[发明专利]一种多功能制冷模式的CO2

权利要求书

1.一种多功能制冷模式的CO₂冷电联产系统，包括工质泵、预热器、回热器、气体加热器、膨胀机、发电机、压缩机、背压阀、冷冻蒸发器、冷藏蒸发器、冷冻膨胀阀、冷藏膨胀阀、冷凝器，冷冻分流三通阀和冷藏分流三通阀，其特征在于：

所述发电机和所述压缩机由所述膨胀机驱动；

所述压缩机的出口连接至冷凝器的进口，所述冷凝器的出口通过所述冷藏分流三通阀连接至所述冷藏膨胀阀的进口和所述冷冻分流三通阀的进口；

所述冷藏膨胀阀的出口连接至所述冷藏蒸发器的进口，所述冷藏蒸发器的出口通过所述背压阀连接至所述压缩机的进口；

所述冷冻分流三通阀的出口连接至所述冷冻膨胀阀的进口和所述工质泵的进口；

所述冷冻膨胀阀的出口连接至所述冷冻蒸发器的进口，所述冷冻蒸发器的出口连接至所述压缩机的进口；

所述工质泵的出口连接至所述预热器的进口，所述预热器的出口连接至所述回热器低温侧的进口，所述回热器低温侧的出口连接至所述气体加热器的进口，所述气体加热器的出口连接至所述膨胀机的进口，所述膨胀机的出口连接至回热器高温侧的进口，所述回热器高温测的出口连接至所述冷凝器的进口；

循环系统的工质为CO₂，工质经所述冷凝器之后由所述冷藏分流三通阀分流两路，一路为冷藏回路：经所述冷藏膨胀阀节流降温后进入所述冷藏蒸发器输出冷量至高温冷媒；另一路进入所述冷冻分流三通阀被进一步分配；工质经所述冷冻分流三通阀分流两路，一路为冷冻回路：经所述冷冻膨胀阀节流降温后进入所述冷冻蒸发器输出冷量至低温冷媒；另一路为发电回路：依次经所述工质泵加压，经过所述预热器、所述回热器低温侧和所述气体加热器加热后进入所述膨胀机做功，拖动所述发电机发电，然后经所述回热器高温测向回热器低温侧工质传递余热；

上述冷藏回路的工质通过所述背压阀调压至所述压缩机吸入压力后与上述冷冻回路的工质汇合进入所述压缩机；

上述发电回路的工质在所述回热器高温测出口处与所述压缩机出口的工质汇合进入所述冷凝器。

2.如权利要求1所述的多功能制冷模式的CO₂冷电联产系统，其特征在于，通过调节所述冷藏分流三通阀、冷冻分流三通阀、压缩机和膨胀机的状态，实现多运行模式的切换，分别为冷冻模式、冷藏模式、冷冻冷藏模式、发电模式或冷电模式：

冷藏模式：所述发电机停转，所述冷藏分流三通阀分配进入所述发电回路的工质流量，使所述膨胀机输出功与所述压缩机消耗功相同；所述冷冻分流三通阀截止进入所述冷冻回路的工质流量；通过所述冷藏分流三通阀分配进入所述冷藏回路的工质流量，由所述冷藏蒸发器输出冷藏冷量；

冷冻模式：所述发电机停转，所述冷冻分流三通阀分配进入所述发电回路的工质流量，使所述膨胀机输出功与所述压缩机消耗功相同；所述冷藏分流三通阀截止进入所述冷藏回路的工质流量；通过所述冷冻分流三通阀分配进入所述冷冻回路的工质流量，由所述冷冻蒸发器输出冷冻冷量；

冷冻冷藏模式：所述发电机停转，所述冷冻分流三通阀分配进入所述发电回路的工质流量，使所述膨胀机输出功与所述压缩机消耗功相同；所述冷藏分流三通阀分配进入所述冷藏回路的工质流量，由所述冷藏蒸发器输出冷藏冷量；所述冷冻分流三通阀分配进入所述冷冻回路的工质流量，由所述冷冻蒸发器输出冷冻冷量；

发电模式：所述压缩机停转；所述冷藏分流三通阀截止进入所述冷藏回路的工质流量；所述冷冻分流三通阀截止进入所述冷冻回路的工质流量；所述冷冻分流三通阀分配工质流量进入发电回路，通过所述膨胀机和所述发电机输出电量；

冷电模式：根据冷藏负荷需求，所述冷藏分流三通阀分配进入所述冷藏回路的工质流量，由所述冷藏蒸发器输出所需冷藏冷量；根据冷冻负荷需求，所述冷冻分流三通阀分配进入所述冷冻回路的工质流量，由所述冷冻蒸发器输出所需冷冻冷量；其余工质通过所述冷冻分流三通阀进入发电回路，通过所述膨胀机和所述发电机输出电量；此时所述压缩机根据所述冷藏回路和所述冷冻回路工质流量的大小正常运行或停转。