[发明专利]二氧化碳相变液化循环制冷系统及循环方法和空调制冷器

说明书

本发明公开了一种二氧化碳相变液化循环制冷系统及循环方法和空调制冷器，该制冷系统，包括：一压力气源，用于为系统提供高压气体；至少两并联布置的液态CO₂储罐，液态CO₂储罐分别与压力气源连接，以交替通入高压气体控制液态CO₂储罐内的压力；一蒸发器，蒸发器分别连接液态CO₂储罐，以交替接收液态CO₂储罐提供的液态CO₂冷媒并在蒸发器内气化，由流经蒸发器管壁外表面的载冷剂降温所释放的显热进行换热。本发明利用液态CO₂冷媒逆向循环原理制冷，液态CO₂冷媒通过高压空气压送进入蒸发器气化成蒸气气化过程中需吸收潜热，吸收的潜热来源于流经蒸发器表面的载冷剂降温所放出的显热，载冷剂放出显热后温度下降实现制冷过程。

技术领域

本发明涉及空调制冷技术领域，尤其涉及一种二氧化碳相变液化循环制冷系统及循环方法和空调制冷器。

背景技术

人工制冷方式主要有四种，相变制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。每种制冷方法各有其特点。选择合理的制冷方法，满足制冷的要求，实现制冷中的节能，达到良好的经济效益，同时制冷系统应符合环保要求。相变是指物质集聚态的变化。物质在发生相变时，必然伴随着一定数量的能量交换，这是一种物理现象。相变制冷就是利用冷媒相变时的吸热效应，达到降低温度的效果。冷媒液体的汽化，是吸热的相变过程，通过这个相变过程吸收大量热量，就可获得低温。

在制冷技术中，广泛利用制冷剂(液体)在低压下的汽化过程来制取冷量。利用这种原理的制冷方式可分为蒸气压缩式制冷、吸收式制冷和蒸汽喷射式制冷。制冷过程需要的是制冷剂可循环使用的一个过程，制冷剂吸热气化是制冷过程，升温回收后的气态制冷剂液化循环过程是制冷系统的COP的决定因素。在蒸气压缩式制冷中，工质(制冷剂)的蒸气首先被压缩到比较高的压力，被外部冷却介质(冷却水或空气)冷却而转变为液体，再经节流，使压力和温度同时降低，利用低压力下工质液体的汽化即可吸热制冷。汽化后的蒸气再由压缩机吸入压缩，不断循环。在整个循环过程中，压缩机将经过换热的气态制冷剂加压后液化循环使用，压缩机的能耗决定了系统的COP值。

而二氧化碳是一种新兴的自然工质。液态二氧化碳蒸发点是温度为-56.6C，压力为520kPa。二氧化碳作为制冷工质有许多独特的优势:从对环境的影响来看，除水和空气以外，二氧化碳是与环境最为友善的制冷工质。二氧化碳具备有良好的安全性和化学稳定性，二氧化碳安全无毒，即便在高温下也不产生有害气体，具有与制冷循环和设备相适应的热物理性质，单位容积制冷量相当高，运动黏度低。因此，将二氧化碳通过调整循环的排气压力，可使气体在冷凝器中液化放热过程较好地适应外部热源的温度和温升需要。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出的一种利用二氧化碳相变和气体膨胀制冷、气体变压降温液化技术的二氧化碳相变液化循环制冷系统及循环方法和空调制冷器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种二氧化碳相变液化循环制冷系统，包括：

一压力气源，用于为系统提供高压气体；

至少两并联布置的液态CO₂储罐，所述液态CO₂储罐分别与所述压力气源连接，以交替通入所述高压气体控制所述液态CO₂储罐内的压力；

一蒸发器，所述蒸发器分别连接所述液态CO₂储罐，以交替接收所述液态 CO₂储罐提供的液态CO₂冷媒并在所述蒸发器内气化；

其中，液态CO₂气化吸收的气化潜热及气化后的低温蒸气升温吸收的显热由流经所述蒸发器管壁外表面的载冷剂降温所释放的显热进行换热，且所述蒸发器内的液态CO₂转化为气态的CO₂流出。