用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機，壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、第一回熱器、第一毛細管和冷藏室蒸發(fā)器依次連接，冷藏室蒸發(fā)器出口與氣液分離器入口相連接，氣液分離器出口分兩路，一路飽和液態(tài)制冷劑經(jīng)過第二毛細管后與冷凝蒸發(fā)器冷流體入口相連接，另一路飽和氣態(tài)制冷劑連接到冷凝蒸發(fā)器熱流體入口，冷凝蒸發(fā)器熱流體出口經(jīng)過第二回熱器及第三毛細管后與冷凍室蒸發(fā)器入口相連接，冷凍蒸發(fā)器出口經(jīng)第二回熱器后與冷凝蒸發(fā)器冷流體出口相連接，而后經(jīng)過第一回熱器與壓縮機入口相連接；利用非共沸混合物制冷劑的溫度滑移及可實現(xiàn)自復疊循環(huán)的特性，有效改善了雙溫電冰箱制冷循環(huán)系統(tǒng)的性能，促進家用電冰箱產(chǎn)品節(jié)能技術的發(fā)展。
【專利說明】用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電冰箱制冷【技術領域】，具體涉及一種用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著我國科學技術與經(jīng)濟的不斷飛速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量和生活水平提出了新的要求，從而使得電冰箱技術也在不斷地朝著節(jié)能、環(huán)保和智能化方向發(fā)展。電冰箱技術的進步與能效標準的提高也促使運用新的節(jié)能技術提高冰箱的制冷效率、降低冰箱的耗電量成為行業(yè)領域發(fā)展的重點。另外，在電冰箱制冷系統(tǒng)中采用自然環(huán)保制冷劑(碳氫類制冷齊U)對保護地球大氣環(huán)境及抑制溫室效應有著積極的作用。因此，發(fā)展電冰箱新型制冷技術，提高電冰箱節(jié)能與環(huán)保水平，將會促進我國冰箱產(chǎn)品在國際市場上的競爭力，進而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和環(huán)境效益，與此同時還能帶來積極的社會效益。
[0003]目前，包括冷藏室和冷凍室兩個貯藏室的雙溫電冰箱由于具有能滿足人們對不同保鮮溫度的要求、經(jīng)濟適用的優(yōu)點在國內(nèi)外得到了廣泛應用。在各種類型的雙溫電冰箱產(chǎn)品中，包括直冷式和風冷式，它們的蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)主要是采用純質(zhì)制冷劑，如R600a(異丁烷)和R134a。而在循環(huán)方式方面，如直冷式的制冷循環(huán)方式多采用單回路循環(huán)方式，系統(tǒng)的主要部件包括壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、冷藏室和冷凍室兩個蒸發(fā)器。風冷式也多采用單回路循環(huán)方式，但冷藏室和冷凍室共用一個蒸發(fā)器，通過風道分配送風實現(xiàn)兩個儲藏室的制冷?？偟膩碚f，在采用純質(zhì)制冷劑的單回路循環(huán)方式中，制冷劑基本是保持在單一相同的蒸發(fā)溫度，經(jīng)蒸發(fā)器的制冷作用，實現(xiàn)冷藏室和冷凍室各自的溫度要求(直冷式用兩個串聯(lián)蒸發(fā)器，風冷式用一個蒸發(fā)器分別送風)，這一蒸發(fā)溫度是由滿足冷凍室溫度需求而決定的。實際上，雙溫電冰箱的冷藏室和冷凍室有明顯不同的溫度要求。由于冷藏室溫度高，而單一的蒸發(fā)溫度相對低的多，因此導致冷藏室蒸發(fā)器傳熱溫差大，不可逆?zhèn)鳠釗p失顯著，使得循環(huán)系統(tǒng)的制冷效率降低。
