專利名稱：：制冷方法
技術領域：
：本發(fā)明總體涉及一種制冷系統(tǒng)，特別涉及適合對隔絕的腔室(insulatedenclosure)制冷的系統(tǒng)。通常，制冷，如對食品或藥品的冷藏和/或冷凍，都使用機械制冷系統(tǒng)進行，這類系統(tǒng)是將制冷劑如氨或氟利昂用于蒸發(fā)壓縮循環(huán)中。這種系統(tǒng)對在較高溫度水平下提供冷量是有效的，但是為了在低溫下進行有效制冷，一般需要真空運行和/或多級運行，這樣會增加投資和運行費用。一種能更有效地在低溫水平下提供冷量的方法是，使用可膨脹的低溫液體如液氮，單獨地或與機械制冷系統(tǒng)相結合，以提供所需的低溫制冷。然而，這樣的系統(tǒng)盡管有效卻是昂貴的，因為低溫液體會損耗并因此需要不斷補充。因此，本發(fā)明的目的是提供一種如為熱交換器或隔絕腔室提供冷量方法，此方法在需要時能在低溫下進行有效的制冷。在閱讀本說明書的基礎上，本領域普通技術人員可清楚地了解上述和其它目的，能夠達到這些目的的本發(fā)明是一種制冷方法，它包括(A)壓縮多組分制冷劑流體，該流體包括選自碳氟化合物、碳氫氟化合物、氟代醚的至少一種組分和選自碳氟化合物、氫氟碳化合物、氟代醚和環(huán)境氣體的至少一種；(B)使壓縮后的多組分制冷劑流體冷卻并至少部分冷凝；(C)使至少部分冷凝后的多組分制冷劑流體膨脹，產生冷量；和(D)使帶冷量(refrigerationbearing)的多組分制冷劑流體溫熱并至少部分蒸發(fā)，將多組分制冷劑流體中的冷量用在腔室中。這里所使用的術語“無毒的”是指在合格的接觸限度(acceptableexposurelimit)內進行處理時，不會引起急性或慢性中毒。術語“非易燃”指無閃點，或者閃點非常高，至少為600°K。術語“無臭氧耗減”意思是臭氧耗減可能性為零，也就是不含氯、溴或碘原子。術語“常規(guī)沸點”是指在1個標準大氣壓即絕對壓強為14.696磅/平方英寸下的沸騰溫度。術語“間接熱交換”意思是使幾種流體間進行熱交換，而流體間彼此不存在直接接觸或摻混。術語“膨脹”意思是實現減壓。術語“非共沸的”(zeotropic)指隨著相變，溫度平緩變化。術語“過冷”意思是將液體冷至相應于給定壓力下液體的飽和溫度以下。術語“低溫”指溫度為250°K或更低，最好是200°K或更低。術語“制冷”意思是能將熱量從低于環(huán)境溫度的系統(tǒng)排到周圍空氣中的能力。術語“可變負荷制冷劑”指兩種或多種成份按照一定比例組合的混合物，這些成份的液相在混合物的氣泡點和露點之間經歷連續(xù)的增溫變化。混合物的氣泡點是指在給定的壓力下，當混合物的所有成份均為液相時，通過添加熱量使蒸氣相和液相開始形成平衡的溫度?；旌衔锏穆饵c是指在給定的壓力下，當混合物的所有成份均為蒸氣相時，通過減少熱量使液相和蒸氣相開始形成平衡的溫度。因此，混合物在氣泡點和露點之間的溫度范圍是液相和蒸氣相在平衡中兩相共存的溫度范圍。在本發(fā)明中，可變負荷制冷劑的氣泡點和露點的溫差至少是10°K，較好是至少20°K，最好是至少50°K。術語“碳氟化合物”指下列之一四氟甲烷(CF4)、全氟乙烷(C2F6)、全氟丙烷(C3F8)、全氟丁烷(C4F10)、全氟戊烷(C5F12)、全氟乙烯(C2F4)、全氟丙烯(C3F6)、全氟丁烯(C4F8)、全氟戊烯(C5F10)、六氟環(huán)丙烷(環(huán)-C3F6)、八氟環(huán)丁烷(環(huán)-C4F8)。