[发明专利]一种宽温域复叠精密温控热交换系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种宽温域复叠精密温控热交换系统及其控制方法，该系统包括低温级制冷系统、高温级制冷系统、厂务水系统、循环流体系统和蒸发冷凝器，高温级制冷系统包括高温级压缩机、冷凝器、第一电子膨胀阀、第三电子膨胀阀和第一气液分离器；低温级制冷系统包括低温级压缩机、预冷器、油分离器、第二电子膨胀阀和第二气液分离器；厂务水系统一路与冷凝器的厂务水进出口相连，另一路与预冷器的厂务水接口相连；循环流体系统包括第一蒸发器、第二蒸发器、水泵和温度传感器。本发明提供宽温域超低温的循环介质，通过控制方法实现高温工况、中温工况及低温工况宽温域的精密控温，扩大了循环介质的温度范围，保证超低温宽温域的精密控温要求。

技术领域

本发明涉及一种精密温控热交换系统，具体涉及一种宽温域复叠精密温控热交换系统及其控制方法。

背景技术

在一些生产设备和工艺要求中，存在宽温域精密控温的需求，温度控制作为关键因素，温度的微小变化就会对产品的质量造成严重影响。然而，传统的精密温控热交换系统通常由单制冷系统组成的制冷回路实现制冷，制冷温度最低达到-40℃，这样的制冷系统虽然达到精密控温的需求，但无法达到更低的温度。

而现有的复叠式制冷系统，通过高、低温两级回路并利用中间换热器实现复叠制冷，虽然可以达到比传统的制冷温度更加低的温度，但是基本按照低温工况设计，无法满足宽温域精密控温的使用要求。

另外，虽然通过增加高温级蒸发器，可实现高温级独立运行，制取高温循环流体。但是对于中温流体需求时，如果运行复叠模式，会造成低温级压缩机回气过热度大，回气温度高等不利影响，或者单独运行高温级系统，会造成低压低、制冷量不足的现象。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种宽温域复叠精密温控热交换系统及其控制方法，其能够实现低温、宽温域的精密控温。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种宽温域复叠精密温控热交换系统，包括低温级制冷系统、高温级制冷系统、厂务水系统、循环流体系统和蒸发冷凝器，所述高温级制冷系统包括高温级压缩机、冷凝器、第一电子膨胀阀、第三电子膨胀阀和第一气液分离器；所述低温级制冷系统包括低温级压缩机、预冷器、油分离器、第二电子膨胀阀和第二气液分离器；所述厂务水系统包含两路部分，一路与冷凝器的厂务水进出口相连，另一路与预冷器的厂务水接口相连；所述循环流体系统包括第一蒸发器、第二蒸发器、水泵和温度传感器；

所述低温级制冷系统和高温级制冷系统通过蒸发冷凝器组成复叠系统，高温级压缩机连接着冷凝器的制冷剂进口，冷凝器的制冷剂出口分别通过第一电子膨胀阀和第三电子膨胀阀连接着蒸发冷凝器的高温制冷剂进口和第二蒸发器的制冷剂进口，蒸发冷凝器的高温制冷剂出口和第二蒸发器的制冷剂出口并联连接着第一气液分离器，所述第一气液分离器连接着高温级压缩机；所述低温级压缩机分别连接着预冷器的制冷剂进口和油分离器，所述油分离器分别连接着预冷器的制冷剂出口和蒸发冷凝器的低温制冷剂进口，蒸发冷凝器的低温制冷剂出口通过第二电子膨胀阀连接着第一蒸发器的制冷剂进口，第一蒸发器的制冷剂出口通过第二气液分离器连接着低温级压缩机；

所述第一蒸发器和第二蒸发器的进水侧并联且分别设置有第一低温电磁阀和第二低温电磁阀，所述第一蒸发器和第二蒸发器的出水侧并联连接着水泵和温度传感器。

进一步的，所述第一蒸发器和第二蒸发器的出水侧和水泵之间设置有水箱和电加热器，用于对循环流体的温度进行辅助控制。

进一步的，所述冷凝器的制冷剂出口侧设置有第一干燥过滤器，所述蒸发冷凝器的液体出口侧依次设置有储液器和第二干燥过滤器。

进一步的，所述低温级压缩机还并联有低温级膨胀罐，所述低温级膨胀罐上设有电磁阀。

进一步的，所述预冷器的厂务水进口侧设置有水量调节阀用于调节厂务水的流量。

进一步的，所述蒸发冷凝器的制冷剂出口侧设置有蒸发压力调节阀用于调节蒸发压力。