[发明专利]一种新型增效低温自复叠制冷系统及工作过程

说明书

一种新型增效低温自复叠制冷系统及工作过程，该系统在第一气液分离器液相出口后设置节流阀，节流阀出口处设置第二气液分离器；冷凝器出口的高压两相制冷剂流体进入第一气液分离器被分离为富含低沸点组分的气相和富含高沸点组分的液相两股流体；其中富含高沸点组分的液相流体经节流阀节流后，进入第二气液分离器被分离为气相和液相；在第二气液分离器中，低沸点工质将会再次以气相被分离出来且与第一气液分离器气相出口制冷剂混合，形成低沸点组分更高的制冷剂流体后，经蒸发冷凝器冷凝和节流阀节流后，进入蒸发器吸热。本发明通过引入第二气液分离器，使得最终进入蒸发器的低沸点组分比例提高，产生了更多的制冷量，从而提高制冷效率。

技术领域

本发明属于制冷与低温技术领域，具体涉及一种新型增效低温自复叠制冷系统及工作过程。

背景技术

随着生物医疗技术、航空航天技术等的不断发展，对低温制冷技术应用的需求越来越迫切，尤其对零下60度以下低温环境的需求更加广泛。目前，获取-60℃以下的低温环境可采用的低温制冷方法主要有：外复叠式制冷和自复叠式制冷、多(双)级蒸气压缩式制冷、混合工质节流制冷等。

这其中，自复叠制冷系统仅通过使用一台制冷压缩机，利用二元或多元非共沸混合物制冷剂即可实现多级自动复叠制冷循环，由此获得所需要的低温制冷温度。与其他低温制冷方法相比较，自复叠制冷系统具有结构简单，维护便易，成本低廉等优点，因此近些年来其在低温冰箱、航空航天应用、天然气液化等领域获得广泛应用。然而，常规自复叠制冷循环系统的制冷效率(即循环性能系数COP)往往比较低，实际能达到的制冷温度不够低。主要原因是在常规自复叠制冷循环系统中，虽然在冷凝器出口设计了气液分离器，将富含高沸点组分的液态制冷剂和富含低沸点组分的气态制冷剂进行了气液相分离，利用节流降温后的富含高沸点组分制冷剂去冷却富含低沸点组分制冷剂，富含低沸点组分制冷剂进入蒸发器吸热。然而，在这过程中，不同沸点组分的气液分离过程均是在冷凝压力下进行的，不同工质物性的差异导致了分离后的液相高沸点组分制冷剂仍然含有一定量的低沸点组分，同样的，经分离后的气相低沸点组分制冷剂仍然含有一定量的高沸点组分，这部分高沸点组分也会一并进入蒸发器吸热，这有碍于蒸发器获取更低的制冷温度，进而影响系统的制冷效率。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种新型增效低温自复叠制冷系统及工作过程，通过有效地在传统自复叠制冷系统配置辅助气液分离器和辅助节流装置，尽可能充分提高进入蒸发器制冷剂的低沸点组分比例，从而改善系统性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种新型增效低温自复叠制冷系统，包括管路上连接的压缩机101、冷凝器102、第一气液分离器103、第二气液分离器105、蒸发冷凝器107、蒸发器110以及第一节流阀104，第二节流阀106，第三节流阀108和第四节流阀109；压缩机101出口与冷凝器102入口相连，冷凝器102出口与第一气液分离器103入口相连；第一气液分离器103有两个出口，分别为气相出口和液相出口，其中：第一气液分离器103气相出口与第三节流阀108相连；第一气液分离器103液相出口与第一节流阀104入口相连；第一节流阀104出口与第二气液分离器105入口相连，第二气液分离器105有两个出口，分别为气相和液相：第二气液分离器105气相出口连接第三节流阀108出口后再与蒸发冷凝器107高压侧入口相连；第二气液分离器105液相出口与第二节流阀106入口相连，第二节流阀106出口与蒸发冷凝器107低压侧入口相连；蒸发冷凝器107高压侧出口与第四节流阀109入口相连，第四节流阀109出口与蒸发器110入口相连，蒸发器110出口连接蒸发冷凝器107低压侧出口后再与压缩机101入口相连，完成整个循环系统。