本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)，特別是一種帶有冷卻分凝熱交換器的自復疊制冷系統(tǒng)。

背景技術：

傳統(tǒng)的自復疊制冷系統(tǒng)，僅僅用一個相分離器通過平衡閃蒸的方法分離混合制冷劑，分離效率十分低。為了解決上述問題，也有的自復疊制冷系統(tǒng)用精餾柱（器）來代替相分離器以提高分離效率，混合制冷劑在精餾柱（器）中反復分離，大大提高了各組元的分離效率。還有的自復疊制冷系統(tǒng)設置兩個或者兩個以上的相分離器，并和內部熱交換器相配合對混合制冷劑進行多次分凝分離。上述制冷系統(tǒng)雖然能夠提高分離效率，但是讓整個制冷系統(tǒng)變得更加復雜，成本也相對較高，更適合大中型自復疊制冷裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術所存在的上述不足，提出一種能夠進一步分離進入低溫環(huán)路的混合制冷劑，用以提高低溫環(huán)路中低沸點組元含量，降低自復疊制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度的自復疊制冷系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種帶有冷卻分凝熱交換器的自復疊制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述的系統(tǒng)包括壓縮機1，壓縮機1的出氣管路與冷凝器2的入口相連，與冷凝器2相配的設置有水循環(huán)管路，冷凝器2的出口通過管路與相分離器3相連，相分離器3的底端通過第一液相管路4與冷凝蒸發(fā)器5的內腔部分的一端相連，而在所述的第一液相管路4上依次設置有視液鏡6、干燥過濾器7和熱力膨脹閥8，冷凝蒸發(fā)器5內腔部分的另一端則連接有第一管路9，在第一管路9上設置有與熱力膨脹閥8相連的感溫包10，所述第一管路9同時與相互并聯(lián)的第二管路11和第三管路12相連，而第二管路11和第三管路12的末端則通過第四管路13與壓縮機1的進氣端相連，在第二管路11上設置有第一球閥14，在第三管路12上設置有第二球閥15，在第四管路13上設置有第三球閥16，所述相分離器3的頂部為冷卻分凝熱交換器17，所述第三管路12的一部分位于冷卻分凝熱交換器17中，冷卻分凝熱交換器17的頂端通過管路與冷凝蒸發(fā)器5的外腔部分的一端相連通，而冷凝蒸發(fā)器5外腔部分的另一端則通過第二液相管路18與蒸發(fā)器19的入口端相連，并且在第二液相管路18上依次設置有視液鏡6、干燥過濾器7和針閥20，蒸發(fā)器19的出口端則通過管路與第一管路9相連，所述的蒸發(fā)器19位于低溫箱21內，在低溫箱21內還設置有風扇22和電加熱器23。

所述冷凝器2的水循環(huán)管路上設置有流量計24、冷卻水箱25、水泵26和閥，并且在冷卻水箱25內還設置有電加熱器23，與所述的水循環(huán)管路還相接有帶有閥的冷卻水進水管路27。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：

本種結構形式的帶有冷卻分凝熱交換器的自復疊制冷系統(tǒng)，其結構簡單，設計巧妙，布局合理，它創(chuàng)造性的在相分離器的氣相出口處設置了一個冷卻分凝熱交換器(fractionationheatexchanger)的結構，該結構能夠進一步分離即將進入低溫環(huán)路的混合制冷劑，可以提高低溫環(huán)路中低沸點組元的含量，降低自復疊制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度。該制冷系統(tǒng)在保證整體結構不會過于復雜的情況下，提高了混合制冷劑的分離效率。因此可以說它具備了多種優(yōu)點，特別適合于在本領域中推廣應用，其市場前景十分廣闊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)組成示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例中冷卻分凝熱交換器部分的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。如圖1、圖2所示：一種帶有冷卻分凝熱交換器的自復疊制冷系統(tǒng)，它包括壓縮機1，這個壓縮機1的出氣管路與冷凝器2的入口相連，而冷凝器2的出口端則通過管路與相分離器3相連，相分離器3的底端通過第一液相管路4與冷凝蒸發(fā)器5的內腔部分的一端相連，并且在第一液相管路4上還依次設置有視液鏡6、干燥過濾器7和熱力膨脹閥8，上述冷凝蒸發(fā)器5內腔部分的另一端則連接有一個第一管路9，并且在第一管路9上設置有感溫包10，且感溫包10與熱力膨脹閥8相連；

上述的第一管路9同時與相互并聯(lián)的第二管路11和第三管路12相連，而第二管路11和第三管路12的末端則通過第四管路13與壓縮機1的進氣端相連，在第二管路11上設置有第一球閥14，在第三管路12上設置有第二球閥15，在第四管路13上設置有第三球閥16，

