[发明专利]一种跨临界二氧化碳制冷方法及其装置

权利要求书

1.一种跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)流过内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽通过第一压缩机加压进行一次压缩处理后，采用第一气体冷却器进行一次冷却处理；

(2)经一次降温冷却的亚临界二氧化碳通过第二压缩机加压进行二次压缩处理后，采用第二气体冷却器进行二次冷却处理；

(3)经二次降温冷却后的超临界二氧化碳通过所述过内部回热器的高压侧再次进行冷却处理，冷却后送入膨胀机节流为低温亚临界二氧化碳；

(4)将节流后的低温亚临界二氧化碳经稳压罐平稳压力和流速后送入蒸发罐进行蒸发，自身吸热热量后转换为高温低压二氧化碳气体，同时对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却；

(5)蒸发后的高温低压二氧化碳气体送入内部回热器的低压侧，吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热二氧化碳蒸汽，所述过热二氧化碳蒸汽送入所述第一压缩机升压进行循环利用。

2.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一压缩机将二氧化碳压缩为亚临界二氧化碳。

3.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(2)中所述第二压缩机将所述亚临界二氧化碳压缩为超临界二氧化碳。

4.根据权利要求2所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(3)中所述膨胀机将所述超临界二氧化碳节流至低温亚临界。

5.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(3)中所述膨胀机回收二氧化碳的膨胀功，并输出机械能的至所述第一压缩机和/或第二压缩机。

6.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(4)中所述取冷剂为水、防冻液、油或空气。

7.根据权利要求1所述的跨临界二氧化碳制冷方法，其特征在于，步骤(5)中所述蒸发后的高温低压二氧化碳气体先进入储液罐，经所述储液罐分离少量液态二氧化碳和润滑油后再送入所述内部回热器的低压侧。

8.一种如权利要求1-7任一项所述方法的跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，包括第一压缩机、第一气体冷却器、第二压缩机、第二气体冷却器、内部回热器、膨胀机和蒸发罐和储液罐，其中：

所述内部回热器的低压侧通过管道经所述第一压缩机连接所述第一气体冷却器，用于将流过所述内部回热器低压侧的过热二氧化碳蒸汽初步压缩为亚临界二氧化碳，并通过所述第一气体冷却器进行初步降温；

所述第一气体冷却器)通过管道依次经所述第二压缩机、第二气体冷却器连接所述内部回热器的高压侧，用于将经初步降温后的亚临界二氧化碳二次压缩为超临界二氧化碳，并通过所述第二气体冷却器进行二次降温；

所述第一压缩机压缩机通过管道连接所述气体冷却器，经过所述内部回热器高压侧回热后的高温低压的二氧化碳气体依次经所述压缩机和气体冷却器压缩和冷却为超临界二氧化碳；

所述气体冷却器通过管道经所述内部回热器连接所述膨胀机，以将所述超临界二氧化碳经所述内部回热器进一步冷却后由所述膨胀机节流为低温低压的亚临界二氧化碳；

所述膨胀机的排气口通过管道连接所述蒸发罐，由所述低温低压态的临界二氧化碳对所述蒸发罐外部的取冷剂进行冷却，自身被蒸发为所述高温低压的二氧化碳气体；以及

所述蒸发罐通过管道经所述内部回热器的低压侧连接所述第一压缩机，以使所述高温低压的二氧化碳气体吸收所述内部回热器高压侧的热量后转化为过热蒸汽进入所述第一压缩机进行循环利用。

9.根据权利要求8所述的跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，所述膨胀机的输出轴连接所述第一压缩机和/或第二压缩机，以将所述膨胀机收集的二氧化碳膨胀功通过机械能的方式传递给所述第一压缩机和/或第二压缩机。

10.根据权利要求8所述的跨临界二氧化碳制冷装置，其特征在于，还包括：

稳压罐，所述稳压罐设置于所述膨胀机的排气口与所述蒸发罐之间；和

储液罐，所述储液罐设置于所述蒸发罐与所述内部回热器低压侧之间。