一種基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取方法及裝置，該裝置包括蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路和蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)回路，以上循環(huán)回路的連接部件為膨脹-壓縮機(jī)和蒸發(fā)冷凝器。該裝置運(yùn)行包括蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)和蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)：高溫級(jí)制冷循環(huán)中，制冷劑在第一蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱獲取冷量（0℃以上），滿足冷藏或房間熱舒適性的需求；低溫級(jí)制冷循環(huán)中，利用膨脹-壓縮機(jī)回收的膨脹功，驅(qū)動(dòng)低溫級(jí)制冷循環(huán)，制冷劑在蒸發(fā)冷凝器中冷凝后，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入第二蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱獲取低溫（0℃以下），滿足冷凍的需求。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)獲取兩種不同溫區(qū)冷量、膨脹功合理利用和提高低溫制冷系統(tǒng)COP的目的。
【專利說(shuō)明】—種基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多溫區(qū)冷量獲取的新方法，是一種基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取方法及裝置，屬于蒸氣壓縮制冷、膨脹功回收和合理利用的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]空調(diào)系統(tǒng)能源消耗的日益增加已經(jīng)引起了人們的普遍關(guān)注，提高能源利用效率成為當(dāng)務(wù)之急。蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)的主要方式，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
[0003]許多場(chǎng)所對(duì)于冷量有多種需求，并且冷量需求較大，如超市、肉制品工廠等，需要滿足人體舒適性、冷藏以及冷凍的需求，一般分別采取不同溫區(qū)的制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的需求，制冷系統(tǒng)COP低，消耗了大量的能源。例如，超市往往分別采取中溫制冷系統(tǒng)和低溫制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)冷藏及冷凍，中溫制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度在-15°C?5°C之間，低溫制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度在_30°C?_40°C之間，由于蒸發(fā)溫度很低，中溫和低溫制冷系統(tǒng)的COP都很低，一般分別為2和I。
[0004]由于制冷劑節(jié)流前后具有較大的壓降，近年來(lái)大量學(xué)者對(duì)膨脹機(jī)進(jìn)行了研究，研究表明膨脹機(jī)尤其適用于大型制冷裝置、低溫冷凍系統(tǒng)等。對(duì)于一些制冷劑而言，回收膨脹功具有較高的節(jié)能潛力，例如CO2跨臨界循環(huán)，雖然膨脹比很小，一般為2?4，但膨脹功比較大，通常占?jí)嚎s機(jī)耗功的25%?30%。
[0005]從上述分析可知，二者具有較好的互補(bǔ)性，因此，研究新型、高效的多溫區(qū)冷量獲取方法具有很重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取方法及裝置。
[0007]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取裝置，包括蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路和蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)回路，其中:所述蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路包括第一蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹-壓縮機(jī)和蒸發(fā)冷凝器，所述第一蒸發(fā)器的輸出端依次與壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹-壓縮機(jī)的膨脹機(jī)進(jìn)口連接；所述膨脹-壓縮機(jī)的膨脹機(jī)出口與蒸發(fā)冷凝器的左側(cè)輸入端連接，蒸發(fā)冷凝器的右側(cè)輸出端與第一蒸發(fā)器的輸入端連接形成循環(huán)回路；所述蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)回路與蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路共用膨脹-壓縮機(jī)和蒸發(fā)冷凝器，還包括節(jié)流閥和第二蒸發(fā)器，所述膨脹-壓縮機(jī)的壓縮機(jī)出口與蒸發(fā)冷凝器的下側(cè)輸入端連接，蒸發(fā)冷凝器的下側(cè)輸出端經(jīng)過(guò)節(jié)流閥與第二蒸發(fā)器的輸入端連接，第二蒸發(fā)器的輸出端與膨脹-壓縮機(jī)的壓縮機(jī)進(jìn)口連接。
[0008]一種基于上述裝置實(shí)現(xiàn)蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)多溫區(qū)冷量的方法，蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中，制冷劑在膨脹-壓縮機(jī)中膨脹降壓后，先經(jīng)過(guò)蒸發(fā)冷凝器，再進(jìn)入第一蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱獲取冷量；蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)中，利用膨脹-壓縮機(jī)回收的膨脹功壓縮低壓制冷劑，加壓后的制冷劑在蒸發(fā)冷凝器中冷凝，通過(guò)節(jié)流閥節(jié)流降壓，制冷劑在第二蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱獲取低溫；蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)中，加壓后的制冷劑由蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中膨脹后的低溫低壓制冷劑冷凝；蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中，宜采用相同工況下膨脹功較大的制冷劑。
