[实用新型]跨临界二氧化碳循环制冷系统

说明书

技术领域

本实用新型属于制冷与供暖的制冷系统，尤其涉及一种跨临界二氧化碳循环制冷系统。

背景技术

由于CFCs(氯氟烃)与HCFCs(氢氯氟烃)等制冷剂对臭氧层有破坏作用以及产生温室效应，目前世界各国从事此方面的科学家正在抓紧研究其替代工作。从对环境的长期安全来看，应尽量避免使用那些最终会排放到生物圈中并影响生态平衡的非自然工质，重新起用自然工质是一种非常安全的选择。其中二氧化碳以其优良的环保特性和良好的热物理性质被重新引入到制冷热泵行业中来。作为制冷剂CO₂具有独特的优势：①环境友好性(ODP＝0，GWP＝1)；②安全性(无毒、不燃)；③容积制冷量大(系统体积小)；④压比低，粘度小，导热性好；⑤与普通润滑剂和结构材料相兼容；⑥价格便宜，维护成本低(不需回收设备)等。但是由于自然工质CO₂的临界温度较低(31.1)，已故的前国际制冷学会主席挪威的G.Lorentzen教授提出应该使用CO₂跨临界循环系统。

与传统制冷循环相比，CO₂跨临界制冷循环的运行压力较高，而且其放热过程处于超临界压力下，工质在气体冷却器中进行无相变变温放热，对于带节流阀的CO₂跨临界制冷循环，不仅节流损失较大，而且由于压缩机排气温度较高，由此而产生的过热损失也较大。因此，与传统制冷循环相比系统的效率较低，而且总的等效温室效应相对较高，这样大大影响了其推广应用。因此需要采取改进措施来提高CO₂跨临界循环系统的效率。由于CO₂跨临界循环的容积膨胀比较小(一般为2-4)，而且膨胀功占压缩功的比率较大(大约为20％-40％)，所以CO₂跨临界循环采用膨胀机比常规工质更具有可行性。从理论上讲，用膨胀机代替节流阀，以及采用两级压缩都能提高CO₂跨临界循环系统的效率。采用膨胀机可以减少系统的节流损失，采用两级压缩可以减少过热损失，同时采用两级压缩并回收膨胀功可使系统性能得到最大提高。如果将这两种措施组合到一个制冷装置中，而且对气体冷却器的结构配置进行优化，能够实现多种循环运行方式的切换，使得系统调节更灵活，使用更方便。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种跨临界二氧化碳循环制冷系统，系统中的气体冷却器设计为两组结构相同的换热器且组装在一起，分别作为两级压缩时低压级和高压级的气体冷却器，既可以实现两级压缩，也可以实现单级压缩。可以提高CO₂跨临界循环的性能，使得调节更灵活。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种跨临界二氧化碳循环制冷系统，其特征是：包括CO₂主压缩机、CO₂油分离器、气体冷却器、辅助压缩机、CO₂高压储液器、干燥器、过滤器、膨胀机、膨胀阀、CO₂蒸发器、CO₂汽液分离器、冷冻水箱、冷冻水泵、冷却水箱、冷却水泵、截止阀、第一调节阀、第二调节阀，所述CO₂主压缩机、CO₂油分离器和气体冷却器通过阀门依次连接，所述气体冷却器分别与冷却水箱、CO₂高压储液器连接，所述CO₂高压储液器与干燥器、过滤器、膨胀阀、膨胀机、CO₂蒸发器和CO₂汽液分离器依次连接，所述气体冷却器由两组结构相同的第一换热器和第二换热器构成，所述第一换热器和第二换热器之间设有截止阀。

所述CO₂油分离器的出口与第一换热器的管侧入口相接，第一换热器的管侧出口通过截止阀与CO₂高压储液器连接，CO₂高压储液器与干燥器、过滤器、膨胀机或膨胀阀、CO₂蒸发器、CO₂汽液分离器依次连接，CO₂油分离器再与CO₂主压缩机相接构成单级压缩制冷系统。