[发明专利]一种利用超声波调节制冷系统循环组分浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温制冷技术，尤其涉及一种利用超声波调节制冷系统循环组分浓度的方法。

背景技术

当前，在普冷温区（制冷温度大于零下120℃的温区）一般以复叠制冷系统和单级混合制冷系统为主，与复叠制冷系统相比，采用单级混合制冷系统可以使得制冷机结构得到很大的简化，同时令制冷机的运行可靠性得到明显的提高，而由于单级混合制冷系统可以采用普通的制冷设备，制冷机的制造成本可以大幅度降低。随着医药、生物工程、能源等行业对于低温制冷的需求越来越多，单级混合制冷系统这一技术的发展有着重要的现实意义。

然而与纯工质制冷系统不同，多元非共沸混合工质存在温度滑移及浓度滑移这两大特性，这使得混合工质制冷系统在运行控制方面存在许多困难。混合工质制冷系统在启动时，系统中的制冷工质主要以气相状态存在，这会使得开机高压压力很高，而压缩机的排气温度也处于较高值，然后随着制冷温度的下降，制冷工质逐渐液化，使得制冷系统高压压力逐渐下降，压缩机排气温度也随之下降。另外，需要达到某一目标低温的混合制冷系统，当制冷机硬件设备确定时，目前需要通过大量实验才能确定多元非共沸混合工质合理的充灌比例，实验的成本巨大，而且难以得到最佳比例。同时为了制冷系统能够降低到目标低温，低沸点组分比例不能低于一定比例，这会降低制冷系统在高温工况时的制冷效率。

目前国内针对混合工质制冷系统变循环组分浓度控制方法的公开报道较少。然而中科院理化技术研究所的发明专利（CN1501040A）报道了一种对深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法，该控制方法针对不同的运行工况，根据预先设定值与输入参数的比较，通过控制节流元件的开闭或通量，实现对制冷机在不同工况之间的稳定、高效的运行。但是，该专利的方法需要对混合制冷系统加装多个控制阀，其控制方法较为复杂，不利于推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种利用超声波调节制冷系统循环组分浓度的方法，利用超声波雾化对混合工质制冷系统中的工质循环组分浓度进行调节，从而提高的混合工质制冷系统在不同运行工况时的效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种利用超声波调节制冷系统循环组分浓度的方法，

该制冷系统包括带有润滑油分离装置的压缩机单元1、冷却器单元2、回热器单元3、节流单元4、蒸发器单元5、控制单元A以及变循环浓度装置单元B，其中变循环浓度装置单元B由耐压容器6、波纹挡板7、超声波换能器8以及电磁阀V1、电磁阀V2组成；

所述压缩机单元1、冷却器单元2、变循环浓度装置单元B、回热器单元3、节流单元4以及蒸发器单元5依次连接；

该方法包括如下步骤：

一、启动工况步骤：

变循环浓度装置单元B中的电磁阀V1开启，电磁阀V2关闭，超声波换能器8输入功率为0，此时超声波换能器8不工作；然后控制单元A根据节流单元4进出口温度差值是否达到设定值，判断制冷系统是否已经转向受控降温工况过程；

二、受控降温工况步骤：

1）控制单元A根据蒸发器单元5输入的出口温度参数与设定值的差值对制冷系统所处工况进行判断，如果制冷系统处于受控降温过程中的高温工况，则按照以下方法进行调节：

变循环浓度装置单元B中的电磁阀V1及电磁阀V2都开启，同时根据回热器单元3进口端温差以及节流单元4进出口温差对超声波换能器8功率进行调节，具体方法如下：

a）当回热器单元3进口端温差大于设定温差范围上限值时，减小超声波换能器8功率；当回热器单元3进口端温差小于设定温差范围下限值时，增大超声波换能器8功率；通过反馈调节，使得回热器单元3进口端温差稳定在设定温差范围内；

b）当节流单元4进出口温差小于设定温差范围下限时，减小超声波换能器8功率；当节流单元4进出口温差大于设定温差范围上限时，增大超声波换能器8功率；通过反馈调节，使得节流单元4进出口温差稳定在设定温差范围内；

c）当在对回热器单元3进口端温差及节流单元4进出口温差进行调节的过程，出现输出对超声波换能器8功率相反调节指令时，优先按照节流单元4的调节指令对超声波换能器8功率进行调节；

2）控制单元A根据蒸发器单元5输入的出口温度参数与设定值的差值对制冷系统所处工况进行判断，如果系统处于受控降温过程中的低温工况，则按照以下方法进行调节：

变循环浓度装置单元B中的电磁阀V2开启，电磁阀V1关闭，同时根据回热器单元3进口端温差以及节流单元4进出口温差对超声波换能器8功率进行调节，具体方法如下：