[发明专利]可调节多温度制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有几个蒸发回路的压缩制冷系统，特别涉及一种对非共沸混合制冷剂进行分段冷凝和配比实现各级温度及制冷量可调节的多温度制冷的压缩制冷系统，属于制冷技术领域。

背景技术

当今社会在很多场合下需要多温度供冷，但是现有蒸汽压缩制冷循环只能实现单系统单温度制冷，系统只有一个吸气压力，基于纯工质制冷剂的制冷循环通常只能提供一个蒸发温度，在单温度下提供制冷量，不能满足多温度制冷的需求。目前制冷行业缺乏单机多温度制冷循环方面的技术，应对市场的需求，工程上采用一些折中的技术处理。比如，在新型辐射末端(天棚辐射或者地板辐射)的暖通技术中，同时需要新风供应系统，新风机组需要冷冻水供应温度7℃左右，以满足对空气的除湿要求；而为了避免表面结露，辐射末端需要的冷冻水为18～20℃左右，目前工程上针对新风和辐射末端采用分别安装两套不同机组的方法，来满足两种不同温度冷冻水的要求，这种方法除了造价较高以外，还存在两组冷冻水相互独立、不能相互调剂的缺陷。又如电冰箱，有双温度冰箱(冷冻、冷藏)和三温度冰箱(冷冻、保鲜、冷藏)，冷冻室温度要求在-18℃之间，保鲜室要求-7℃，冷藏室要求5℃，目前冰箱技术采用对制冷剂过热的方法获得较高蒸发温度的制冷量。这些现有方法降低了压缩装置的效率，引进了较大的传热温差，造成很大的不可逆传热损失；同时，各个工作室的制冷剂回路串成一线，各部分制冷量相互影响，不能适应制冷量变化的要求。总之建立在单温度制冷循环上的制冷技术，不能满足多温度制冷的需求，将其应用在多温度制冷的场所，存在造价高、COP低、供冷量不匹配等方面的缺陷。

利用非共沸混合工质的自动复叠原理，可以建立一机多温度的制冷循环。但是，到目前为止，非共沸混合工质自动复叠式制冷循环装置主要用于-60℃～-200℃的低温领域，其目的是为了在目标低温区获取最大制冷量和制冷效率，主要技术体现在对最低沸点组分高效、高纯度地分离。自动复叠只要求一个制冷温度(一个温度区间)，高沸点组分的制冷量只是用于冷凝系统内的最低沸点组分，不需要在中间温度对外提供额外制冷量。因此这种装置面对多温度供冷的需要，有待于进一步改进。

为了实现非共沸工质一机多温度的制冷循环，可以选择不同压力曲线的工质组成非共沸混合工质系统，采用一台压缩装置进行单级压缩，在冷凝时进行复叠式蒸发冷凝，将混合工质按照沸点特性冷凝成多个部分，含有高沸点分子浓度高的部分可以用于产生较高制冷温度的制冷量，含有低沸点浓度高的部分用于产生低温度制冷量。这样可以根据制冷温度的不同需求，复叠冷凝成多个含有不同沸点不同比例的冷凝液，满足多温度制冷循环的要求。此外，利用非共沸制冷剂具有相变滑移温度的特点，还可以通过强化传热等方法，减小换热器中的传热温差，并使整个传热过程维持近似相等的传热温差，降低不可逆传热损失，提高系统COP。

对于使用非共沸混合制冷剂的单级压缩多温度制冷系统，已经存在相似的专利。但是已经公开的专利与本发明提出的系统存在较大差别，有些还存在明显的缺陷需要改进，比如：

授权专利号CN 2667412Y所公开的“一种单机多温蒸气压缩式制冷装置”中，采用蒸馏或精馏的方法“将混合制冷剂依次分离并全部液化”，将混合制冷剂中的各组分依次分离为单组分工质分别进行蒸发制冷，这种方法忽视了非共沸混合制冷剂具有相变滑移温度的优点，会增加换热器中的传热温差，降低换热器效率，因此使用复杂的蒸馏或精馏设备对混合制冷剂依次分离和全部液化是完全没有必要的；另外，其公开的装置具体实施方式中，采用蒸发器和冷凝蒸发器串联的方式，使用蒸发器出口的过热或部分过热的制冷剂对低沸点气态制冷剂进行冷凝，因为过热或部分过热的制冷剂的制冷量有限，因此这种串联的方式很难实现对低沸点气态制冷剂的有效冷凝，因而会降低系统效率。

公开号CN 101025312A所公开的“具有可变蒸发温度的多温制冷机的制备方法”中，仅能实现“其中一级蒸发温度可以根据用户要求来进行调整”，系统的灵活性和经济性不高；同时，其蒸发温度的调节是通过使用三通流量分配阀连接某一级