術語“碳氫氟化合物”指下列之一三氟甲烷(CHF3)、五氟乙烷(C2HF5)、四氟乙烷(C2H2F4)、七氟丙烷(C3HF7)、六氟丙烷(C3H2F6)、五氟丙烷(C3H3F5)、四氟丙烷(C3H4F4)、九氟丁烷(C4HF9)、八氟丁烷(C4H2F8)、十一氟戊烷(C5HF11)、一氟甲烷(CH3F)、二氟甲烷(CH2F2)、一氟乙烷(C2H5F)、二氟乙烷(C2H4F2)、三氟乙烷(C2H3F3)、二氟乙烯(C2H2F2)、三氟乙烯(C2HF3)、一氟乙烯(C2H3F)、五氟丙烯(C3HF5)、四氟丙烯(C3H2F4)、三氟丙烯(C3H3F3)、二氟丙烯(C3H4F2)、七氟丁烯(C4HF7)、六氟丁烯(C4H2F6)和九氟戊烯(C5HF9)。術語“氟代醚”指下列之一三氟甲氧基-全氟甲烷(CF3-O-CF3)、二氟甲氧基-全氟甲烷(CHF2-O-CF3)、一氟甲氧基-全氟甲烷(CH2F-O-CF3)、二氟甲氧基-二氟甲烷(CHF2-O-CHF2)、二氟甲氧基-全氟乙烷(CHF2-O-C2F5)、二氟甲氧基-1，2，2，2-四氟乙烷(CHF2-O-C2HF4)、二氟甲氧基-1，1，2，2-四氟乙烷(CHF2-O-C2HF4)、全氟乙氧基-一氟甲烷(C2F5-O-CH2F)、全氟甲氧基-1，1，2-三氟乙烷(CF3-O-C2H2F3)、全氟甲氧基-1，2，2-三氟乙烷(CF3O-C2H2F3)、環(huán)-1，1，2，2-四氟丙基醚(環(huán)-C3H2F4-O-)、環(huán)-1，1，3，3-四氟丙基醚(環(huán)-C3H2F4-O-)、全氟甲氧基-1，1，2，2-四氟乙烷(CF3-O-C2HF4)、環(huán)-1，1，2，3，3-五氟丙基醚(環(huán)-C3H5-O-)、全氟甲氧基-全氟丙酮(CF3-O-CF2-O-CF3)、全氟甲氧基-全氟乙烷(CF3-O-C2F5)、全氟甲氧基-1，2，2，2-四氟乙烷(CF3-O-C2HF4)、全氟甲氧基-2，2，2-三氟乙烷(CF3-O-C2H2F3)、環(huán)-全氟甲氧基-全氟丙酮(環(huán)-CF2-O-CF2-O-CF2-)和環(huán)-全氟丙基醚(環(huán)-C3F6-O)。術語“環(huán)境氣體”指下列之一氮(N2)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氖(Ne)、二氧化碳(CO2)、氧(O2)和氦(He)。術語“低臭氧耗減”指按蒙特利爾協議(MontrealProtocol)規(guī)定的潛在臭氧耗減小于0.15，其中二氯氟甲烷(CCl2F2)的潛在臭氧耗減是1.0。圖1是本發(fā)明多組分制冷劑制冷系統(tǒng)一個優(yōu)選實施方案的示意流程圖。圖2是本發(fā)明多組分制冷劑制冷系統(tǒng)另一個優(yōu)選實施方案的示意流程圖。圖3是本發(fā)明的提供多溫度水平冷量的一個優(yōu)選實施方案的示意流程圖。圖4是本發(fā)明提供多溫度水平冷量、并有多于一次相分離的一個優(yōu)選實施方案的示意流程圖。圖5是本發(fā)明用于多個腔室的一個優(yōu)選實施方案的示意流程圖?？傮w而言，本發(fā)明包括使用所定義的非共沸混合物制冷劑，在較大的溫度范圍內，如從環(huán)境溫度至低溫，進行有效制冷。這種制冷一般被用來向一個或多個、最好是隔熱的腔室直接或間接供冷。這種制冷可用來冷卻，也就是冷藏和/或冷凍象食物或藥物類的物品。這種制冷無需利用復雜的真空操作即可被有效的使用。