中的工作介质为低温低压状态的干燥工作介质，其处于非饱和状态，故制冷介质具有向工作介质中蒸发的能力，且由于工作介质的温度低于制冷介质的温度，制冷介质与工作介质之间的热湿交换是制冷介质将其显热传递给工作介质，使工作介质的温度有一定升高，同时由于制冷介质的蒸发，工作介质的含湿量不断增加，进入工作介质中的部分制冷介质的蒸发将带回全部汽化潜热，使其余制冷介质温度进一步下降(制冷介质为水时，温度可达到零度；制冷介质为盐水、有机化合物水溶液时，温度可达到零度以下)，进而得到制冷所需的低温制冷介质，使低温制冷介质进入换热器600中进行换热制冷，从而实现制冷目的。

例如：选择空气作为工作介质，并选择水作为制冷介质时，水和空气间的热湿交换，包括水和空气间的质量传递与水和空气间的热量传递；从质量传递的角度，由于分子作不规则运动，当空气与水直接接触时，在紧靠水表面附近或水滴周围将形成一个温度等于水温的饱和空气边界层，此时边界层内水蒸汽分子的浓度(水蒸汽分压力)仅取决于饱和空气边界层内的饱和空气温度；在边界层的两侧，一侧是待处理的空气，即为主体空气(为区别边界层内的饱和空气将待处理空气称为主体空气)；另一侧是水。由于水蒸汽分子所做的不规则运动，在边界层外的主体空气侧常有一部分水蒸汽分子进入边界层，同时也可能有一部分水蒸汽分子从边界层内进入主体空气侧；同样会有一部分水蒸汽分子离开边界层凝结成水回到水中；同时也可以有一部分水分子蒸发离开水进入边界层。如果边界层内水蒸汽分子浓度大于主体空气侧的水蒸汽分子浓度时(既边界层内的水蒸汽分压力大于主体空气侧的水蒸汽分压力)，则由边界层进入主体空气中的水蒸汽分子数大于由主体空气侧主体空气进入边界层的水蒸汽分子数，传递结果是主体空气中的水蒸汽分子数将增加，主体空气的含湿量增大，实现空气被加湿的目的，也就是通常所说的“蒸发”现象，这种水蒸汽分子迁移作用的结果。水和空气间的热量传递是显热交换和潜热交换的综合结果。温差是显热交换的推动力，水蒸汽分压力差是潜热交换的推动力，而总热交换的推动力是焓差。一方面，因空气温度与水温的不同，就有温差存在，两者之间必然通过导热、对流、辐射的传热方式进行热量传递，就是显热交换；另一方面，空气与水接触时所发生的质量交换将必然伴随有空气中水蒸汽的蒸发，从而吸收汽化潜热。当边界层内空气温度(近似等于水温)高于主体空气温度时，则由边界层向主体空气传热；反之，则是由主体空气向边界层内空气传热。根据水与空气的温差的不同可能仅发生显热交换，也可能既有显热交换，又有湿交换(质量交换)，而进行湿交换的同时将发生潜热交换。该复合制冷***通过制得低温低压状态的干燥空气与水进行热湿交换，达到极好的制冷效果。

为了便于制冷换热，再如图1所示，该复合制冷***还包括载冷介质输送设备700，载冷介质输送设备700的出口与换热器600的热交换入口相连。载冷介质输送设备700可以为风机、风扇、泵等等。

作为本实用新型的一种优选方案，如图2所示，气体干燥设备300包括液态水分离器310和气态水分离器320；

冷却器200的出汽口与液态水分离器310的进汽口相连，液态水分离器310的出气口与气态水分离器320的进气口相连，气态水分离器320的出气口与节流装置400的进气口相连；

液态水分离器310能够将进入其内的工作介质中的液态水分离出去；

气态水分离器320能够将进入其内的工作介质中的水蒸气分离出去。

其中，液态水分离器310中设置有能够过滤掉液态水分子的纳米膜，该纳米膜仅容许空气和空气中的水蒸气通过，液态水被分离出去；气态水分离器320中设置有能够过滤掉水蒸气的纳米膜，该纳米膜仅容许空气通过，气态水被分离出去；液态水分离器310和气态水分离器320均优选为纳米膜过滤器。通过过滤分离出的液态水和水蒸气利于水分的进行利用，节约成本。

在上述基础上，为了将过滤分离出的液态水和水蒸气充分利用，再如图2所示，该复合制冷***还包括水蒸气冷却器321和集水器520，水蒸发制冷器500上还设有与气液共存容腔相通的冷却进水口503；

