[发明专利]复叠式制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温级制冷系统，特别涉及一种低温级制冷系统的增压系统优化的复叠式制冷系统。

背景技术

随着国际社会对臭氧空洞和气候变暖问题深入的关注和高度的重视，我国已于2010年全面完成了CFC类工质的替代。但R134a、R410A、R290作为新的替代产物，虽然不破坏臭氧层但其全球变暖潜值也很高。因此，HFCs作为过渡制冷剂无法实现对环境的零污染，寻找新型替代制冷剂也是当前所面临的问题，而二氧化碳作为新一代制冷剂，已开始应用于各领域中。

CO2与水在较低的温度与较高的压力下，可以形成气体水合物，在一立方米的水内可以吸纳约200倍的标准体积的CO2。由于在0℃以上CO2水合物的相平衡曲线有一转折点，高于该温度时相平衡压力会急剧的增长，因此，我们可以在该转折温度以下利用较低的压力促使水合物合成，然后在高于转折点的温度下将水合物分解，就可以获得比较高的气体压力。因此，利用这样的二氧化碳水合反应，可以替代压缩机，同时可以解决制冷剂的污染问题及二氧化碳压缩机制造难的问题。

这种情况下，CO2进行水合反应的反应器也尤为重要，其绝热保温性能决定了水合反应的速率等因素，因此利用高压绝热喷淋装置作为反应器，可以有效控制水合物的合成与分解，同时热源采用盘管式换热器。

发明内容

本发明是要提供一种复叠式制冷系统，该系统利用CO2在低温低压下在高压绝热密封容器内与喷淋水形成水合物，在温度升高后水合物分解时放出高压气体，实现高低压力循环来替代压缩机，同时利用高温级制冷系统产生的低温冷冻水作为低温级制冷系统的冷却水，对反应器产生的高温高压的气体进行冷却后送入膨胀阀，最后进入蒸发器完成低温级制冷循环。

本发明所采用的技术方案是：一种复叠式制冷系统，包括由高温级制冷系统压缩机、高温级制冷系统冷凝器、高温级制冷系统膨胀阀、高温级制冷系统蒸发器构成的高温级制冷系统，由低温级制冷系统冷凝器、低温级制冷系统膨胀阀、低温级制冷系统蒸发器构成的低温级制冷系统，低温级制冷系统通过冷却水路连接高温级制冷系统，其特征在于：该系统还包括水合物反应器，所述水合物反应器内部装设换热盘管和喷淋装置，外部设有冷却水温的低温冷源，换热盘管连接低温级制冷系统热源，所述水合物反应器的低压气体进气口连接接有CO2气罐的低压储气罐，高压气体排气口连接高压储气罐，低压储气罐与高压储气罐之间通过低温级制冷系统冷凝器、低温级制冷系统蒸发器、低温级制冷系统膨胀阀和单向阀连接，从喷淋装置喷出的喷淋水利用CO2在低温下形成水合物，吸收气体而同时放热，在温度升高后水合物分解时放出高压气体，实现高低压力循环来替代高温级制冷系统压缩机；高温级制冷系统产生的低温冷冻水作为低温级制冷系统的冷却水，对水合物反应器产生的高温高压的气体进行冷却后送入低温级制冷系统膨胀阀，并进入低温级制冷系统蒸发器完成低温级制冷循环。

水合物反应器为高压绝热密封容器，高压绝热密封容器的绝热层由气凝胶、真空绝热板、聚氨酯发泡三层复合构成，高压绝热密封容器内不装有水合物生成促进装置或水中加入水合物生成促进剂。

低温冷源为恒温槽，恒温槽与喷淋装置连接，为喷淋装置提供低温水喷雾，用于增加气体与水的接触面积，吸收气体。

低温级制冷系统热源为盘管式换热器，盘管式换热器中的盘管与水合物反应器内的换热盘管连接，与水合物换热，换热后的冷冻水可为空调的末端供冷水。

低温级制冷系统冷凝器，其管程内通过冷却水，冷却水是高温级制冷系统提供的低温冷冻水；其壳程内通制过冷剂蒸汽。

低压储气罐上设有充气口，进气口和排气口，其进气口连接低温级制冷系统蒸发器，用于储存来自低温级制冷系统蒸发器的气体。

高压储气罐上设有进气口和排气口，其进气口连接水合物反应器，用于储存来自水合物分解释放的高压气体；其排气口经由单向阀连接低温级制冷系统冷凝器和低温级制冷系统膨胀阀，用于提供高压节流气体。