[0004]相比于純質(zhì)制冷劑，非共沸混合物制冷劑具有相變溫度滑移的特性，即在蒸發(fā)和冷凝過程中其溫度會發(fā)生改變?；谶@一特性，當非共沸混合物制冷劑應用在蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中(包括冰箱制冷系統(tǒng))，循環(huán)方式可以實現(xiàn)近似的勞倫茲循環(huán)，可以減少系統(tǒng)中蒸發(fā)器與冷凝器換熱過程的傳熱不可逆損失。因此，在蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中采用非共沸混合物制冷劑將有利于提高循環(huán)系統(tǒng)的制冷效率。另外，還可以利用非共沸混合物制冷劑相變過程中氣相與液相的成分不相同特點，實現(xiàn)自復疊循環(huán)方式，可以基于單級壓縮而獲得更低的制冷溫度。綜合而言，將非共沸混合物制冷劑的溫度滑移及可實現(xiàn)自復疊循環(huán)的特性應用于電冰箱制冷系統(tǒng)，可以進一步使循環(huán)系統(tǒng)的制冷性能得到顯著提高。因此，本發(fā)明技術提供的一種可行解決方案，即一種用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，對雙溫電冰箱產(chǎn)品節(jié)能技術的發(fā)展有著積極的推動作用。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為解決上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，非共沸碳氫混合物制冷劑可為R290/R600a(質(zhì)量分數(shù)為56/44% )或R290/R600 (質(zhì)量分數(shù)為40/60% );利用非共沸碳氫混合物制冷劑的溫度滑移充分減少系統(tǒng)中蒸發(fā)器與冷凝器換熱過程的傳熱不可逆損失；并利用其可實現(xiàn)內(nèi)部自復疊循環(huán)而獲得更低的制冷溫度或在滿足冷凍室蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度的條件下，利用內(nèi)部自復疊循環(huán)方式可以顯著提升壓縮機吸氣壓力從而降低循環(huán)中壓縮機的功率消耗并提高壓縮機的輸氣量；并且還能夠實現(xiàn)冷藏室和冷凍室蒸發(fā)器維持在不同的蒸發(fā)溫度同時制冷，有效改善了雙溫電冰箱制冷循環(huán)系統(tǒng)的性能。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0007]用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機101，壓縮機101、冷凝器102、干燥過濾器103、第一回熱器104、第一毛細管105和冷藏室蒸發(fā)器106依次連接，冷藏室蒸發(fā)器106的出口與氣液分離器107的入口相連接，氣液分離器107的出口分兩路，一路飽和液態(tài)制冷劑出口經(jīng)過第二毛細管108后與冷凝蒸發(fā)器109冷流體入口113相連接，另一路飽和氣態(tài)制冷劑出口與冷凝蒸發(fā)器109熱流體入口 115相連接，冷凝蒸發(fā)器109熱流體出口 116經(jīng)過第二回熱器110及第三毛細管111后與冷凍室蒸發(fā)器112入口相連接，冷凍室蒸發(fā)器112出口經(jīng)第二回熱器110后與冷凝蒸發(fā)器109冷流體出口 114相連接，冷凝蒸發(fā)器109冷流體出口 114經(jīng)過第一回熱器104與壓縮機101入口相連接。
[0008]所述冷藏室蒸發(fā)器106出口的氣液兩相混合物制冷劑進入氣液分離器107中，所述氣液兩相混合物制冷劑為非共沸碳氫混合物制冷劑，氣液分離器107中富高沸點組分混合物制冷劑液體經(jīng)第二毛細管108后作為冷流體在冷凝蒸發(fā)器109內(nèi)吸熱蒸發(fā)，氣液分離器107中的富低沸點組分混合物制冷劑氣體作為熱流體在冷凝蒸發(fā)器109內(nèi)放熱冷凝。
[0009]所述冷凝蒸發(fā)器109熱流體出口 116的富低沸點組分混合物制冷劑液體經(jīng)過第二回熱器110過冷及第三毛細管111節(jié)流后進入冷凍室蒸發(fā)器112吸熱蒸發(fā)，冷凍室蒸發(fā)器112出口的富低沸點組分混合物制冷劑氣體經(jīng)第二回熱器110過熱后與冷凝蒸發(fā)器109冷流體出口 114的富高沸點組分混合物制冷劑氣體相混合，混合后的制冷劑氣體經(jīng)過第一回熱器104進入壓縮機101。
[0010]所述氣液分離器107中下部的飽和液體為富高沸點組分混合物制冷劑(相對于初始組分混合物制冷劑)，這部分液體經(jīng)第二毛細管108節(jié)流后在冷凝蒸發(fā)器109中吸熱蒸發(fā)。
[0011]所述氣液分離器107中上部的飽和氣體為富低沸點組分混合物制冷劑(相對于初始組分混合物制冷劑)，這部分氣體在冷凝蒸發(fā)器109中放熱冷凝，再經(jīng)過第二回熱器110進一步放熱變?yōu)檫^冷液體，繼而經(jīng)第三毛細管111節(jié)流后在冷凍室蒸發(fā)器112中吸熱蒸發(fā)。
