[发明专利]一种CO2制冷系统用工质排放装置及排放控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于CO₂制冷系统的高压工质排放装置及排放控制方法，属于制冷技术领域。 

背景技术

近年来，自然工质以其极佳环保性能及较低的获取难度，在制冷装置中被广泛研究与使用，其中CO₂是使用历史最为悠久、技术发展较为成熟的自然制冷工质，在工业冷冻和高温热泵等一系列产品中均有应用。 

然而，由于CO₂独特的热力学性能，在制冷系统中往往需要较高的压力，在跨临界循环的系统中甚至超过8MPa。同时，CO₂工质又具有较高的三相点。因此，当CO₂工质由高压快速降压的过程中，往往伴随工质凝华或凝固的现象，即气态CO₂或液态CO₂相变为固体干冰的过程，而在这一过程中，工质又伴随着大量吸热。因此，CO₂制冷系统常因此面对工质排放过程中的巨大问题。 

在制冷系统检修或工质替换过程中，往往需要将制冷系统内的高压CO₂工质进行排放。传统排放过程，即将系统管路内的CO₂直接排空，往往会遇到CO₂工质快速凝结为雪花状的干冰，造成管路升压甚至堵塞排放管路。同时，由于干冰较快速度的冷却，在过高压力作用下排放部位会出现管路冻裂、阀组部件损坏等问题，对高压系统安全性有较大影响。而直接对干冰部位加热，又会遇到操作空间狭小、霜体换热效果差、耗时耗能等问题。因此，只有从根本上解决CO₂排放过程凝结固体干冰的问题，才能有效提高CO₂排放效率，保证安全性与稳定性，有助于CO₂制冷系统的推广使用。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种CO₂制冷系统用工质排放装置及排放控制方法，实现制冷系统中高压CO₂工质的安全快速排放。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案。 

一种CO₂制冷系统用工质排放装置，其特征在于，它包括缓冲罐，缓冲罐的一侧设置CO₂入口阀，另一侧上部设置CO₂出口阀；缓冲罐中部设置有观察视镜用以观察罐内液体或气体状态以及是否有局部干冰凝结；缓冲罐上端分别设置压力显示器和用以控制缓冲罐内部及其它部件安全压力的安全阀，下端分别设置温度显示器和用以定期排除工质中可能携带而未排出的杂质的排污阀；还包括分别设置在缓冲罐外侧的加热介质进口阀和加热介质出口阀，并且缓冲罐内设置盘管状加热管路，其一端与加热介质出口阀相连，另一端与加热介质进口阀相连。 

所有部件均具有相当于CO₂制冷系统所需的耐高压能力，并具有极端工况下干冰凝结的耐低温强度。 

所述CO₂入口阀、CO₂出口阀、压力显示器与温度显示器、加热介质出口阀、加热介质进口阀协同工作，以温度与压力信号为基准，对制冷系统内CO₂工质排入及排出缓冲罐的速度及罐内加热的速率实施控制，保持缓冲罐内高于CO₂三相点的压力，并在过热状态下排放，以避免排放过程产生固体干冰堵塞管路。 

本发明的特点在于，通过保压导入、加热排放的方式，避免了传统CO₂制冷系统工质排放过程中，CO₂凝固或凝华为干冰，堵塞排放通路的问题，并避免了干冰凝结低温导致的管路冻裂等安全问题，实现了制冷系统中高压CO₂工质的安全快速排放，提高了制冷系统工作效率和稳定性。 

附图说明

图1是本发明实施例的结构及工作原理示意图。 

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。 

如图1，本实施例包括缓冲罐3，缓冲罐3的一侧设置CO₂入口阀1，另一侧上部设置CO₂出口阀6。缓冲罐3中部设置观察视镜2用以观察罐内液体或气体状态以及是否有局部干冰凝结。缓冲罐3上端分别设置压力显示器4与安全阀5，下端分别设置温度显示器10与排污阀9。本实施例还包括分别设置在缓冲罐3外侧的加热介质进口阀8和加热介质出口阀7，并且缓冲罐3内设置盘管状加热管路11，其上端与加热介质出口阀7相连，下端与加热介质进口阀8相连。