[实用新型]双级节流非共沸工质机械过冷CO2

说明书

本实用新型公开了一种双级节流非共沸工质机械过冷CO₂跨临界制冷循环系统。本实用新型CO₂跨临界制冷循环系统包括气体冷却器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器、膨胀阀、蒸发器、压缩机；非共沸工质机械过冷双级节流循环系统包括中温级压缩机、冷凝器、储液器、中温级节流阀、低温级节流阀、低温级压缩机。通过非共沸工质增压机械循环可对CO₂循环气体冷却器出口的CO₂流体进行一次和二次冷却，降低节流损失，提高系统整体能效。通过双级节流非共沸工质机械辅助过冷循环，使换热形成更良好的温度匹配，缩小了传热温差、减小了过程的不可逆损失，进而减小了冷凝器和蒸发器的传热不可逆损失，使制冷循环的效率得以提高。

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，特别是涉及一种双级节流非共沸工质机械过冷CO₂跨临界制冷循环系统。

背景技术

随着全球变暖、臭氧层被破坏等环境问题的日益凸显，为了替代对臭氧层有破坏作用以及产生温室效应的CFCs、HCFCs、HFCs等工质，寻找新型友好的自然制冷工质成为制冷空调领域的研究重点。其中，CO₂由在其无毒不可燃、安全环保等优势，引起了人们的普遍关注。

但由于CO₂较低的临界温度和较高的临界压力，使其节流损失大、制冷效率较低，尤其是当环境温度较高时，CO₂的制冷能力急剧下降。如果对气体冷却器出口的CO₂流体进行过冷，随着过冷度的增加，节流损失降低，循环冷量增加，循环COP得以提升。CO₂制冷循环的过冷可通过内部换热器、机械过冷、热电过冷等方式实现。一些学者对机械过冷用于CO₂跨临界制冷循环进行了理论研究，即通过蒸气压缩制冷循环对主循环(CO₂跨临界制冷循环)气体冷却器出口的CO₂进行冷却。机械过冷不仅能够增加制冷量，而且可以降低主循环的运行高压，降低压缩机排气压力，延长压缩机的使用寿命

常规机械过冷循环均采用纯工质，蒸发相变过程温度保持不变，但超临界CO₂流体冷却过程为降温过程，二者换热过程温度不匹配，造成换热过程不可逆损失大。并且对于环境温度较高、蒸发温度较低的应用场所，CO₂过冷度高达20℃以上。机械过冷制冷循环冷凝侧与空气进行换热，蒸发侧与CO₂流体进行换热，空气侧的温升一般不超过8℃，而CO₂的温降为20℃左右。

如果机械过冷循环采用非共沸工质，其蒸发和冷凝相变过程的温度滑移接近，冷凝侧和蒸发侧不能同时与空气及CO₂形成良好的温度匹配，从而又会引起较大的不可逆损失。

实用新型内容

本实用新型目的在于，为克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种双级节流非共沸工质机械过冷CO₂跨临界制冷循环系统。

本实用新型由机械过冷制冷循环和CO₂跨临界制冷循环组成，其中机械过冷制冷循环为两个蒸发压力的蒸汽压缩制冷循环，制冷剂为温度滑移合理的混合制冷剂CO₂/R1234ze、CO₂/R1234yf、R41/R1234ze、R41/R1234yf、R32/R1234ze、R32/R1234yf或R32/R600a。

本实用新型循环系统由非共沸工质机械过冷双级节流循环系统和CO₂跨临界制冷循环系统耦合组成；

所述CO₂跨临界制冷循环系统包括气体冷却器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器、膨胀阀、蒸发器、压缩机；所述压缩机出口与气体冷却器入口相连，气体冷却器出口与中温级冷却蒸发器入口相连，所述中温级冷却蒸发器出口与低温级冷却蒸发器入口相连，低温级冷却蒸发器出口与膨胀阀入口连接，膨胀阀出口与蒸发器入口相连，蒸发器入口与压缩机相连；