[0012]相比于現(xiàn)有的雙溫電冰箱制冷循環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0013]1、利用非共沸碳氫混合物制冷劑的溫度滑移充分減少系統(tǒng)中蒸發(fā)器與冷凝器換熱過程的傳熱不可逆損失，可以改善循環(huán)系統(tǒng)的制冷效率。
[0014]2、利用非共沸混合物制冷劑相變過程中氣相與液相的成分不相同特點，實現(xiàn)了內(nèi)部自復疊循環(huán)方式，可以實現(xiàn)冷藏室蒸發(fā)器與冷凍室蒸發(fā)器分別工作在各自較適宜的蒸發(fā)溫度下，顯著減少了蒸發(fā)器傳熱溫差所導致的不可逆?zhèn)鳠釗p失，使得循環(huán)系統(tǒng)的制冷效率提聞。[0015]3、在滿足冷凍室蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度的條件下，利用內(nèi)部自復疊循環(huán)方式可以顯著提升壓縮機吸氣壓力從而降低循環(huán)中壓縮機的功率消耗并提高壓縮機的輸氣量。
[0016]本發(fā)明系統(tǒng)是一種經(jīng)濟、有效、可行的改善方案，能有效提高雙溫電冰箱制冷循環(huán)系統(tǒng)性能，促進家用電冰箱產(chǎn)品節(jié)能技術的發(fā)展。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明制冷循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明冷凝蒸發(fā)器示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明制冷循環(huán)系統(tǒng)工作過程的壓-焓圖(p_h圖)。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明是一種用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機101，壓縮機101、冷凝器102、干燥過濾器103、第一回熱器104、第一毛細管105和冷藏室蒸發(fā)器106依次連接，冷藏室蒸發(fā)器106的出口與氣液分離器107的入口相連接，氣液分離器107的出口分兩路，一路飽和液態(tài)制冷劑出口經(jīng)過第二毛細管108后與冷凝蒸發(fā)器109冷流體入口 113相連接，另一路飽和氣態(tài)制冷劑出口與冷凝蒸發(fā)器109熱流體入口 115相連接，冷凝蒸發(fā)器109熱流體出口 116經(jīng)過第二回熱器110及第三毛細管111后與冷凍室蒸發(fā)器112入口相連接，冷凍蒸發(fā)器112出口經(jīng)第二回熱器110后與冷凝蒸發(fā)器109冷流體出口 114相連接，而后經(jīng)過第一回熱器104與壓縮機101入口相連接。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明冷凝蒸發(fā)器109為套管式換熱器，富高沸點組分混合物制冷劑由冷凝蒸發(fā)器109冷流體入口 113進入冷凝蒸發(fā)器109內(nèi)吸熱蒸發(fā)，變?yōu)轱柡蜌怏w后由冷凝蒸發(fā)器109冷流體出口 114引出；富低沸點組分混合物制冷劑由冷凝蒸發(fā)器109熱流體入口 115進入冷凝蒸發(fā)器內(nèi)放熱冷凝，變?yōu)轱柡鸵后w后由冷凝蒸發(fā)器109熱流體出口 116引出。
[0023]如圖3所示，為本發(fā)明制冷循環(huán)系統(tǒng)工作過程的壓-焓圖(ρ-h圖)，其示意的制冷系統(tǒng)工作過程為:壓縮機101出口的高溫高壓過熱制冷劑氣體經(jīng)冷凝器102放出熱量后成為高壓飽和液體(圖中2-3過程)，過冷液體經(jīng)由干燥過濾器103過濾及第一回熱器104過冷后(圖中3-4過程)進入第一毛細管105，經(jīng)節(jié)流實現(xiàn)降壓降溫后(圖中4-5過程)進入冷藏室蒸發(fā)器108，在冷藏室蒸發(fā)器108中吸熱蒸發(fā)實現(xiàn)制冷目的(圖中5-6過程)；冷藏室蒸發(fā)器108出口的氣液兩相混合制冷劑進入氣液分離器107進行氣液分離，其中從氣液分離器107分離出的富高沸點組分飽和液態(tài)混合物制冷劑通過第二毛細管108降壓降溫后(圖中61-7過程)由冷凝蒸發(fā)器109冷流體入口 113進入冷凝蒸發(fā)器109吸熱蒸發(fā)為飽和氣體(圖中7-8過程)，并由冷凝蒸發(fā)器109冷流體出口 114引出。