[发明专利]一种跨临界双级过冷引射二氧化碳系统及应用

说明书

本发明公开了一种跨临界双级过冷引射二氧化碳系统及应用。本发明的高压级二氧化碳引射器的出口依次连通气体冷却器、高温膨胀阀、中温冷却蒸发器、高压级二氧化碳的二次流入口；所述中压级二氧化碳引射器的出口依次连通压缩机、高压级二氧化碳引射器的主流入口、气体冷却器、中温级冷却蒸发器、中温级膨胀阀、低温级冷却蒸发器和中压级二氧化碳引射器的主流入口。本发明的双级过冷引射二氧化碳系统，二氧化碳梯级蒸发进行过冷，减小不可逆节流损失，降低气体冷却器运行压力，并提升进入压缩机的压力，二氧化碳压缩机压比减小，等熵效率提高，延长压缩机使用寿命。

技术领域

本发明属于制冷制热、热泵技术领域，尤其是涉及一种双级引射过冷二氧化碳系统及应用。

背景技术

目前，蒸汽压缩制冷系统广泛应用于民用和商用制冷领域，占社会能源消耗的很大比例。制冷工业对全球变暖和臭氧损耗的重要影响已成为一个日益明显的问题。合理选择制冷系统的循环构型和环保型制冷剂对节能减排具有积极的作用。自然工质二氧化碳由于其环保安全的优势，可作为传统制冷剂的替代制冷剂。

二氧化碳凭借着自身优良特性,被誉为是CFCs、HCFCs和HFCs最具发展潜力的永久替代物。因此，绿色二氧化碳制冷技术具有广阔的发展前景。然而,在常见的制冷条件下,由于二氧化碳的临界温度较低，所以使用二氧化碳制冷系统需要在超临界循环模式下进行，并且由于大量的膨胀损失导致这些系统的性能系数(COP)低于常规循环使用氟氯化碳和氢氯氟碳化合物制冷剂。

发明内容

本发明旨在提出一种跨临界双级过冷引射二氧化碳系统，以克服现有技术的缺陷，可降低压缩机排气压力，增加压缩机入口气体压力，二氧化碳压缩机压比减小，等熵效率提高，延长压缩机使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种跨临界双级过冷引射二氧化碳系统，包括高压级二氧化碳引射器和中压级二氧化碳引射器；

所述高压级二氧化碳引射器的出口依次连通气体冷却器、高温级膨胀阀、中温级冷却蒸发器、高压级二氧化碳引射器的二次流入口；所述冷却器的出口的另一条路依次连通中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器、低压级二氧化碳引射器的主流入口、气液分离器、压缩机和高压级二氧化碳引射器的主流入口；

所述中压级二氧化碳引射器的出口依次连通压缩机、高压级二氧化碳引射器的主流入口、气体冷却器、中温级冷却蒸发器、中温级膨胀阀、低温级冷却蒸发器和中压级二氧化碳引射器的主流入口；所述低温级冷却蒸发器的另一条出口依次连通低温级二氧化碳引射器的主流入口、气液分离器、低温级膨胀阀、蒸发器和中压级二氧化碳引射器的二次流入口；所述蒸发器还与低压级二氧化碳引射器的二次流入口连通。

进一步的，所述蒸发器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器分别采用翅片管换热器、套管式换热器或板式换热器、套管式换热器或板式换热器；所述气体冷却器为套管式换热器或板式换热器。

进一步的，所述蒸发器、中温级冷却蒸发器、低温级冷却蒸发器的工作温度范围分别为-20～0℃、20～40℃、5～20℃；高压级二氧化碳引射器的出口温度范围100～110℃，压力范围为8.0～9.0MPa,主流入口的温度范围为110～120℃，压力范围为9.0～10.0MPa，二次流吸气温度范围为20～40℃，压力范围为5.7～8.0MPa；中压级二氧化碳引射器的出口温度范围为0～10℃，压力范围为3.5～4.5MPa，主流入口温度范围为5～15℃压力范围为4.0～5.1MPa；二次流吸气温度范围为-20～0℃，压力范围为2.0～3.5MPa；低压级二氧化碳引射器的出口温度范围为-5～5℃；压力范围为3.0～4.0MPa，主流入口温度范围为15～20℃，压力范围为5.1～5.7MPa,二次流吸气温度范围为-20～0℃，压力范围为2.0～3.5MPa；压缩机的吸气压力范围为3.25～4.25MPa，排气压力范围为9.5～10.5MPa。

本发明创造还涉及如上所述的引射增压双级过冷跨临界二氧化碳双温系统在制冷制热、热泵领域的应用。