[0009]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、此方法可以同時(shí)獲取兩種不同溫區(qū)的冷量，滿足多種需求；2、本方法利用蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中的低溫低壓制冷劑冷凝低溫級(jí)制冷循環(huán)中加壓后的氣態(tài)制冷劑，低溫級(jí)制冷循環(huán)冷凝溫度較低，并且不受環(huán)境影響，有效提高傳統(tǒng)蒸氣壓縮低溫制冷循環(huán)的COP ;3、本裝置利用膨脹-壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)，無(wú)需額外的電力消耗，同時(shí)制冷劑膨脹可以提高蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中的制冷量；4、本方法和裝置為實(shí)現(xiàn)獲取多溫區(qū)冷量提供了一種可行的方法與方案，只需要將技術(shù)已經(jīng)很成熟的蒸氣壓縮制冷裝置加以改造和升級(jí)即可實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]其中，第一蒸發(fā)器1，壓縮機(jī)2，冷凝器3，膨脹-壓縮機(jī)4，蒸發(fā)冷凝器5，節(jié)流閥6，第二蒸發(fā)器7。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明所述的基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取裝置，包括蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路和蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)回路；蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路包括第一蒸發(fā)器1、壓縮機(jī)2、冷凝器3、膨脹-壓縮機(jī)4和蒸發(fā)冷凝器5，所述第一蒸發(fā)器I的輸出端依次通過(guò)壓縮機(jī)2和冷凝器3后與膨脹-壓縮機(jī)4的膨脹機(jī)進(jìn)口連接；所述膨脹-壓縮機(jī)4的膨脹機(jī)出口與蒸發(fā)冷凝器5的左側(cè)輸入端連接，蒸發(fā)冷凝器5的右側(cè)輸出端與第一蒸發(fā)器I的輸入端連接形成循環(huán)回路；蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)回路與蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路共用膨脹-壓縮機(jī)4和蒸發(fā)冷凝器5，還包括節(jié)流閥6和第二蒸發(fā)器7，膨脹-壓縮機(jī)4的壓縮機(jī)出口與蒸發(fā)冷凝器5的下側(cè)輸入端連接，蒸發(fā)冷凝器5的下側(cè)輸出端經(jīng)過(guò)節(jié)流閥6與第二蒸發(fā)器7的輸入端連接，第二蒸發(fā)器7的輸出端與膨脹-壓縮機(jī)4的壓縮機(jī)進(jìn)口連接。
[0014]蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中，制冷劑在膨脹-壓縮機(jī)4中膨脹降壓后，先經(jīng)過(guò)蒸發(fā)冷凝器5冷凝來(lái)自低溫級(jí)制冷循環(huán)中的氣態(tài)制冷劑，再進(jìn)入第一蒸發(fā)器I蒸發(fā)吸熱獲取冷量，第一蒸發(fā)器I出口的低壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)2加壓后，進(jìn)入冷凝器3冷凝為高壓液態(tài)制冷劑，高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)入膨脹-壓縮機(jī)4中膨脹降壓完成循環(huán)過(guò)程；蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)中，利用膨脹-壓縮機(jī)4回收的膨脹功壓縮低壓制冷劑，加壓后的制冷劑在蒸發(fā)冷凝器5中冷凝，通過(guò)節(jié)流閥6節(jié)流降壓后，制冷劑在第二蒸發(fā)器7中蒸發(fā)吸熱獲取低溫。
[0015]蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)中，加壓后的氣態(tài)制冷劑由蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中膨脹后的低溫低壓制冷劑冷凝；蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中，宜采用相同工況下膨脹功較大的制冷劑。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案是將傳統(tǒng)的蒸氣壓縮制冷循環(huán)加以改造并輔以輔助功能部件即可實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取裝置，其特征在于:包括蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路和蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)回路，其中: 所述蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路包括第一蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹-壓縮機(jī)和蒸發(fā)冷凝器，所述第一蒸發(fā)器的輸出端依次通過(guò)壓縮機(jī)和冷凝器后與膨脹-壓縮機(jī)的膨脹機(jī)進(jìn)口連接；所述膨脹-壓縮機(jī)的膨脹機(jī)出口與蒸發(fā)冷凝器的左側(cè)輸入端連接，蒸發(fā)冷凝器的右側(cè)輸出端與第一蒸發(fā)器的輸入端連接形成循環(huán)回路； 所述蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)回路與蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)回路共用膨脹-壓縮機(jī)和蒸發(fā)冷凝器，還包括節(jié)流閥和第二蒸發(fā)器，所述膨脹-壓縮機(jī)的壓縮機(jī)出口與蒸發(fā)冷凝器的下側(cè)輸入端連接，蒸發(fā)冷凝器的下側(cè)輸出端經(jīng)過(guò)節(jié)流閥與第二蒸發(fā)器的輸入端連接，第二蒸發(fā)器的輸出端與膨脹-壓縮機(jī)的壓縮機(jī)進(jìn)口連接。
2.一種如權(quán)利要求1所述的基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取方法，其特征在于:蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中，制冷劑在膨脹-壓縮機(jī)中膨脹降壓后，先經(jīng)過(guò)蒸發(fā)冷凝器冷凝低溫級(jí)制冷循環(huán)中的制冷劑，再進(jìn)入第一蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱獲取冷量；蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)中，利用膨脹-壓縮機(jī)回收的膨脹功壓縮低壓制冷劑，加壓后的制冷劑在蒸發(fā)冷凝器中冷凝，通過(guò)節(jié)流閥節(jié)流降壓后，制冷劑在第二蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱獲取低溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于膨脹功回收驅(qū)動(dòng)的多溫區(qū)冷量獲取方法，其特征在于:蒸氣壓縮低溫級(jí)制冷循環(huán)中，加壓后的氣態(tài)制冷劑由蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中膨脹后的低溫低壓制冷劑冷凝；蒸氣壓縮高溫級(jí)制冷循環(huán)中，采用R744或R404A或R507制冷劑。
【文檔編號(hào)】F25B9/06GK103615824SQ201310658797
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】折曉會(huì), 殷勇高, 張小松 申請(qǐng)人:東南大學(xué)常州研究院