本發(fā)明可為食品和藥品的冷藏和/或冷凍提供所需的冷量，例如用于新風補給系統(tǒng)、冷室儲存、強制通風冷凍裝置和通常使用機械冷凍和低溫冷凍的冷凍裝置。本發(fā)明可為所有類型的冷凍設備，如鼓風室式、隧道(靜止的或傳輸的)式、多層式、螺旋帶式、流化床式、浸沒式、板式和接觸帶式冷凍裝置等，提供冷量。本發(fā)明也可用在運輸容器的冷卻、食品和藥品的冷凍干燥、干冰的制造、制冷劑的過冷、蒸汽冷凝、熱能儲存系統(tǒng)和發(fā)電機、馬達或傳輸線中超導體的冷卻中。本發(fā)明還可用于干冰的生產、儲存和/或分配。為了在每種溫度下提供所需的冷量，本發(fā)明所用的多組分制冷劑流體包括選自碳氟化合物、碳氫氟化合物和氟代醚中的至少一種組分，和選自碳氟化合物、碳氫氟化合物、氟代醚和環(huán)境氣體中的至少一種組分。制冷劑組分的選擇取決于具體工藝應用中制冷負荷與溫度的曲線關系?？筛鶕鲜鼋M分的常規(guī)沸點、潛熱、易燃性、毒性和潛在臭氧耗減選擇合適的組分。用在本發(fā)明中的多組分制冷劑流體的一個優(yōu)選實施方案包括選自碳氟化合物、碳氫氟化合物和氟代醚中的至少兩種組份。用在本發(fā)明中的多組分制冷劑流體的另一個優(yōu)選實施方案包括選自碳氟化合物、碳氫氟化合物和氟代醚中的至少一種組份和至少一種環(huán)境氣體。用在本發(fā)明中的多組分制冷劑流體的另一個優(yōu)選實施方案包括至少一種氟代醚和選自碳氟化合物、碳氫氟化合物、氟代醚和環(huán)境氣體中的至少一種組份。在一個優(yōu)選的實施方案中，多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物構成。在另一個優(yōu)選的實施方案中，多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物和碳氫氟化合物構成。在又一個優(yōu)選實施方案中，多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物和環(huán)境氣體構成。在再一個優(yōu)選實施方案中，多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物、碳氫氟化合物和氟代醚構成。在另一個優(yōu)選實施方案中，多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物、氟代醚和環(huán)境氣體構成。用在本發(fā)明中的多組分制冷劑流體可包含其它成份，例如碳氫氯氟化合物和/或碳氫化合物。多組分制冷劑流體最好不包括碳氫氯氟化合物。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，多組分制冷劑流體不包括碳氫化合物。多組分制冷劑流體最好是既不包含碳氫氯氟化合物也不包含碳氫化合物。最好多組分制冷劑流體是無毒的、不易燃的和無臭氧耗減的，其中的每種成份最好或者是碳氟化合物、碳氫氟化合物、氟代醚或者是環(huán)境氣體。本發(fā)明特別適合于有效地從環(huán)境溫度達到低溫。表1-6列出了用在本發(fā)明中的多組分制冷劑流體混合物的優(yōu)選實例。表中所給的濃度范圍是摩爾百分比。表1-5中所列的例子特別適合溫度范圍為175°K-250°K的情況，表6中的例子特別適合溫度范圍為80°K-175°K的情況。