氣液分離器107分離出的富低沸點組分飽和氣態(tài)混合物制冷劑由冷凝蒸發(fā)器109熱流體入口 115進入冷凝蒸發(fā)器109放熱冷凝為飽和液體(圖中6v-9過程)后由冷凝蒸發(fā)器109熱流體出口 116引出，冷凝蒸發(fā)器109熱流體出口 116的飽和液體經(jīng)第二回熱器110過冷后(圖中9-10過程)進入第三毛細管111，經(jīng)節(jié)流實現(xiàn)降壓降溫后(圖中10-11過程)進入冷凍室蒸發(fā)器112吸熱蒸發(fā)實現(xiàn)制冷目的(圖中11-12過程)，冷凍室蒸發(fā)器112出口的飽和氣體經(jīng)第二回熱器110過熱后(圖中12-13過程)與冷凝蒸發(fā)器109冷流體出口 114的飽和氣體混合為過熱氣體(圖中13
(8)-14過程)，過熱氣體經(jīng)第一回熱器104進一步過熱后進入壓縮機101入口(圖中14-1過程)，以上完成整個循環(huán)過程。
[0024]本發(fā)明的整個系統(tǒng)循環(huán)工作過程中存在有三個不同的工作壓力，依次是冷凝器102冷凝壓力、冷藏室蒸發(fā)器106蒸發(fā)壓力和冷凍室蒸發(fā)器112蒸發(fā)壓力。其中冷凝器102冷凝壓力、冷藏室蒸發(fā)器106蒸發(fā)壓力和冷凍室蒸發(fā)器112蒸發(fā)壓力是由循環(huán)系統(tǒng)的工作工況和混合物制冷劑的組分所決定，這又取決于制冷溫度要求和空氣環(huán)境溫度。
【權利要求】
1.一種用于雙溫電冰箱的非共沸碳氫混合物自復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機(101)，其特征在于:壓縮機(101)、冷凝器(102)、干燥過濾器(103)、第一回熱器(104)、第一毛細管(105)和冷藏室蒸發(fā)器(106)依次連接，冷藏室蒸發(fā)器(106)的出口與氣液分離器(107)的入口相連接，氣液分離器(107)的出口分兩路，一路飽和液態(tài)制冷劑出口經(jīng)過第二毛細管(108)后與冷凝蒸發(fā)器(109)冷流體入口( 113)相連接，另一路飽和氣態(tài)制冷劑出口與冷凝蒸發(fā)器(109)熱流體入口(115)相連接，冷凝蒸發(fā)器(109)熱流體出口(116)經(jīng)過第二回熱器(110)及第三毛細管(111)后與冷凍室蒸發(fā)器(112)入口相連接，冷凍室蒸發(fā)器(112)出口經(jīng)第二回熱器(110)后與冷凝蒸發(fā)器(109)冷流體出口(114)相連接，而后經(jīng)過第一回熱器(104)與壓縮機(101)入口相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的增效制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述冷藏室蒸發(fā)器(106)出口的氣液兩相混合物制冷劑進入氣液分離器(107)中，所述氣液兩相混合物制冷劑為非共沸碳氫混合物制冷劑，氣液分離器(107)中下部的飽和液體為富高沸點組分混合物制冷劑，富高沸點組分混合物制冷劑液體經(jīng)第二毛細管(108)后作為冷流體在冷凝蒸發(fā)器(109)內(nèi)吸熱蒸發(fā)，氣液分離器(107)中上部的飽和氣體為富低沸點組分混合物制冷劑，富低沸點組分混合物制冷劑氣體作為熱流體在冷凝蒸發(fā)器(109)內(nèi)放熱冷凝。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的增效制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述冷凝蒸發(fā)器(109)熱流體出口(116)的富低沸點組分混合物制冷劑液體經(jīng)過第二回熱器(110)過冷及第三毛細管(111)節(jié)流后進入冷凍室蒸發(fā)器(112)吸熱蒸發(fā)，冷凍蒸發(fā)器(112)出口的富低沸點組分混合物制冷劑氣體經(jīng)第二回熱器(110)過熱后與冷凝蒸發(fā)器(109)冷流體出口(114)的富高沸點組分混合物制冷劑氣體相混合，混合后的制冷劑氣體經(jīng)過第一回熱器(104)進入壓縮機(101)。
【文檔編號】F25B5/04GK103512257SQ201310450218
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】魚劍琳, 王驍, 呂小龍, 晏剛 申請人:西安交通大學