所述相分離器3的頂部為冷卻分凝熱交換器17，所述第三管路12的一部分位于冷卻分凝熱交換器17中，并且第三管路12的直徑要小于冷卻分凝熱交換器17的直徑，而冷卻分凝熱交換器17的頂端通過管路與冷凝蒸發(fā)器5的外腔部分的一端相連通，冷凝蒸發(fā)器5外腔部分的另一端則通過第二液相管路18與蒸發(fā)器19的入口端相連，

在第二液相管路18上依次設置有視液鏡6、干燥過濾器7和針閥20，蒸發(fā)器19的出口端則通過管路與第一管路9相連，所述的蒸發(fā)器19位于低溫箱21內，在低溫箱21內還設置有風扇22和電加熱器23。

本發(fā)明實施例的帶有冷卻分凝熱交換器的自復疊制冷系統(tǒng)的工作過程如下：氣態(tài)的混合制冷劑在壓縮機1的作用下進入冷凝器2，與冷凝器2相配的水循環(huán)管路上設置的水泵26讓水體在水循環(huán)管路內循環(huán)流動，流量計24則可以隨時測試循環(huán)流量，冷卻水箱25內的電加熱器23則可以讓操作人員根據需要隨時調節(jié)得到所需的水溫，而冷卻水進水管路27則可以向水循環(huán)管路中補充冷水；

經過冷凝器2后，氣/液混合相的制冷劑進入相分離器3，液相的制冷劑通過第一液相管路4進入冷凝蒸發(fā)器5的內腔，并最終進入第一管路9，第一液相管路4上的視液鏡6能夠讓操作人員觀察到液相的流動狀態(tài)，而干燥過濾器7則對液相中的雜質進行過濾并對水分進行干燥，熱力膨脹閥8控制輸入冷凝蒸發(fā)器5中的液相的壓力和流量；相分離器3中的氣相制冷劑會經過冷卻分凝熱交換器17的頂端開口直接進入冷凝蒸發(fā)器5的外腔部分，并且在冷凝蒸發(fā)器5中，其內腔與外腔的流體流動方向相反，并且這兩種不同狀態(tài)的制冷劑發(fā)生熱交換，液相變?yōu)闅庀?、氣相變?yōu)橐合啵馇恢械?、變?yōu)橐合嗟闹评鋭┩ㄟ^第二液相管路18進入蒸發(fā)器19，在此過程中，操作人員可以通過第二液相管路18上的視液鏡6觀察到液相的流動狀態(tài)，干燥過濾器7則對液相中的雜質進行過濾并對水分進行干燥，并在蒸發(fā)器19的作用下變?yōu)闅庀?，在此過程中吸熱，實現(xiàn)低溫箱21的制冷，低溫箱21中的風扇22能夠快速的讓低溫箱21中的空氣混合均勻，配合以低溫箱21中的電加熱器23，可以調節(jié)并獲得所需要的溫度；

經過蒸發(fā)器19后、重新變?yōu)闅庀嗟闹评鋭┯謺ㄟ^管路回到第一管路9處，并最終重新回到壓縮機1中，

如果第二管路11上的第一球閥14開啟，第三管路12上的第二球閥15關閉，氣相制冷劑直接通過第二管路11、第四管路13進入壓縮機1；若需要進一步提高混合制冷劑的分離效率時，可以將第二管路11上的第一球閥14關閉，將第三管路12上的第二球閥15開啟，將氣相制冷劑導入第三管路12中，由于第三管路12上有一段位于相分離器3的冷卻分凝熱交換器17內，因此相當于相分離器3中的氣相制冷劑與第三管路12中的氣相制冷劑在冷卻分凝熱交換器17中進行熱交換，在此過程中，能夠在對高壓飽和氣體進行冷卻降溫的過程中進一步分離高、低沸點組元，提高進入低溫環(huán)路混合制冷劑中低沸點組元的質量分數(shù)；同時讓高壓飽和氣體預冷，減少冷凝蒸發(fā)器中的冷凝熱量；還可以加熱低溫回氣，防止吸氣中含有尚未蒸發(fā)的液體，保證壓縮機的安全工作；

冷卻分凝熱交換器17部分中的工作原理如下：以r744/r290混合制冷劑為例說明，從相分離器3過來的高壓氣體進入冷卻分凝熱交換器17中（具體說是冷卻分凝熱交換器17與第三管路12之間的環(huán)形區(qū)域中）并自下而上流動；從冷凝蒸發(fā)器5和蒸發(fā)器19過來的低壓混合氣體在第三管路12的內腔中自上而下流動。兩部分氣體在冷卻分凝熱交換器17處進行熱量交換，高壓側氣體被冷卻，低壓側氣體被加熱。由于高壓側初始為飽和制冷劑，因此在被冷卻的過程中必然會產生部分冷凝液體。產生的冷凝液在冷卻分凝熱交換器17的內壁處又回流至相分離器3中。由于r290沸點較高，因此冷凝液中主要為r290制冷劑；相反，高壓側剩余未冷凝的飽和氣體中r744質量分數(shù)變大。