CN211290618U - 一种单级压缩低温制冷设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单级压缩低温制冷设备，包括蒸发器、冷凝器、低温压缩机、低温节流阀、气体升温过热器、液体降温过冷器、中温压缩机、调温器和中温节流阀。本实用新型的单级压缩低温制冷设备，利用热管式制冷的原理，在传统的蒸气压缩式制冷循环***的基础上对冷凝器入口的气态制冷剂升温和对冷凝器出口的液态制冷剂降温，相当于传统双级压缩低温制冷循环***的第二级压缩机(高温压缩机)所起的作用。而且，加热冷凝器入口的气态制冷剂和制冷冷凝器出口的液态制冷剂，制冷剂的形态均没有发生变化，换热量少，是一种可靠、节能的单级压缩低温制冷设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及制冷设备领域，特别是涉及一种单级压缩低温制冷设备。
背景技术
现有单级压缩低温制冷循环***因压缩机长期处于较大的压差下工作，耗功大，磨损大，造成单级压缩低温制冷循环***的维护成本较高，性能系数较低。现有双级或多级压缩低温制冷循环***因***结构复杂，设备成本高，且能效比低。因此，改变现有低温制冷设备的高耗能及可靠性差等不足成了亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，利用热管式制冷的原理，在传统的蒸气压缩式制冷循环***的基础上对冷凝器入口的气态制冷剂升温和对冷凝器出口的液态制冷剂降温，相当于传统双级压缩低温制冷循环***的第二级压缩机(高温压缩机)所起的作用，可提供一种可靠、节能的单级压缩低温制冷设备。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种单级压缩低温制冷设备，包括蒸发器、冷凝器、低温压缩机、低温节流阀、气体升温过热器、液体降温过冷器、中温压缩机、调温器以及中温节流阀；其中，
所述液体降温过冷器包括四个接口，分别为制冷剂入口和制冷剂出口，冷源工质入口和冷源工质出口；
所述气体升温过热器包括四个接口，分别为制冷剂入口和制冷剂出口，热源工质入口和热源工质出口；
所述低温压缩机的制冷剂出口与所述气体升温过热器的制冷剂入口相连通，所述气体升温过热器的制冷剂出口与所述冷凝器的制冷剂入口相连通，所述冷凝器的制冷剂出口与所述液体降温过冷器的制冷剂入口相连通，所述液体降温过冷器的制冷剂出口与所述低温节流阀的制冷剂入口相连通，所述低温节流阀的制冷剂出口与所述蒸发器的制冷剂入口相连通，所述蒸发器的制冷剂出口与所述低温压缩机的制冷剂入口相连通，以形成制冷剂循环回路；
所述液体降温过冷器的冷源工质出口和中温压缩机的工质入口相连通，中温压缩机的工质出口和调温器的工质入口相连通，调温器的工质出口和所述气体升温过热器的热源工质入口相连通，所述气体升温过热器的热源工质出口和中温节流阀的工质入口相连通，中温节流阀的工质出口和所述液体降温过冷器的冷源工质入口相连通，以形成工质环路。
作为优选方案，所述制冷剂循环回路中所采用的制冷剂为二氧化碳或氟利昂或氨。
作为优选方案，所述气体升温过热器为间壁式加热器。
作为优选方案，所述液体降温过冷器为间壁式冷却器。
作为优选方案，所述工质环路所采用的工质为氟利昂或氨。
作为优选方案，所述调温器为水-冷媒热交换器或空气-冷媒热交换器。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：
本实用新型的单级压缩低温制冷设备，利用热管式制冷的原理，对冷凝器入口的气态制冷剂加热升温至冷却介质(空气或水)的温度以上，和对冷凝器出口的液态制冷剂制冷降温至传统双级压缩低温制冷循环***的中间温度，相当于传统双级压缩低温制冷循环***的第二级压缩机(高温压缩机)所起的作用。而且，加热冷凝器入口的气态制冷剂和制冷冷凝器出口的液态制冷剂，制冷剂的形态均没有发生变化，制冷剂与工质的换热过程制冷剂侧为显热交换，能耗少，是一种可靠、节能的单级压缩低温制冷设备，克服了现有低温制冷设备的高耗能及可靠性差的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的单级压缩低温制冷设备的制冷***原理示意图。