表1組分濃度范圍C5F125-35C4F100-25C3F810-50C2F610-60CF40-25表2組分濃度范圍C5F125-35C3H3F60-25C3F810-50CHF310-60CF40-25表3組分濃度范圍C3H3F55-35C3H3F60-25C2H2F45-20C2HF55-20C2F610-60CF40-25表4組分濃度范圍CHF2-O-C2HF45-35C4F100-25CF3-O-CHF210-25CF3-O-CF30-20C2F610-60CF40-25表5組分濃度范圍CHF2-O-C2HF45-35C3H2F60-25CF3-O-CHF210-50CHF310-60CF40-25表6組分濃度范圍C5F125-25C4F100-15C3F810-40C2F60-30CF410-50Ar0-40N210-80本發(fā)明特別適合在較寬的溫度范圍內，尤其是在低溫范圍內進行制冷。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，制冷劑混合物的兩種或多種組分的每一種的常規(guī)沸點與制冷劑混合物中各其它組分的常規(guī)沸點相差至少5°K，較好是至少10°K，最好是至少20°K。這樣提高了在較寬溫度范圍內，特別是在低溫下進行制冷的效率。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案中，多組分制冷劑流體中最高沸點組分的常規(guī)沸點比最低沸點組分的常規(guī)沸點至少高50°K，較好至少高100°K，最好至少高200°K。構成本發(fā)明的多組分制冷劑流體的組分和其濃度能形成可變負荷的多組分制冷劑流體，最好在本發(fā)明方法的整個溫度范圍內保持這種可變負荷的特性。這就使得在較寬的溫度范圍內更有效地產生和利用冷量。上述規(guī)定的優(yōu)選組分組的再一好處是它們能形成無毒、不易燃和低的或無臭氧耗減的流體混合物。這比通常是有毒的、易燃的、和/或有臭氧耗減的普通制冷劑具有額外的好處。用于本發(fā)明的一種優(yōu)選的無毒、不易燃、無臭氧耗減的可變負荷多組分制冷劑流體包括選自下列的兩種或多種組分C5F12、CHF2-O-C2HF4、C4HF9、C3H3F5、C2F5-O-CH2F、C3H2F6、CHF2-O-CHF2、C4F10、CF3-O-C2H2F3、C3HF7、CH2F-O-CF3、C2H2F4、CHF2-O-CF3、C3F8、C2HF5、CF3-O-CF3、C2F6、CHF3、CF4、O2、Ar、N2、Ne和He。本發(fā)明規(guī)定的多組分制冷劑流體是非共沸(zeotropic)的，這些組分所具有的不同沸點使感興趣的溫度范圍擴大，因而在使用單級壓縮無需真空運行的情況下能有效達到所需的很低溫度如低溫溫度。這與普通的制冷劑大不相同，后者由單組分組成，或者由的兩種或三種組份的混合物、也就是窄沸點范圍的共沸混合物或近似共沸混合物組成，作用仍象單組分的一樣。本發(fā)明用于向封閉腔室、特別是隔熱室供冷。本發(fā)明所采用的隔熱室通常是冷凍室、冷藏容器或冷隔間。這些腔室不必完全與環(huán)境氣體隔離。能有效減少熱向容器或冷凍室泄漏的任何絕熱裝置均可使用。在某些特定的環(huán)境下，低于環(huán)境溫度的設備，例如冷的工藝室(coldprocessingroom)，可以是不隔熱或部分隔熱的。下面參照附圖詳細描述本發(fā)明。參照圖1，多組分制冷劑流體50通過壓縮機51被壓縮至絕對壓力通常為30-1000磅/平方英寸(psia)、最好是100-600psia的壓力范圍，壓縮后的多組分制冷劑流體52通過冷卻器53冷卻，將壓縮熱去除。