[发明专利]自复叠循环系统中含有N2O的混合工质

说明书

技术领域

本发明涉及一种多元混合工质制冷剂，具体涉及一种适用于200～240K温区自复叠循环系统中含有N₂O的混合工质。

背景技术

单级蒸汽压缩制冷循环所达到的最低制冷温度一般为230K，当冷凝压力一定时，要想达到较低的蒸发温度，会导致系统压比增大，输气系数降低，冷量减少，且使得实际压缩机的效率降低，耗功增大，排气温度升高，运行条件恶化。为了达到降低的温度可以采用多级压缩制冷循环系统和外复叠制冷循环系统，而多级压缩系统和外复叠循环系统需要专门的压缩机，且制冷系统复杂化，效率不高、成本高、可靠性低。

自复叠制冷循环系统通常用于获得230K以下的温度，根据温区的不同而应用于不同的领域，如食品的速冻冷冻、低温生物的保鲜保存、电子设备的冷却等。自复叠制冷循环采用非共沸混合工质作为制冷剂，采用一台压缩机，以其独特的优势而日益受到广泛地关注。如图1所示的自复叠制冷循环系统，组成部件相对简单，它包括压缩机101、冷凝器102、气液分离器103、节流阀104和106、冷凝蒸发器105、蒸发器107和单向阀108，其中气液分离器103、节流阀104和冷凝蒸发器105来实现混合工质分离的目的，其循环方法过程为：压缩机101将混合制冷剂蒸汽压缩，混合制冷剂蒸汽在冷凝器102内冷凝放热，其中高沸点的制冷剂大部分冷凝，低沸点的制冷剂少部分冷凝，在气液分离器103进行气液分离分成两路流出，从气液分离器出来的富含有高沸点组分的混合工质液体，经节流阀104节流，与蒸发器107出来的富含有低沸点组分的混合工质混合，后将从气液分离器103出来的气体(富含低沸点组分的混合工质)冷凝成液体，然后吸入压缩机101，完成整个循环，单向阀108起平衡作用。如果需要提高自复叠制冷循环系统机组的性能，可以在系统中加入辅助换热器109，其系统示意图如图2所示：它是由压缩机101、冷凝器102、气液分离器103、冷凝蒸发器105、蒸发器107、换热器109、节流阀104和单向阀108组成。

对于不同的部件之间发生的是不同的热力过程，包括压缩机内进行的绝热压缩、冷凝器内等压放热，气液分离器的两相分离过程，冷凝蒸发器内的两相换热过程，节流元件内的节流膨胀过程，这都是实现能量转换的过程，由压缩机吸入的功以及吸收外界环境热量转化为冷凝器的热量，富含低沸点的混合工质与富含高沸点的混合工质进入冷凝蒸发器冷却高压侧富含低沸点的气体混合工质，自身温度升高后，进入压缩机完成一个热力循环。因此混合工质对自复叠制冷循环系统性能的影响主要体现在对上述几个热力过程的影响。此外，不同热力过程在自复叠循环系统中的地位并不一致，其中冷凝蒸发器内的热力过程对自复叠循环系统的影响(尤其是采用多元混合工质时)最大，同时换热过程的效果对二次节流过程有很大影响，将使节流过程的损失也大大降低。因此对混合工质选择要综合考虑对各个热力过程的影响，对于优选的工质是使每个过程的不可逆损失降低，最终系统获得最佳性能。

自复叠混合工质的组成与实现制冷的硬件及这些硬件的构成系统的形式是密切相关的，因此混合工质作为冷量传递的载体，其固有性能是决定制冷系统性能的最根本因素。目前尚未涉及含有N₂O(R744A)的混合工质针对上述温区的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于200～240K温区自复叠循环系统中含有N₂O的混合工质。