[实用新型]一种多元混合工质分凝分离节流循环制冷机

说明书

本实用新型涉及制冷及低温技术领域中的制冷机，特别涉及一种多元混合工质分凝分离节流循环制冷机。

近几年发展起来的多元低温混合工质一次节流制冷机，由压缩机、冷却器、逆流换热器、蒸发器和节流元件组成，其结构简单，造价低，而且热效率比较高。但是由于采用多元非共沸工质作制冷剂，蒸发器温度滑移较大，而且由于一次节流循环，制冷工质挟带的润滑油进入制冷机的低温端，容易造成节流元件的堵塞和低温端换热器、蒸发器的热拥塞，造成制冷机运行不稳定和随时间的推移制冷性能下降等缺陷，此时往往需要对压缩机进行复杂的润滑油过滤分离处理，这会增加制冷机制造成本，而且会降低制冷机的可靠性。

除上述一次节流循环制冷机外，还有一种利用混合工质Kleemenko循环的内复叠循环制冷机，即在制冷机循环流程中根据不同温区和工质种类设置一到数个气液分离器，用于分离高压混合工质中已经成为液相的高沸点组分及润滑油，然后通过相应的节流器件返回低压，在相应温区提供制冷量，形成一种内复叠式循环制冷机，以减少进入下一级换热器的工质流量，减少低温回热负荷。与上面提到的一次节流循环制冷机相比，该内复叠式循环制冷机在可靠性方面有一定的进步，但是使其结构变得复杂而不适合小型装置，而且由于气液分离是基于非共沸混合物相平衡特性的等温等压条件下的闪蒸分离，需要采用某种机械分离方式将分离点的高压流体中液相分离出来，并使之节流返回低压通道，此时所分离的液体组成是分离点处在相平衡中液相组成，分离结果由分离点温度和工质相平衡特性决定(分离的气液两相温度相等)，如果工质中相邻组分沸点比较接近，会有两种问题，一是高沸点组分分离不够彻底，仍然会有较多含量进入下一级，另外就是将中间温区组分过多分离，致使下一级效率降低，造成制冷机整机效率下降；同时机械分离方式分离效率较低，并不能将形成的液体完全分离。

本实用新型目的在于克服上述两种节流制冷机存在的缺限，同时能进一步发扬上述两种循环制冷机的优点，提出一种具有较高效率、运行可靠、低振动、低噪音、高性价比、应用范围广的新型的混合工质分凝分离节流循环制冷机。

本实用新型在传统多元混合物工质节流内复叠循环制冷机中，采用一种全新的混合工质分凝分离方法，代替传统Kleemenko循环(内复叠循环)中的气液分离方式，构成一种全新的分凝分离内复叠节流制冷机。本实用新型所采用的全新分离方式是：采用高压流体内部传热传质分离方式，利用低压返流提供分离驱动力，实现高压流体的冷凝回流将高压流体中较高沸点的组分在较高温区分离出来，同时确保分离出来的液体包含较多沸点的组分远远低于传统平衡闪蒸分离，同时分离方式只依靠重力作用而无须外来机械部件或特殊流道设计。具体分离工作过程如下：在分凝分离器内，高压流体向上流动受到低压侧冷流体的冷却，高压混合物进入气液两相，随温度的降低液相相应增多，液体在重力作用下形成回流液，下流液体不断与上升气体进行质量、能量交换，其中液体中高沸点含量增高，气体中高沸点组分含量减少，最终液体进入分离器底部储液槽经节流后返回低压通道进入分凝分离器低压入口，冷凝高压流体，为分凝分离提供动力。这样分离方式与传统平衡闪蒸分离不同，能够使高沸点组分比较完全的分离出来，而且分离后气液温度不同，气体温度较液体低。因此分凝分离器还可以实现逆流热交换器的作用，根据这个特性制冷机流程可以有多种具体布置方式。

本实用新型的实施方案如下：

本实用新型提供的多元混合工质分凝分离节流循环制冷机，其特征在于：包括压缩机模块CU、中间制冷模块MU和蒸发器模块EVU，其连接方式为：压缩机模块CU的高压管出口连接中间制冷模块MU的高压进口管，压缩机模块CU的低压进口管连接中间制冷模块MU的低压出口管；中间制冷模块MU的高压出口管连接蒸发器模块EVU的高压进口管，中间制冷模块MU的低压进口管与蒸发器模块EVU的低压出口管相连；

所述压缩机模块CU由压缩机C1，第一前冷却器C21，第二前冷却器C22及润滑油过滤回油器C3及其管路组成，其连接方式为：压缩机C1的高压出口管连接第一前冷却器C21的进口管，第一前冷却器C21的出口通过一个三通连接管件同时与第二前冷却器C22的进口及润滑油过滤回油器C3的进口相连，由第二前冷却器C22的出口构成的压缩机模块CU的高压出口，润滑油过滤回油器C3的出口与一个三通管件相连，三通管件另外两个接口一个连接压缩机C1的低压进口，剩余一个接口为压缩机模块CU的低压入口；