所得的冷卻后的多組分制冷劑流體54通過熱交換器55進一步冷卻，使其至少部分、最好是全部冷凝。所得的至少部分冷凝后的多組分制冷劑流體56通過閥57被膨脹至通常為5-100psia、最好是15-100psia的壓力范圍，借助于焦耳-湯姆遜效應產生冷量，也就是由于等焓減壓使流體溫度降低。多組分制冷劑流體通過閥57的膨脹可使一些制冷劑流體蒸發(fā)。通過選擇高壓制冷劑流52和低壓制冷劑流58的壓力值和制冷劑組成，可在合理的費用和效率下達到所需的溫度值。然后，使帶冷量的多組分制冷劑流體58通過熱交換器55被溫熱并蒸發(fā)，再作為流50通過壓縮機51，開始新的循環(huán)。在熱交換器55中，帶冷量的多組分制冷劑流體被溫熱和蒸發(fā)，它通過間接熱交換使前面所說的制冷劑流體54冷卻，也通過間接熱交換使下面將提到的隔熱室氣體流體冷卻。一部分氣體流體(通常是空氣，但也可以是其它流體如氮氣、二氧化碳或其它合適的流體)作為氣流60從隔熱室59中排出，通過分離器61去除夾帶的冰。分離器61可以是離心式分離器、過濾器或任何其它合適的分離設備。然后，無冰的隔熱室氣體流體62流過風機63，產生加壓后的通常是15-100psia、最好是16-20psia的氣流64，之后通過純化單元25。如果需要，可提供另外的補充氣體，如圖1中所示的氣流68，該氣流在風機69中壓縮，成為氣流70流過純化單元71，成為氣流72并與氣流64結合形成氣流65。純化單元25和71可以是分子篩、吸附床或其它任何適合去除高沸點成分如水分或二氧化碳的裝置。另外，所有要被制冷的流體也可以由流體68得到，這樣，從腔室69中排出的流體59不再循環(huán)。然后流體65進入熱交換器55，在該交換器中通過與前面所說的溫熱和蒸發(fā)的多組分制冷劑流體進行間接熱交換而被冷卻，獲得被制冷后的、溫度通常低于250°K、一般是在100°K-250°K范圍內的隔熱室氣體流66。上述氣體流體或工藝流體(processfluid)的冷卻過程可包括使流體部分或全部液化，例如產生液態(tài)空氣。被制冷后的流體66隨后進入隔熱室59，在那里流體66中的制冷量得以利用。如果需要，隔熱室59也可裝配風扇67或其它可使氣體循環(huán)的裝置，使腔室內的冷量更均勻地分布，增強制冷流體的傳熱特性。圖2描述本發(fā)明的另一個實施方案，其中溫熱多組分制冷劑流體的過程和冷卻隔熱室氣體流體過程之間的熱交換在隔熱室中進行。參照圖2，多組分制冷劑流體30經過壓縮機31被壓縮至一般為30-1000psia、最好為100-600psia的壓力范圍，所得的壓縮后的多組分制冷劑流體32經過冷卻器33冷卻去除壓縮熱。所得的冷卻后的多組分制冷劑流體34通過熱交換器35被進一步冷卻，而且至少部分、最好全部被冷凝。所得的至少部分冷凝的多組分制冷劑流體36經過閥37膨脹至通常為5-100psia、最好是15-100psia的壓力范圍，從而通過焦耳-湯姆遜效應產生冷量。然后，可能是兩相流的、帶冷量的多組分制冷劑流體38流進隔熱室40中。帶冷量的多組分制冷劑流體流過隔熱室40，包括流過熱交換盤管39或其它合適的熱交換裝置，在那里，帶冷量的多組分制冷劑流體通過與隔熱室氣體流體間接熱交換被溫熱并蒸發(fā)。如果需要，帶冷量的多組分制冷劑流體也可以注入腔室，與隔熱室氣體流體進行直接熱交換。然后，被制冷后的隔熱室氣體流體充滿隔熱室40，最好能同時利用流體流動增強裝置，例如風扇42，由此在隔熱室中制冷。