图中：10、蒸发器；20、低温压缩机；30、气体升温过热器；40、冷凝器；50、液体降温过冷器；60、低温节流阀；70、中温压缩机；80、调温器；90、中温节流阀。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。应当明确，以下所描述的实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本文中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本文中所使用的单数形式的“所述”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义；在本文中所使用术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；本文中所使用的“低温”、“中温”和“高温”，其是一相对形容词，即“低”、“中”、“高”相对而言。
参照图1所示，本实施例提供的单级压缩低温制冷设备，由功能制冷剂循环回路和工质环路两个环路构成，其中功能制冷剂循环回路包括蒸发器10、低温压缩机20、气体升温过热器30、冷凝器40、液体降温过冷器50、低温节流阀60；
其中，该液体降温过冷器50包括四个接口，分别为制冷剂入口a和制冷剂出口b，冷源工质入口c和冷源工质出口d。同样，该气体升温过热器30也包括有四个接口，分别为制冷剂入口e和制冷剂出口f，热源工质入口g和热源工质出口h。
该低温压缩机20的制冷剂出口与所述气体升温过热器30的制冷剂入口e相连通，所述气体升温过热器30的制冷剂出口f与所述冷凝器40的制冷剂入口相连通，所述冷凝器40的制冷剂出口与所述液体降温过冷器50的制冷剂入口a相连通，所述液体降温过冷器50的制冷剂出口b与所述低温节流阀60的制冷剂入口相连通，所述低温节流阀60的制冷剂出口与所述蒸发器10的制冷剂入口相连通，所述蒸发器10的制冷剂出口与所述低温压缩机20的制冷剂入口相连通。也就是说，在此实施例中，该单级压缩低温制冷设备将会形成“蒸发器10-低温压缩机20-气体升温过热器30-冷凝器40-液体降温过冷器50-低温节流阀60-蒸发器10”的制冷剂循环回路，制冷剂可以在循环回路中实现循环流动。具体地，在本实施例中，在该制冷剂循环回路中制冷剂采用二氧化碳或氟利昂或氨。
并且，本实施例提供的单级压缩低温制冷设备的工质环路除气体升温过热器30、液体降温过冷器50，还包括中温压缩机70、调温器80和中温节流阀90；该液体降温过冷器50的冷源工质出口d连接中温压缩机70的工质入口，中温压缩机70的工质出口连接调温器80的工质入口，调温器80的工质出口连接该气体升温过热器30的热源工质入口g，该气体升温过热器30的热源工质出口h连接中温节流阀90的工质入口，中温节流阀90的工质出口连接该液体降温过冷器50的冷源工质入口c，从而依次连接形成一个独立的能够同时为气体升温过热器30和液体降温过冷器50提供冷源和热源的传统蒸气压缩式制冷工质环路。需要说明的是，此工质环路采用的工质为氟利昂或氨，与功能制冷剂循环回路采用的制冷剂可以不一样。