液态水分离器310的排水口与集水器520的进水口相连，气态水分离器320的水蒸气排出口与水蒸气冷却器321的进气口相连，水蒸气冷却器321的出水口与集水器520的进水口相连，集水器520的出水口与水蒸发制冷器500上的冷却进水口503相连。

为了使该复合制冷***中的工作介质循环利用，将水蒸发制冷器500上的湿润气体出口502与气体压缩机100的吸气口相连。为了能够向连成的工作介质循环中补充损失的工作介质，通常在水蒸发制冷器500上还设有与气液共存容腔相通的补气管505。补气管505上一般设置有电磁阀，该电磁阀正常状态下处于关闭状态；补气管505的端部上一般设置有加气泵。

为了使该复合制冷***中的制冷介质循环利用，以节约成本，再如图2所示，该复合制冷***还包括循环水泵800；

换热器600的冷却介质出口与循环水泵800的进水口相连，循环水泵800的出水口与集水器520的进水口相连。通过循环水泵800能够将从换热器600的冷却介质出口流出的换热后制冷介质送入集水器520中，以向水蒸发制冷器500中提供制冷介质。

Claims (10)

1.复合制冷***，其特征在于：包括气体压缩机(100)、冷却器(200)、气体干燥设备(300)、节流装置(400)、水蒸发制冷器(500)和换热器(600)；

所述水蒸发制冷器(500)的内部设有气液共存容腔，水蒸发制冷器(500)上设有分别与气液共存容腔相通的干燥气体进口(501)、湿润气体出口(502)和冷冻水出口(504)；

所述气体压缩机(100)的排汽口与冷却器(200)的进汽口相连，所述冷却器(200)的出汽口与气体干燥设备(300)的进汽口相连，所述气体干燥设备(300)的出气口与节流装置(400)的进气口相连，所述节流装置(400)的出气口与水蒸发制冷器(500)上的干燥气体进口(501)相连，所述水蒸发制冷器(500)上的冷冻水出口(504)与换热器(600)的冷却介质入口相连。

2.如权利要求1所述的复合制冷***，其特征在于：所述冷却器(200)为空冷器或水冷器，所述节流装置(400)为膨胀机、膨胀阀、节流阀或毛细管。

3.如权利要求1所述的复合制冷***，其特征在于：所述水蒸发制冷器(500)上还设有与气液共存容腔相通的补水管(506)。

4.如权利要求3所述的复合制冷***，其特征在于：所述水蒸发制冷器(500)上还设有与气液共存容腔相通的补气管(505)。

5.如权利要求1所述的复合制冷***，其特征在于：还包括载冷介质输送设备(700)，所述载冷介质输送设备(700)的出口与换热器(600)的热交换入口相连。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的复合制冷***，其特征在于：所述气体干燥设备(300)包括液态水分离器(310)和气态水分离器(320)；

所述冷却器(200)的出汽口与液态水分离器(310)的进汽口相连，所述液态水分离器(310)的出气口与气态水分离器(320)的进气口相连，所述气态水分离器(320)的出气口与节流装置(400)的进气口相连；

所述液态水分离器(310)能够将进入其内的工作介质中的液态水分离出去；

所述气态水分离器(320)能够将进入其内的工作介质中的水蒸气分离出去。

7.如权利要求6所述的复合制冷***，其特征在于：所述液态水分离器(310)和气态水分离器(320)均为纳米膜过滤器。

8.如权利要求6所述的复合制冷***，其特征在于：还包括水蒸气冷却器(321)和集水器(520)，所述水蒸发制冷器(500)上还设有与气液共存容腔相通的冷却进水口(503)；

所述液态水分离器(310)的排水口与集水器(520)的进水口相连，所述气态水分离器(320)的水蒸气排出口与水蒸气冷却器(321)的进气口相连，所述水蒸气冷却器(321)的出水口与集水器(520)的进水口相连，所述集水器(520)的出水口与水蒸发制冷器(500)上的冷却进水口(503)相连。

9.如权利要求8所述的复合制冷***，其特征在于：所述水蒸发制冷器(500)上的湿润气体出口(502)与气体压缩机(100)的吸气口相连。

10.如权利要求9所述的复合制冷***，其特征在于：还包括循环水泵(800)；

所述换热器(600)的冷却介质出口与循环水泵(800)的进水口相连，所述循环水泵(800)的出水口与集水器(520)的进水口相连。