[发明专利]一种闪气旁通梯级冷却的双级压缩制冷循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及以CO₂作为制冷剂的二级压缩制冷循环系统，具体的说，是一种闪气旁通梯级冷却的双级压缩制冷循环系统。

背景技术

气候变化是当今人类社会面临的重大问题，人工合成制冷剂氟氯烃（CFCs）和氢氟氯烃（HCFCs）类物质破坏臭氧层并且具有较高的温室效应，制冷剂的替代工作任重道远。从长远的角度来看，制冷空调系统使用自然工质才能从根本上解决制冷剂替代问题，实现制冷空调系统的环保目标。在这样的形势下，CO₂制冷系统成为当今制冷空调行业的研究热点。

目前，许多国家已经开始对CO₂制冷空调系统进行研究和应用。在发达国家，超市展示柜、汽车空调、自动售货机等应用领域CO₂已有取代HFCs制冷剂的趋势。

虽然CO₂制冷空调技术已应用于多个领域，但CO₂跨临界循环制冷系统的关键问题仍未得到根本解决，即节流损失大，运行压力高，系统效率低，比常规的R134a系统低1/4-1/3。从技术角度来看，可以用气体冷却器出口超临界CO₂流体的冷却、闪气旁通制冷循环等途径可以提高CO₂制冷系统效率。总结发现，CO₂制冷循环的冷却可通过以下几种方式实现：1）换热器冷却方式；2）专用冷却方式；3）其它冷却方式。虽然采用专用冷却方式可提高CO₂制冷循环的COP，但专用冷却方式需要增加一套辅助的制冷循环，提高了成本，增加了系统循环复杂程度。

在其它类型的冷却方式中，如采用融冰冷却器以降低气体冷却器出口CO₂温度，太阳能应用于CO₂跨临界制冷循环冷却过程。但以上两种冷却方式对应用时间和条件较为严格，推广应用具有一定难度。通过比较分析，基于制冷循环本身的换热器冷却方式更容易实现和控制，是提高CO₂跨临界制冷循环系统效率、拓宽其使用范围的可行措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，CO₂制冷循环节流损失大和循环效率较低的问题，提供一种闪气旁通梯级冷却的双级压缩制冷循环系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种闪气旁通梯级冷却的双级压缩制冷循环系统，其特征在于，低压级压缩机的出口侧与中间冷却器进口端相连接，所述的中间冷却器的出口端与高压级压缩机的进口端相连接，所述的高压级压缩机出口端与气体冷却器进口端相连接，所述的气体冷却器出口端与闪气旁通外部换热器的高温流体入口端相连接，所述的闪气旁通外部换热器的高温流体出口端与内部换热器的高温流体入口端相连接，所述的内部换热器的高温流体出口端与闪气旁通内部换热器入口端相连接，所述的闪气旁通内部换热器出口端与节流阀入口端相连接，所述的节流阀出口端与所述的冲击T型连接气液分离器相连通，所述的冲击T型连接气液分离器底部与蒸发器入口端相连接、所述的蒸发器出口端与内部换热器的低温流体入口端相连接，所述的内部换热器的低温流体出口端与低压级压缩机的出口端相连接，所述的冲击T型连接气液分离器顶部与闪气旁通外部换热器的低温流体入口端相连接，所述的闪气旁通外部换热器的低温流体出口端与闪气旁通调节阀入口端相连接，所述的闪气旁通调节阀出口端与低压级压缩机入口端相连接。

本发明具有以下技术效果：

1．本发明与传统的二级CO₂二级压缩系统相比，其解决了CO₂制冷循环节流损失大和循环效率较低的关键问题，大大提高了CO₂跨临界制冷循环系统效率、拓宽其使用范围。

2.本发明将闪发气体直接进行旁通至压缩机吸气口，使蒸发器入口完全是液态制冷剂，从而实现蒸发器内制冷剂的均匀分配，降低蒸发器内的压力损失，强化制冷剂侧换热过程，从而提高制冷系统效率。

3.超临界CO₂流体避开了传统制冷剂所经历的两相区，这使得换热器设计中不同工质之间的换热具有更好的热匹配性，减小传热过程“火用”损失。在相同的窄点温差下，气体冷却器出口的超临界CO₂流体分别在闪气旁通外部换热器、内部换热器和闪气旁通内部换热器被冷却，换热两侧的工质保持良好的“热追随”，使其传热过程有较小的“火用”损耗和“火用”损失。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。