工作过程：启动低温压缩机20和中温压缩机70，功能制冷剂循环回路和工质环路同时各自独立地进行循环。蒸发器10里面的液态制冷剂吸收被冷却介质(空气或水)的热量之后蒸发成低温低压气态制冷剂，从蒸发器10出来的低温低压气态制冷剂被低温压缩机20吸入并将其压缩成中温高压的制冷剂过热蒸气，进入气体升温过热器30后被热源侧(工质g-h)的冷凝热(中温压缩机70排出的高温高压过热工质蒸气的部分热量)加热成温度高于冷却介质(空气或水)的高温高压制冷剂过热蒸气，流入冷凝器40后被冷凝成高温液态制冷剂并将热量释放给冷却介质(空气或水)，从冷凝器40出来的高温液态制冷剂被液体降温过冷器50的冷源侧(工质c-d)制冷(中温压缩机70排出的高温高压过热工质蒸气进入调温器80冷却，并向外界环境释放部分显热量，然后流入气体升温过热器30热源侧释放余下的冷凝热量，之后被冷凝成高温液态工质，经中温节流阀90节流降压后流入液体降温过冷器50的冷源侧，吸收液体降温过冷器50里面的高温液态制冷剂的热量之后蒸发成低温低压的气态工质，接着被中温压缩机70吸入并被压缩成高温高压过热工质蒸气，继而进入调温器80，进入下一次循环。由此不断地循环，从而实现对液体降温过冷器50里面的高温液态制冷剂的制冷。)冷却成中间温度的液态制冷剂，经低温节流阀60节流降压后流入蒸发器10，吸收被冷却介质(空气或水)的热量之后蒸发成低温低压气态制冷剂，继而流入低温压缩机20，进入下一次循环。由此不断地循环，最终实现低温制冷的目的。
具体地，所述的蒸发器10为水-冷媒热交换器或空气-冷媒热交换器。
具体地，所述的气体升温过热器30为冷媒-冷媒间壁式加热器。
具体地，所述的冷凝器40为水冷式冷凝器或风冷式冷凝器或蒸发冷却式冷凝器。
具体地，所述的液体降温过冷器50为冷媒-冷媒间壁式冷却器。
具体地，所述的调温器80为水-冷媒热交换器或空气-冷媒热交换器。
由此可知，本实施例提供的单级压缩低温制冷设备，能够将流入冷凝器的气态制冷剂加热至冷却介质(空气或水)的温度以上，能够将流出冷凝器的液态制冷剂制冷冷却为中间温度，起到代替传统双级压缩低温制冷循环***中第二级压缩机(高温压缩机)的作用。而且，加热冷凝器入口的气态制冷剂和制冷冷凝器出口的液态制冷剂，换热过程制冷剂的形态均无发生变化，换热量少，是一种可靠、节能的单级压缩低温制冷设备。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种单级压缩低温制冷设备，其特征在于，包括蒸发器、冷凝器、低温压缩机、低温节流阀、气体升温过热器、液体降温过冷器、中温压缩机、调温器以及中温节流阀；其中，
所述液体降温过冷器包括四个接口，分别为制冷剂入口和制冷剂出口，冷源工质入口和冷源工质出口；
所述气体升温过热器包括四个接口，分别为制冷剂入口和制冷剂出口，热源工质入口和热源工质出口；
所述低温压缩机的制冷剂出口与所述气体升温过热器的制冷剂入口相连通，所述气体升温过热器的制冷剂出口与所述冷凝器的制冷剂入口相连通，所述冷凝器的制冷剂出口与所述液体降温过冷器的制冷剂入口相连通，所述液体降温过冷器的制冷剂出口与所述低温节流阀的制冷剂入口相连通，所述低温节流阀的制冷剂出口与所述蒸发器的制冷剂入口相连通，所述蒸发器的制冷剂出口与所述低温压缩机的制冷剂入口相连通，以形成制冷剂循环回路；
所述液体降温过冷器的冷源工质出口和中温压缩机的工质入口相连通，中温压缩机的工质出口和调温器的工质入口相连通，调温器的工质出口和所述气体升温过热器的热源工质入口相连通，所述气体升温过热器的热源工质出口和中温节流阀的工质入口相连通，中温节流阀的工质出口和所述液体降温过冷器的冷源工质入口相连通，以形成工质环路。
2.如权利要求1所述的单级压缩低温制冷设备，其特征在于，所述制冷剂循环回路中所采用的制冷剂为二氧化碳或氟利昂或氨。
3.如权利要求1所述的单级压缩低温制冷设备，其特征在于，所述气体升温过热器为间壁式加热器。
4.如权利要求1所述的单级压缩低温制冷设备，其特征在于，所述液体降温过冷器为间壁式冷却器。
5.如权利要求1所述的单级压缩低温制冷设备，其特征在于，所述工质环路所采用的工质为氟利昂或氨。
6.如权利要求1所述的单级压缩低温制冷设备，其特征在于，所述调温器为水-冷媒热交换器或空气-冷媒热交换器。
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