[发明专利]一种采用双级气液分离器的一级自复叠低温制冷循环系统

说明书

技术领域

本发明属于电冰箱与冷柜制冷技术领域，具体涉及一种采用双级气液分离器的一级自复叠低温制冷循环系统。

背景技术

近年来，随着科技的不断进步，医学治疗、食品工业、冷冻冷藏等许多领域对更低的运行温度提出了更为迫切的需求，尤其是对低于-40℃的低温环境的要求愈加强烈。目前，可以通过多级压缩循环、混合工质节流循环以及自复叠循环实现低温制冷。

自复叠制冷技术利用非共沸混合工质组分分离特性，通过蒸发冷凝器实现自动复叠，可实现单台压缩机实现多级复叠，进而获得低温制冷效果，因此在低温制冷领域具有独特的优势。但是，由于系统的低温性能需求，压缩机吸气压力较低，压比较大，导致系统性能较低，因此该技术的应用发展受到了限制。其主要原因是低沸点组分不能有效的分离作为制冷流体，而制冷流体中高沸点组分的存在大大降低了蒸发压力，导致压缩机压比增大，性能降低。因此，有必要有效利用非共沸混合工质在节流闪蒸后的组分分离特性，进一步改进循环结构，从而有效改善自复叠低温制冷系统的性能，同时为实现-40℃以下低温制冷的提供新的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种采用双级气液分离器的一级自复叠低温制冷循环系统，该系统可以实现低温制冷的同时，还可以有效改善系统的制冷效率。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种采用双级气液分离器的一级自复叠低温制冷循环系统，该系统组成包括：压缩机101、冷凝器102、第一级气液分离器103、第一节流阀104、第二级气液分离器105、第二节流阀106、蒸发器107、第三节流阀108、蒸发冷凝器109和第四节流阀110；所述压缩机101的出口与冷凝器102进口相连，冷凝器102出口与第一级气液分离器103进口相连；气液分离器103的饱和液体出口依次与第一节流阀104和第二级气液分离器105进口相连；第一级气液分离器103饱和气体出口与第四节流阀110相连，第一级气液分离器103所得的富含低沸点组分工质经过第四节流阀110，与来自第二级气液分离器105的富含低沸点组分的饱和气体汇合，然后进入蒸发冷凝器109的冷凝侧通道；蒸发冷凝器109的冷凝侧出口依次与第三节流阀108和蒸发器107相连；蒸发器107出口气体工质与先后由第二级气液分离器105分离获得，再经第二节流阀106节流的富含高沸点组分两相流工质汇合，然后进入蒸发冷凝器109的蒸发侧通道；蒸发冷凝器109的蒸发侧通道出口与压缩机101进口依次相连，形成了完整的采用双级气液分离器的一级自复叠低温制冷循环系统。

所述第一级气液分离器103和第二级气液分离器105串联布置，第一级气液分离器103的液体出口依次与第一节流阀104和第二级气液分离器105的进口相连；第一级气液分离器103获得的富含低沸点组分工质经过第四节流阀110节流，然后与来自第二级气液分离器105富含低沸点组分的饱和气体汇合后进入蒸发冷凝器109的冷凝侧通道；因此，通过蒸发器的制冷流体的流量和流体中低沸点工质的组分将会增加；这样能够提高蒸发压力，降低压缩机压比，有助于改善系统性能。

第二级气液分离器105出口的富含高沸点制冷剂的饱和液体经过第二节流阀106与来自蒸发器107的饱和气体混合后进入蒸发冷凝器109的蒸发侧通道换热，增加了制冷流体在第三节流阀108前的过冷度，有助于增大制冷量。

与传统一级自复叠制冷循环相比，本发明利用非共沸混合工质的组分分离特性，通过采用双级气液分离器串联布置，有效提高进入蒸发器的制冷流体的低沸点工质组分含量，提高了低沸点工质在蒸发器中的纯度，提高了蒸发压力，有利于压缩机压比的降低和耗功的减小以及系统性能的改善。同时，增加了制冷流体流量，有助于增加系统的制冷量。因此，该系统是一种经济、有效可行的改善方案，将有效地促自复叠低温制冷系统技术的发展。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

图2为本发明的制冷循环系统工作过程的压-焓图(p-h图)

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚简明，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。