專利名稱：一種單機多溫蒸氣壓縮式制冷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于制冷機械技術領域，涉及一種單臺壓縮機制取多個蒸發(fā)溫度的蒸氣壓縮式制冷裝置。
二背景技術：
由于食品冷凍或冷藏溫度的不同，對它的新鮮度和保鮮時間均有重要影響，而不同食品為維持上述指標對冷凍或冷藏溫度有不同的要求，這就要求在蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)設計時必須制取不同的蒸發(fā)溫度來滿足食品保存的要求。此外，還有許多方面(如混合物的分離液化等)和過程都需要不同的溫度環(huán)境，這都需要蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)制取不同的蒸發(fā)溫度。
目前蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)多采用純制冷劑作為循環(huán)工質(zhì)，制取不同的蒸發(fā)溫度的方法有獨立循環(huán)和分別節(jié)流等方法?！蔼毩⒀h(huán)法”是每制取一個蒸發(fā)溫度都有一套完整的制冷系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都是獨立的；“分別節(jié)流法”是采用一臺壓縮機來提升制冷劑蒸氣的壓力，經(jīng)過冷凝器冷凝，液體制冷劑分別進入多個并聯(lián)的節(jié)流閥，由不同的節(jié)流閥來決定不同的蒸發(fā)溫度。這兩種方法各有優(yōu)缺點，“獨立循環(huán)法”初期投資大，節(jié)能效果好；“分別節(jié)流法”結構簡單，但不節(jié)能。
三
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種利用單臺壓縮機制取多個蒸發(fā)溫度的蒸氣壓縮式制冷裝置。
實現(xiàn)上述目的的技術解決方案是，一種單機多溫蒸氣壓縮式制冷裝置，它包括壓縮機、冷凝器、最后一級的節(jié)流閥和蒸發(fā)器以及多個單向閥，其中還包括N-1個制冷模塊，裝置中的制冷劑采用多元非共沸混合制冷劑；每級制冷模塊都是由氣液分離器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器和冷凝蒸發(fā)器組成，制冷模塊1的入口與冷凝器連通，其出口有兩個，分為制冷劑氣體和液體兩個出口，制冷劑氣體出口與壓縮機連通，液體出口與下一級制冷模塊的氣液分離器連通。
制冷模塊有兩個作用一是利用制冷模塊中的蒸發(fā)器制取每一級的蒸發(fā)溫度；二是通過制冷模塊中的氣液分離器、節(jié)流閥和冷凝蒸發(fā)器將多元非共沸混合制冷劑一一分離并分別液化。
制冷模塊針對多元非共沸混合制冷劑沸點不同采用蒸餾或精餾的方法將其分離，它應有一套或多套氣液分離器和冷凝蒸發(fā)器組成。
本實用新型由于只采用了單臺壓縮機和多元非共沸混合制冷劑，該制冷裝置具有結構簡單、運行節(jié)能的特點。
四

圖1是本實用新型的制冷裝置采用單臺壓縮機和多元混合制冷劑制取多個蒸發(fā)溫度的循環(huán)基本原理圖；圖2-1、2-2、2-3為本實用新型的單臺壓縮機制取雙蒸發(fā)溫度制冷裝置的三種不同形式的循環(huán)流程圖。
圖3為本實用新型的單臺壓縮機制取三個蒸發(fā)溫度制冷裝置的循環(huán)流程圖。
五具體實施方式
以下結合附圖給出的具體實施例，對本實用新型作進一步的描述。
如圖1所示，它是一個基本的原理圖。本實用新型的裝置采用單臺壓縮機和多元混合制冷劑作為循環(huán)工質(zhì)來制取多個蒸發(fā)溫度，利用不同的制冷劑來制取不同的蒸發(fā)溫度，每一個制冷劑對應著制取一個蒸發(fā)溫度，因此該制冷裝置包括壓縮機101、冷凝器102、制冷模塊1到N-1個、最后一級節(jié)流閥109和蒸發(fā)器110以及多個單向閥107、108、111，每個制冷模塊如制冷模塊1相同，包括氣液分離器103、節(jié)流閥104、蒸發(fā)器105和冷凝蒸發(fā)器106。壓縮機101將多元非共沸混合制冷劑蒸氣壓縮，進入冷凝器102中冷凝，其中最高沸點的制冷劑全部冷凝，其余制冷劑部分冷凝，再通過制冷模塊1中的氣液分離器103、節(jié)流閥104和冷凝蒸發(fā)器106將混合制冷劑依次分離并全部液化，并經(jīng)過節(jié)流閥104節(jié)流進入蒸發(fā)器105中，便可以制取第一級的蒸發(fā)溫度，從冷凝蒸發(fā)器106下部出來的氣液混合制冷劑進入下一個制冷模塊，制取下一級的蒸發(fā)溫度，從制冷模塊N-1中的冷凝蒸發(fā)器下部出來的液體制冷劑經(jīng)最后一級節(jié)流閥109節(jié)流在蒸發(fā)器110中制取最后一級的蒸發(fā)溫度，最后從各制冷模塊出來的制冷劑氣體經(jīng)單向閥和最后一級蒸發(fā)器110出來的制冷劑氣體經(jīng)單向閥111后混合，一起回到壓縮機中，從而完成整個制冷循環(huán)。
