[实用新型]一种跨临界二氧化碳制冷装置

说明书

本实用新型公开了一种跨临界二氧化碳制冷装置，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐，其中：所述膨胀机的增压端连接所述第一压缩机和/或第二压缩机，膨胀端通过管道连接所述蒸发罐；还包括：设置于膨胀机的膨胀端与蒸发罐之间的稳压罐，和设置于蒸发罐与内部回热器低压侧之间的储液罐。本实用新型的跨临界二氧化碳制冷装置，利用膨胀机回收并输出机械能带动压缩机使其完成压缩，并使用双压缩机来提高超临界二氧化碳的压缩性能和使用双气体冷却器和内部内部回热器对二氧化碳气体进行冷却，以提高二氧化碳的循环能效。

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种跨临界二氧化碳制冷装置。

背景技术

现有的制冷剂对环境产生不良影响，主要表现在对臭氧层破坏和产生温室效应。臭氧层破坏和温室效应表现在臭氧含量不断减少和温室气体浓度不断增加，将会对人类居住的环境产生巨大的影响，甚至是严重的后果。而CO₂作为一种天然制冷剂是一种安全的选择，在制冷技术领域，由于CO₂的优良特性，被认为是CFCs、HCFCs和HFCs最具潜力的长期替代物。由于自然工质CO₂以其良好的环保特性、优良的传热特性和相当大的单位容积制冷量等优点，前国际制冷学会主席G.Lorentzen认为二氧化碳是无可取代的制冷工质，并提出跨临界循环理论，指出其可望在汽车空调和热泵领域发挥重要作用。

专利WO2004072567A2披露了一种蒸气压缩系统的超临界压力控制，该制冷剂循环经过蒸气压缩系统包括压缩机、气体冷却器、膨胀装置和蒸发器，优选的是二氧化碳用做制冷剂。膨胀装置是从膨胀过程中获取能量的功回收装置，其与冷却流经气体冷却器的制冷剂的流体泵送装置连接。该流体泵送装置以一流率泵送流体以便使其流经气体冷却器，该流率与从膨胀过程获取的能量的量相关，但其存在单级压缩膨胀、能效低、制冷量小的缺陷。

专利CN105371516 A公开了一种二氧化碳双级冷热联供系统，该系统包括二氧化碳亚临界压缩机、二氧化碳跨临界压缩机、第一油分离器、第一冷凝器、第一膨胀机、第二油分离器、第二冷凝器、第二膨胀机、维持系统、储液罐、第一气液分离器和第二气液分离器，但其存在将较多的能量转化为热量，制冷能效低的缺陷。

又如专利CN106196685 A公开了一种跨临界二氧化碳制冷系统，其采用一体式膨胀-压缩机、双缸同时压缩以及一次膨胀两次节流的方式，可以使跨临界二氧化碳制冷系统的制冷性能得到提高，以及采用一体式膨胀-压缩机，膨胀机与压缩机通过一根轴连接，膨胀机所回收的膨胀功可以作为压缩机的一部分压缩功，因此减少了压缩机的耗功。但其同样存在单级压缩、压缩前后压差大、能效低以及制冷量小的缺陷。

综上，针对现有技术WO2004072567A2、CN105371516A以及CN106196685 A中普遍存在制冷能效低、制冷量小的缺陷，开发一种对环境友好且制冷循环效率高的制冷装置是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的上述缺陷，提出一种对环境友好、制冷循环效率高且生产成本低的跨临界二氧化碳制冷装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种跨临界二氧化碳制冷装置，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐，其中：

所述内部回热器的低压侧通过管道经所述第一压缩机连接所述第一气体冷却器，用于将流过所述内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽初步压缩为亚临界二氧化碳，并通过所述第一气体冷却器进行初步降温；

所述第一气体冷却器通过管道依次经所述第二压缩机、第二气体冷却器连接所述内部回热器的高压侧，用于将经初步降温后的亚临界二氧化碳二次压缩为超临界二氧化碳，并通过所述第二气体冷却器进行二次降温；