[发明专利]一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统及方法

说明书

本发明提供一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统及方法，系统包括：回热器的低压出口通过等温压缩吸气管与离心叶轮的中心进口相连，离心叶轮的周向出口与若干个缩放式微通道换热器进口相连，缩放式微通道换热器出口与集气器进口相连，集气器出口通过等温压缩排气管与辅助气体冷却器进口相连，辅助气体冷却器出口与回热器高压进口相连；回热器的高压出口通过电子膨胀阀连接蒸发器的入口，蒸发器的出口连接气液分离器的入口；气液分离器的气体出口连接回热器的低压进口。本发明用近等温压缩过程取代常规近等熵压缩过程的实现方法，从而在不影响跨临界CO₂系统制冷量的前提下显著降低压缩机功耗，从而大幅提升循环能效比。

技术领域

本发明属于制冷及热泵技术领域，涉及一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统及方法。

背景技术

在全球臭氧层保护已经初见成效之后，强温室效应气体的管控和削减成为了制冷行业技术转型的主要内容，在此背景下，作为一种纯天然工质，CO₂重新回归了大众的视野。相比于对臭氧层极具破坏力的CFC、HCFC类冷剂、温室效应指数极高的HFC类制冷剂等其他替代方案，CO₂工质是唯一一种无毒、不可燃、ODP(臭氧破坏指数)为0、GWP(温室效应指数)极低、低温流动性/换热性俱佳的制冷剂替代方案。同时，当CO₂工质的跨临界运行模式被提出之后，其无与伦比的高温制热性、低环境温度适应性等独特优势使跨临界CO₂技术能够兼顾工、商业及民用范围内的绝大多数制冷与制热需求。

虽然考虑到环保性、经济性等方面，跨临界CO₂技术在交通领域车辆空调、建筑采暖与热水供应、烘干产业、商超冷链、冰雪运动及其他冷热综合供应领域中均有着十分广阔的应用前景，然而该技术在大多数特定工况下仍然存在着一定的性能短板，某些工况条件下，跨临界CO₂循环全工况制冷能效仅为传统R134a、R407C系统的80％左右，这是跨临界CO₂制冷制热技术的在大规模推广前仍面临的最主要技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统及方法，在常规跨临界CO₂循环中，采用近等温压缩过程取代常规近等熵压缩过程的实现方法，从而在不影响跨临界CO₂系统制冷量的前提下显著降低压缩机功耗，以大幅提升循环能效比，最终解决目前常规跨临界CO2制冷制热技术应用手段在较多工况条件下性能系数均较差的实际问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统，包括：回热器、电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器、辅助气体冷却器、集气器、缩放式微通道换热器和离心叶轮；

回热器的低压出口通过等温压缩吸气管与离心叶轮的中心进口相连，离心叶轮的周向出口与若干个缩放式微通道换热器进口相连，缩放式微通道换热器出口与集气器进口相连，集气器出口通过等温压缩排气管与辅助气体冷却器进口相连，辅助气体冷却器出口与回热器高压进口相连；回热器的高压出口通过电子膨胀阀连接蒸发器的入口，蒸发器的出口连接气液分离器的入口；气液分离器的气体出口连接回热器的低压进口。

本发明进一步的改进在于：蒸发器自带轴流风机，蒸发器的轴流风机带动的空气流道为蒸发器翅片管之间的间隙。

本发明进一步的改进在于：辅助气体冷却器与等温压缩机内的缩放式微通道换热器共同配备一个轴流风机，辅助气体冷却器内风道为翅片管之间的间隙，而缩放式微通道换热器内风道为微通道翅片间的间隙。

本发明进一步的改进在于：辅助气体冷却器内风道与缩放式微通道换热器内风道之间设置风道通过风阀。