[发明专利]蒸汽与空气复叠式制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及制冷机械，特别是一种利用空气作为工作介质的制冷机械系统。

背景技术

环保制冷剂的研发和替代是环境保护的迫切问题，一些GWP、ODP较低的制冷剂存在安全、换热性能等限制或不足，而如氨制冷系统，为了安全，需要设法减少充注量；又如二氧化碳，需要注意系统承压能力和密封。

蒸汽压缩式制冷在冷库和冷加工领域得到广泛应用，但温度越低，性能系数越低，而且制冷剂物性限制更低温度的实现，为实现更低的温度，除了多级压缩，通常还会采用复叠式制冷，但需要加装膨胀容器，还要注意制冷剂回油问题，低压系统还容易因为负压导致空气渗入影响换热。

传统制冰系统都需要制冷剂与水通过低温换热器间壁式换热，不但需要考虑传热温差，而且需要设置低温换热器，由于结垢、腐蚀，低温换热器需要定期清洗和更换；静态冰蓄冷随着附着在换热器上的冰层增厚，换热效率恶化；传统动态制冰虽然制冷效率高于静态冰蓄冷，但需要刮冰刀，或定期对低温换热器融冰。

空气作为制冷剂不但环保而且容易获取，密封要求较蒸汽压缩式制冷系统低，甚至如果是开式空气制冷系统，膨胀后的低温空气直接送入至冷间，无需换热器，能减少换热器的耗材，也无需考虑换热器传热温差，更重要的是不存在有毒有害制冷剂的泄露污染和毒害。

传统空气制冷系统考虑的是通过多级压缩带中间冷却来逐步实现低温，虽然在低于-50℃时逐渐呈现比蒸汽压缩式制冷系统的优势，但需要多级压缩，设备繁多，系统复杂昂贵，故应用范围没有蒸汽压缩式制冷系统广。

发明内容

本发明是为解决上述问题而提出的，提供了一种蒸汽与空气复叠式制冷系统，用于解决上述有毒有害制冷剂的泄露污染和毒害问题。

本发明提供的一种蒸汽与空气复叠式制冷系统，其特征在于，包括:高温极制冷装置，包括依次连接的高温极压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器，其中循环流动有高温极制冷剂；低温极制冷装置，包括依次连接膨胀机、热交换器、空压机，热交换器同蒸发器临近，用来同蒸发器进行热交换，将从需冷空间吸收的热量释放出去，其中，空气作为低温极制冷剂。

本发明提供的蒸汽与空气复叠式制冷系统，还可以具有这样的特征：其中，低温极制冷装置还包括回热器，串接在热交换器后，用来回收需冷空间回空压机的高温极制冷剂冷量来进一步冷却经蒸发器出来的高温极制冷剂。

本发明提供的蒸汽与空气复叠式制冷系统，还可以具有这样的特征：其中，高温极制冷剂为卤代烃制冷剂或液氨。

本发明提供的蒸汽与空气复叠式制冷系统，还可以具有这样的特征：其中，膨胀机和空压机共轴，由同一部电机驱动。

本发明提供的蒸汽与空气复叠式制冷系统，还可以具有这样的特征：其中，高温极制冷装置还包括串接在高温极压缩机和冷凝器之间的第二压缩机和中冷器，用来进行中间完全冷却双级压缩。

本发明提供的蒸汽与空气复叠式制冷系统，还可以具有这样的特征：其中，高温极制冷装置还包括串接在高温极压缩机和冷凝器之间的第二压缩机和板式换热器，用来进行中间不完全冷却双极压缩。

本发明提供的蒸汽与空气复叠式制冷系统，还可以具有这样的特征：其中，低温极制冷装置还包括串接在压缩机和热交换器之间的四通阀。

本发明提供的蒸汽与空气复叠式制冷系统，还可以具有这样的特征：其中，热交换器为间壁式热交换器。冷流体为经节流的高温极制冷剂，热流体为经空压机压缩的低温极制冷剂。

发明作用与效果

本发明提供的蒸汽与空气复叠式制冷系统，包括常规的高温极制冷装置和低温极制冷装置，其中低温极制冷装置使用空气作为低温极制冷剂，具有：

常规的高温极制冷装置制冷剂等工作介质不与需冷空间直接接触，作为低温极制冷剂的空气可直接送入需冷空间，可以降低管路密封的要求，大大的节省成本；

更重要的是，危险毒害的制冷剂同需冷空间有了低温极制冷装置的隔离，不容易因为制冷剂的泄漏而发生爆炸和毒害事故，泄漏量减少并缩小泄漏影响范围；

使用空气作为低温极制冷装置的传热介质和制冷剂，由于其于需冷空间可以直接接触换热，带走热量，这样不仅可以减少换热器的金属消耗，同时也减少了换热器的换热损耗，提高了效率，节能。

附图说明

图1为本发明的实施例1的蒸汽与空气复叠式制冷系统的示意图；

图中，1：高温极压缩机；2：冷凝器；3：节流元件；4：蒸发器；5：电动机；6：空压机；7：回热器；8：膨胀机；9：需冷空间；10：传动轴；

图2为本发明的实施例1的蒸汽与空气复叠式制冷系统进行制冰蓄冷应用的示意图；