實施例一采用單臺壓縮機和兩元混合制冷劑的制冷裝置按照本實用新型制取兩個蒸發(fā)溫度，其循環(huán)流程圖如圖2-1、2-2、2-3所示，圖2-1、2-2、2-3所示流程略有不同，但都能達到制取雙蒸發(fā)溫度的目的。該制冷裝置使用兩元混合制冷劑A和B，其中制冷劑A和B的沸點不同，A為高溫制冷劑，B為低溫制冷劑。制冷裝置由壓縮機201、冷凝器202、氣液分離器203、、高溫蒸發(fā)器205、冷凝蒸發(fā)器206、節(jié)流閥207、低溫蒸發(fā)器208和單向閥209組成。此外，在該裝置中利用氣液分離器203、節(jié)流閥204和冷凝蒸發(fā)器206來實現(xiàn)混合制冷劑A和B分離的目的。以圖2-1為例，其循環(huán)流程為壓縮機201將兩元混合制冷劑蒸氣壓縮，兩元混合制冷劑蒸氣在冷凝器202中冷凝，其中制冷劑A全部冷凝，制冷劑B部分冷凝，在氣液分離器203進行氣液分離分兩路流出，從氣液分離器中出來的液體(制冷劑A占主要成分)經(jīng)過節(jié)流閥204節(jié)流進入高溫蒸發(fā)器205制取高的蒸發(fā)溫度，部分沒有蒸發(fā)完的制冷劑氣液混合物進入冷凝蒸發(fā)器206，將從氣液分離器中出來的氣體(制冷劑B占主要成分)冷凝成液態(tài)制冷劑，該液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流閥207節(jié)流進入低溫蒸發(fā)器208制取低的蒸發(fā)溫度，然后從低溫蒸發(fā)器208中出來的氣體(制冷劑B占主要成分)經(jīng)單向閥209和從冷凝蒸發(fā)器206中出來的氣體(制冷劑A占主要成分)混合，一起回到壓縮機201中。
圖2-2和圖2-1不同之處在于，從低溫蒸發(fā)器208中出來的制冷劑和高溫蒸發(fā)器205中出來的制冷劑混合后，進入冷凝蒸發(fā)器206冷凝來自氣液分離器203的制冷劑氣體(制冷劑B占主要成分)，然后再回到壓縮機201中。
圖2-3和圖2-1不同之處在于，從低溫蒸發(fā)器208中出來的制冷劑先進入冷凝蒸發(fā)器206冷凝來自氣液分離器203的制冷劑氣體(制冷劑B占主要成分)，然后與高溫蒸發(fā)器208中出來的制冷劑氣體混合，一起回到壓縮機201中。
按照本實用新型圖2-1、2-2、2-3所設計的制冷裝置，對具體制取的兩個蒸發(fā)溫度是與選取的制冷劑A、B及其配比密切相關的。以普通的雙溫電冰箱為例，其冷凍室和冷藏室溫度要求為-18℃和4℃，在環(huán)境溫度32℃、冷凝溫度54℃、壓縮機吸氣溫度32℃時，采用本實用新型的雙溫制冷裝置，上述制冷劑A和B選用R142b和R134a，可以制取的兩個蒸發(fā)溫度為-5℃和-24℃。
實施例二采用單臺壓縮機和三元混合制冷劑的制冷裝置按照本實用新型制取三個蒸發(fā)溫度，其循環(huán)流程圖如圖3所示。該制冷系統(tǒng)使用三元混合制冷劑A、B和C，其中各個制冷劑的沸點不同，A為高溫制冷劑，B為中溫制冷劑，C為低溫制冷劑。制冷系統(tǒng)由壓縮機301、冷凝器302、氣液分離器303、節(jié)流閥304、高溫蒸發(fā)器305、冷凝蒸發(fā)器306、氣液分離器307、節(jié)流閥308、中溫蒸發(fā)器309、冷凝蒸發(fā)器310、單向閥311、節(jié)流閥312、低溫蒸發(fā)器313和單向閥314組成。此外，在該系統(tǒng)中利用氣液分離器303將制冷劑A和B、C分離并液化，冷凝蒸發(fā)器306則將制冷劑B和C液化(其中制冷劑C為部分液化)，氣液分離器307將制冷劑B和C分離并液化，制冷劑C在冷凝蒸發(fā)器310中完全液化，從而實現(xiàn)將混合制冷劑A、B和C分離液化的目的。