[发明专利]一种引射增压梯级过冷跨临界CO2

说明书

本发明公开了一种引射增压梯级过冷跨临界CO₂系统及应用。本发明包括CO₂蒸发器、CO₂压缩机；所述CO₂蒸发器的出口依次连通CO₂压缩机、高压引射器的主流入口、CO₂气体冷却器的入口；CO₂气体冷却器的出口分两路，一路连通一级过冷器的冷媒侧、中压引射器的主流入口、高压引射器二次流的入口；另一路连通一级过冷器的热媒侧后分为两路，分别连通二级过冷器的冷媒侧、中压引射器的二次流入口和二级过冷器的热媒侧、CO₂蒸发器的入口。本发明创造所述的引射增压梯级过冷跨临界CO₂系统，可降低换热过程的不可逆损失，提高整个系统的能效比。

技术领域

本发明属于制冷、热泵技术领域，尤其是涉及一种引射增压梯级过冷跨临界CO₂系统及应用。

背景技术

随着社会的发展，能源和环境问题受到社会广泛的关注。对于制冷空调领域，根据《基加利修正案》的规定，目前广泛应用的R134a、R410A等制冷剂由于GWP较高的缺点将逐步消减。因此，寻求高效环保的替代制冷剂至关重要。

在众多制冷剂中，CO₂无毒、不易燃、ODP＝0、GWP＝1，环保优势明显，可在汽车空调、超市制冷、乳品厂、冷冻海水冷却器、住宅空调等领域应用。然而其临界温度较低(31.1℃)，临界压力较高(7.38MPa)，使节流不可逆损失大，循环COP较低。对于环境温度较高的制冷CO₂系统或回水温度较高的CO₂系统，气体冷却器温度较高，导致CO₂系统节流损失大，系统性能较差。

通过过冷技术对气体冷却器出口的CO₂流体进行冷却，可使整体系统COP大幅增提升。常规过冷系统需通过单独配置制冷量较小的蒸气压缩制冷系统，会向CO₂系统中引入其它人工合成制冷剂(R134a、R290、R1234yf等)，导致系统环保性能下降、易燃易爆或价格昂贵。因此，可通过CO₂自身蒸发相变，对气体冷却器出口的CO₂流体进行自身冷却，整个系统只需充注CO₂一种制冷剂，提高能效比。

然而CO₂系统的最优过冷度较大，如果采用单级蒸发冷却，使得CO₂超临界流体的冷却过程和CO₂流体的蒸发过程温度不匹配，造成较大的不可逆损失。

发明内容

本发明旨在提出一种引射增压梯级过冷跨临界CO₂系统，以克服现有的技术缺陷。

本发明一种引射增压梯级过冷跨临界CO₂系统，CO₂蒸发器的出口依次连通CO₂压缩机、高压引射器的主流入口、CO₂气体冷却器的入口；

所述CO₂气体冷却器的出口分两路，一路依次连通一级过冷器的冷媒侧、中压引射器的主流入口、高压引射器二次流的入口，另一路依次连通一级过冷器的热媒侧后分为两路，一路连通二级过冷器的冷媒侧、中压引射器的二次流入口，另一路连通二级过冷器的热媒侧、CO₂蒸发器的入口。

进一步的，CO₂气体冷却器的出口与一级过冷器的冷媒侧连通的管路上安装有高温级节流阀，一级过冷器的热媒侧与二级过冷器的冷媒侧连通的管路上安装有中温级节流阀，二级过冷器的热媒侧与CO₂蒸发器的入口连通的管路上安装有低温级节流阀。

进一步的，一级过冷器的冷媒侧、二级过冷器的冷媒侧的换热工质均采用纯制冷剂CO₂。