[实用新型]气体膨胀制冷过程的无级调节负荷装置

说明书

技术领域

本实用新型属于气体膨胀制冷技术领域，具体涉及一种气体膨胀制冷过程的无级调节负荷装置。

背景技术

由于气体(制冷工质可以是He，CO₂，N₂)，空气等气体在膨胀过程对外有功输出，膨胀后气体内位能增大，消耗的这些能量都需要内动能来补偿，因此气体温度必然降低，产生冷效应。历史上第一台气体制冷机是以空气作为工质的，称为空气制冷机。它采用的热力循环是布雷顿(Brayton)制冷循环，由两个等压和等熵过程组成，布雷顿循环中的气体工质不发生集聚态改变(没有相变)，也被称作气体制冷机循环。如图所示气体在压缩机中由压力乃压缩到较高压力Pc，然后进入冷却器，向冷却介质(水或循环空气)放出热量，高压气体再进入膨胀机，经历做外功的绝热膨胀过程，达到很低的温度，又进入冷箱吸热制冷，而后又被压缩机吸入，如此完成循环。

目前的气体膨胀制冷循环中用于调节制冷负荷的方法主要有采用变频器来调节压缩机电机的转速，降低活塞环的抽拉速度，降低压缩机的排气量，从而减少膨胀机的气体膨胀量，降低制冷负荷，从而可以达到节省电耗的目的，不足之处有如下几点：(一)能耗高，效率低，体积大，笨重。(二)功率因数低，谐波污染大。(三)启动冲击大。(四)隔离效果差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种设备投入小，启动冲击小，隔离效果好，易于实现自平稳，可以在最高制冷效率的前提下实现无级调节的气体膨胀制冷过程的无级调节负荷装置。

本实用新型的目的是这样实现的：包括与三通第一端相连的进出气管道，三通第二端通过活塞压缩机和水冷却器与膨胀机增压端的进口相连，膨胀机增压端的出口通过冷却器，膨胀机膨胀端和换热器与三通第三端相连，所述膨胀机增压端与膨胀机膨胀端之间通过轴承相连。

本实用新型克服传统理念，根据气体PVT关系，利用不同物质的量的气体在不同压力下体积流量相同的原理实现膨胀机在不同气量条件下高效运行的方法，相较于普通流程具有设备投入小，启动冲击小，隔离效果好，易于实现自平稳，可以在最高制冷效率的前提下实现无级调节。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型为气体膨胀制冷过程的无级调节负荷装置，包括与三通1第一端相连的进出气管道9，三通1第二端通过活塞压缩机5和水冷却器6与膨胀机增压端3的进口相连，膨胀机增压端3的出口通过冷却器7，膨胀机膨胀端1和换热器4与三通1第三端相连，所述膨胀机增压端3与膨胀机膨胀端1之间通过轴承2相连。

本实用新型的工作原理包括如下步骤：步骤一：活塞压缩机5出口的气体进入水冷却器6进口，冷却至常温后进入膨胀机增压端3进一步增压，增压后进入冷却器7，再次冷却至一定温度后进入膨胀机膨胀端，膨胀后的低温气体进入换热器4向外提供冷量，本身被复温至常温后进入三通8，最终进入活塞压缩机5重新压缩以完成整个循环。步骤二：当需要增加制冷量时，进出气管道9通过三通8第一端通入气体，提高活塞压缩机5的进气压力，活塞压缩机5的排气压力相应增加，气体体积流量不变，重新完成步骤一过程。步骤二：当需要减少制冷量时，可通过三通8的第一端和进出气管道9处排出气体，降低活塞压缩机5的进气压力，活塞压缩机5的排气压力相应降低，气体体积流量不变，重新完成步骤一过程。

本实用新型的气体种类可根据需要确定，可以为氦气、二氧化碳、氮气，空气等等。