[实用新型]一种R404A/CO2复叠低温制冷系统

说明书

技术领域

本实用新型属于制冷技术领域，特别是涉及一种R404A/CO₂复叠低温制冷循环系统。

背景技术

制冷技术对现代社会的影响非常明显，已发展成为人们生活中不可缺少的重要一环，其应用日益广泛，无所不在。现有技术中，国内外大量使用的是氟利昂制冷剂。氟里昂制冷剂大致分为3类：氯氟烃类产品(CFC)，主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等；氢氯氟烃类产品(HCFC)，主要包括R22、R123、R141b、R142b等；氢氟烃类(HFC)主要包括R134A、R125、R32、R407C、R410A、R152等。近年来的研究证明，氟利昂制冷剂中的氯氟烃化合物泄漏或排放后，进入地球大气之后会与臭氧反应，使高层大气内臭氧层变薄，减弱臭氧层对太阳紫外线辐射的过滤作用，而过度的紫外线会危害地面上的动植物，影响人类健康。CFC由于对臭氧层的破坏作用以及最大，被《蒙特利尔议定书》列为一类受控物质。HCFC臭氧层破坏系数仅仅是R11的百分之几，因此，目前HCFC类物质被视为CFC类物质的最重要的过渡性替代物质。在《蒙特利尔议定书》中R22被限定2020年淘汰，R123被限定2030年。HFC臭氧层破坏系数为0，但是气候变暖潜能值很高。在《蒙特利尔议定书》没有规定其使用期限，在《联合国气候变化框架公约》京都议定书中定性为温室气体。中国在1991年加入了《蒙特利尔协议书》，并于1993年国务院批准了《中国消耗臭氧层物质的逐步淘汰国家》，该方案中规定最迟于2010年淘汰全部CFC。

传统的制冷工质对臭氧层有破坏作用及产生温室效应，使制冷行业面临严峻挑战，臭氧层破坏和全球温暖化已成为日益严峻的全球环境问题，寻找高效、绿色环保制冷工质已成为当前国际社会共同关注的问题。

在传统制冷方法中均采用一种制冷剂，当制冷温度要求较低时，会出现一些难以克服的困难：首先，无论哪一种蒸发剂，蒸发温度越低，蒸发压力也就越低。而过低的蒸发压力有时可能造成压缩机难以吸气，或者使外界的空气进入制冷系统。其次，在温度过低时，某些常用制冷剂已达凝固温度，无法实现制冷剂的流动循环。再次，随着蒸发压力降低，单位质量制冷剂体积增大，制冷剂质量流量减少，制冷量大大降低。为获得所需制冷量，必须增大吸气面积，如此则压缩机的体积过于庞大。因此，现有制冷系统难以提供较低储藏温度。

现在工业界仍然较为普遍地采用两级复叠制冷循环实现低温制冷。复叠式制冷系统一般由两个单级压缩制冷循环组成，基本原理是利用一个高温级制冷系统冷却一个低温级系统，以实现较低的制冷温度，其中每级均是完整的蒸汽压缩循环；通常采用R22和R13作制冷剂，但是R22和R13不仅破坏大气臭氧层，而且会产生严重的温室效应。因此需要采用新的制冷剂来满足复叠式制冷系统的需要。

CO₂作为制冷工质有很多优势，它具有管路尺寸较小、泵能耗低、换热效率高以及没有腐蚀问题等特点。CO₂与其它制冷剂相比，即使制冷温度较低时CO₂的粘度也非常小，传热性能良好，因为利用潜热，其制冷能力相当大。因此专利号为200420056008.1、名称为自然工质复叠式制冷装置的专利提出了NH₃/CO₂复叠式制冷循环的方案，高压级用NH₃，低压级用CO₂作制冷剂；但NH₃具有很强的毒性，一旦泄漏，会对环境和食品造成污染。故上述专利并未能得开发和利用。

实用新型内容

长期以来，人们需要一种具有优良的热力性能，臭氧层消耗潜能(ODP)为0，全球变暖潜能(GWP)很小，对温室效应没有直接影响，单位容积制冷量较大，可以作为传统制冷剂直接替代物的绿色制冷工质和CO₂为制冷剂的复叠式制冷系统装置。

经过长期的艰苦研究和实验，本实用新型满足了上述需要，克服了现有技术的不足，目的在于：提出一种绿色制冷工质和CO₂为制冷剂的复叠式制冷系统装置。