以圖3為例，其流程為壓縮機301將三元混合制冷劑蒸氣壓縮，三元混合制冷劑蒸氣在冷凝器302中冷凝，其中制冷劑A全部冷凝，制冷劑B和C部分冷凝，在氣液分離器303進行氣液分離分兩路流出，一路從氣液分離器303下部出來的液體(制冷劑A占主要成分)經(jīng)過節(jié)流閥304節(jié)流進入高溫蒸發(fā)器305制取“高蒸發(fā)溫度”，部分沒有蒸發(fā)完的制冷劑氣液混合物進入冷凝蒸發(fā)器306，將另一路從氣液分離器303中出來的氣體(制冷劑B和C占主要成分)中的制冷劑B全部冷凝成液態(tài)制冷劑并進入下一級的氣液分離器307中，其中液態(tài)制冷劑B經(jīng)過節(jié)流閥308節(jié)流進入中溫蒸發(fā)器309制取“中蒸發(fā)溫度”，從中溫蒸發(fā)器309中出來部分沒有蒸發(fā)完的制冷劑氣液混合物進入冷凝蒸發(fā)器310，冷凝來自氣液分離器307中出來的氣體(制冷劑C占主要成分)，冷凝下來的液態(tài)制冷劑C經(jīng)節(jié)流閥312節(jié)流，在低溫蒸發(fā)器313中制取“低蒸發(fā)溫度”，最后，從冷凝蒸發(fā)器306出來的氣體A與從冷凝蒸發(fā)器310經(jīng)單向閥311出來的氣體A先混合，再與低溫蒸發(fā)器313中出來經(jīng)單向閥314的制冷劑氣體C混合，使得三元制冷劑再次混合一起回到壓縮機301中。
和單臺壓縮機制取雙蒸發(fā)溫度的制冷裝置一樣，單臺壓縮機制取三個蒸發(fā)溫度的制冷系統(tǒng)也存在著多種循環(huán)流程，這里便不一一給出了。采用本實用新型的單臺壓縮機制取三個蒸發(fā)溫度的制冷裝置，上述制冷劑A、B、C選取R142b、R134a和R143a，便可以制取蒸發(fā)溫度為-5℃、-24℃和-42℃三種溫度。
需明確說明的是，上述兩個實施例只是為了更好地說明單機多溫蒸氣壓縮式制冷裝置及其循環(huán)流程，本實用新型的目的是提供利用單壓縮機制取多個蒸發(fā)溫度的思想，采用多個制冷模塊，根據(jù)實際需要制取多個蒸發(fā)溫度，對于本領域的技術人員而言，是容易實現(xiàn)的，在此不一一窮盡列舉。因此在不脫離本實用新型要求保護的范圍和本質(zhì)的情況下，任何針對本實用新型系統(tǒng)的修改，如擴展到制取更多的蒸發(fā)溫度、采用不同的循環(huán)流程、為了提高性能而增加換熱設備或儲液設備，這些修改后的單機多溫蒸氣壓縮式制冷裝置同樣屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種單機多溫蒸氣壓縮式制冷裝置，它包括壓縮機101、冷凝器102、最后一級節(jié)流閥109和蒸發(fā)器110以及單向閥107108111；其特征在于還包括有多級設置的配置相同的N-1個制冷模塊1，制冷模塊1包括氣液分離器103、節(jié)流閥104、蒸發(fā)器105和冷凝蒸發(fā)器106，制冷劑采用多元非共沸混合制冷劑；制冷模塊1的入口與冷凝器102連通，其出口有兩個，分為制冷劑氣體和液體兩個出口，制冷劑氣體出口與壓縮機101連通，液體出口與下一級制冷模塊的氣液分離器連通。
2.如權利要求1所述的單機多溫蒸氣壓縮式制冷裝置，其特征在于，所述的N-1個制冷模塊1至少有一套或多套氣液分離器和冷凝蒸發(fā)器。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于單臺壓縮機制取多個蒸發(fā)溫度的蒸氣壓縮式制冷裝置。該制冷裝置包括壓縮機、冷凝器、N－1個制冷模塊、最后一級的節(jié)流閥和蒸發(fā)器以及多個單向閥。制冷劑采用多元混合制冷劑，其循環(huán)流程為壓縮機將混合制冷劑蒸氣壓縮，進入冷凝器中冷凝，要求最高沸點的制冷劑全部冷凝，再通過各級制冷模塊中的氣液分離器、節(jié)流閥和冷凝蒸發(fā)器將混合制冷劑依次分離并全部液化，并經(jīng)過對應的節(jié)流閥節(jié)流進入各個蒸發(fā)器中，便可以制取多個蒸發(fā)溫度，最后從各級制冷模塊出來的制冷劑氣體和最后一級蒸發(fā)器出來的制冷劑氣體混合，一起回到壓縮機中。由于只采用了單臺壓縮機和混合制冷劑，該制冷裝置具有結構簡單、運行節(jié)能的特點。
文檔編號F25B6/00GK2667412SQ0326251
公開日2004年12月29日 申請日期2003年7月23日 優(yōu)先權日2003年7月23日
發(fā)明者晏剛, 解國珍, 陳群, 厲彥忠, 吳業(yè)正 申請人:西安交通大學