[发明专利]一种基于碳纳米管重力油分离效应的低温制冷装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于碳纳米管重力油分离效应的低温制冷装置及方法，其中装置基于单机压缩单级分凝自复叠制冷，包括压缩机、冷凝器、气液分离器、毛细管、节流阀；气液分离器中饱和液相高温制冷剂经过节流装置进入冷凝蒸发器完成蒸发过程；同时气液分离器中产生的饱和气体工制冷剂进入冷凝蒸发器完成冷凝过程后经毛细管节流后进入蒸发器，最后蒸发器出来的低温制冷剂与冷凝蒸发器中完成蒸发过程的高温制冷剂气体混合后进入压缩所完成循环；在循环的过程中，向制冷剂添加适量的碳纳米管，使得气液分离器中低沸点制冷剂中的润滑油含量大幅减少，避免润滑油堵塞毛细管，同时可以提升制冷剂的换热性能和提高润滑油的润滑性能、降低压缩机磨损。

技术领域

本发明涉及制冷设备领域，特别是涉及一种基于碳纳米管重力油分离效应的低温制冷装置及方法。

背景技术

碳纳米管自1991年被发现以来，由于其独特的结构特点使其具有良好的传热性能、奇异的导电性以及优异的力学性能，从而引起了专家学者的广泛关注，在各个领域都呈现了广阔的应用前景。碳纳米管不仅具有纳米材料的一些共性特征，还具有极高的机械强度，在润滑领域被应用于润滑油添加剂，起到改善和提升减磨抗磨性能的作用。碳纳米管的多孔结构、较大的比表面积和较轻的质量密度也使其在吸附作用上展现出良好的性能。

在自复叠制冷系统中，不同蒸发温度的制冷剂在经过冷凝器冷凝作用后，低温制冷剂处于气态，而高沸点制冷剂已冷凝为液态，此时通过设置气液分离器使得这两种状态的制冷剂分离，使液态的高沸点制冷剂节流后继续冷凝低温制冷剂。但目前气相低沸点制冷剂在分离时常常会夹带一些润滑油液滴，严重的，这些液滴进入低温管路中，会造成毛细管堵塞，严重影响系统的运行状况。

目前为了实现低温制冷系统的气液分离器中气相低沸点制冷剂与润滑油的高效分离，主要通过对气液分离器进行改进，但此类工艺对于一些与制冷剂互溶的乳化油的分离效果依旧不明显，因此需要一种能够高效分离气相低沸点制冷剂中的油成分的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于碳纳米管重力油分离效应的低温制冷装置及方法。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于碳纳米管重力油分离效应的低温制冷装置，包括压缩机、冷凝器、气液分离器、节流阀、毛细管、冷凝蒸发器、蒸发器以及充注口；其中压缩机出口与冷凝器进口连接，冷凝器出口与气液分离器进口连接；气液分离器的高沸点制冷剂通道通过节流阀与冷凝蒸发器的蒸发侧通道连接；气液分离器的低沸点制冷剂通道与冷凝蒸发器的冷凝侧通道连接；冷凝蒸发器的冷凝侧出口通过毛细管与蒸发器的进口连接；冷凝蒸发器的蒸发侧出口与蒸发器的出口相连，并与压缩机的进口连接；在冷凝器和气液分离器之间设置有充注口，充注口用于充注碳纳米管。

进一步的，还包括制冷剂，制冷剂采用自复叠混合制冷剂。

进一步的，所述自复叠混合制冷剂包括高沸点制冷剂中的一种或者其组合，以及低沸点制冷剂中的一种或者其组合；其中高沸点制冷剂包括R134A、R600A、R1234YF、R1234ZE(Z)、R1234ZE(E)、R142B以及R22，低沸点制冷剂包括R23、R14、R1150、R290、R170、R125以及R32。

一种基于碳纳米管重力油分离效应的低温制冷方法，所述制冷方法基于上述的制冷装置，制冷方法包括如下步骤：

步骤1：压缩机停止工作，将设定量的碳纳米管通过充注口充注到制冷装置中；

步骤2：启动压缩机；碳纳米管和制冷剂混合进入冷凝器；

步骤3：经过冷凝器冷凝，获得部分液化的制冷剂；高沸点制冷剂经过放热冷凝形成液态，低沸点制冷剂保持气态；其中由于润滑油的粘度高，而碳纳米管存在相见迁移机制，因此碳纳米管吸附润滑油并发生沉积，与液态的高沸点制冷剂混合；