所得的溫熱后的多組分制冷劑流體41流出隔熱室40，流經熱交換器35，通過與前述流體34間接熱交換中起冷卻作用，被進一步溫熱并完全汽化(如尚未完全汽化的話)，所得的溫熱后的流體流出熱交換器35，成為流體30流經壓縮機31，開始新的循環(huán)。圖3描述本發(fā)明的又一個實施方案，其中使用多組分制冷劑流體提供多于一個溫度水平的冷量，因此，該系統(tǒng)可向要求不同水平的冷量的不同腔室或者要求不同溫度水平的一個腔室提供冷量。下面參考圖3，多組分制冷劑流體80經壓縮機81被壓縮至一般為30-600psia的壓力范圍，所得的壓縮后多組分制冷劑流體82經過冷卻器83被冷卻并部分冷凝。從冷卻器83出來的兩相多組分制冷劑流體為流體84，經過相分離器85，在這里被分離成蒸汽部分和液體部分。由于多組分制冷劑流體80是非共沸(zeotropic)混合物，因此蒸汽和液體的成份是不同的。優(yōu)選地，液體部分基本上包含多組分制冷劑流體80中的所有的最高沸點組分，蒸汽部分基本上包含多組分制冷劑流體80中的所有最低沸點組分。多組分制冷劑流體的液體部分從相分離器85出來成為流體87，經過熱交換器88被過冷。所得的過冷液流89經過閥門90膨脹，借助于焦耳-湯姆遜效應產生冷量。所得的帶冷量的、壓力為15-100psia范圍內的多組分制冷劑流體91經過混合裝置20，成為流體93通過熱交換器88，在那里通過與隔熱室氣體流體進行間接熱交換被溫熱并完全蒸發(fā)，再成為流體80經過壓縮機81，開始新的循環(huán)。隔熱室氣體流體94經過熱交換器88，所得的被制冷的、通常溫度范圍為20-40°F的隔熱室氣體流體作為流體95從熱交換器88流進隔熱室(未示出)，在這里，流體95中的冷量得以利用。從相分離器85中出來的多組分制冷劑流體中的蒸汽部分成為流體86，經過熱交換器88，在此交換器中通過與溫熱流體93的過程進行間接熱交換被冷卻，然后成為流體96，通過中間熱交換器97進一步冷卻，再成為流體100經過熱交換器99被至少部分冷凝。從熱交換器99流出的多組分流體成為流體104流過熱交換器105進一步被冷卻并冷凝，然后成為流體108通過熱交換器107，在此被完全冷凝(如果尚未完全冷凝的話)并過冷。過冷后的多組分制冷劑流體109經過閥110膨脹，借助于焦耳-湯姆遜效應產生冷量，所得的帶冷量的多組分制冷劑流體111(可以是兩相流)經過熱交換器107被溫熱，最好是至少部分蒸發(fā)，從而在該熱交換器中，該流體作為冷流，與前面所述的流體108和隔熱室氣體流體112進行間接熱交換。所得的被制冷后的、通常溫度范圍為-30°F--50°F的隔熱室氣體流體，成為流體113從熱交換器107進入隔熱室(未示出)，在那里，流體113中的制冷量得以利用。從熱交換器107中溫熱后的多組分制冷劑流體106經過熱交換器105，被進-步溫熱成為流體101再經過熱交換器99，在該交換器中通過與前述冷卻流體100的過程和流經熱交換器99的隔熱室氣體流體102進行間接熱交換被進一步溫熱、最好是進一步蒸發(fā)。所得的被制冷后的、通常溫度范圍為0-20°F的隔熱室氣體流體，成為流體103從熱交換器99進入隔熱室(未示出)，在隔熱室中流體103中的冷量得以利用。從熱交換器99中所得的進一步溫熱后的多組分制冷劑流體98經過熱交換器97，然后成為流體92進入混合器20，在此混合器中與流體91混合形成流體93，用于前面所說的下一步流程。圖4描述本發(fā)明的另一個實施方案，其中多組分制冷劑流體用于提供多于一個溫度水平的冷量，因此該系統(tǒng)能向一個以上的隔熱腔室提供冷量。圖4所示的實施方案對多組分制冷劑流體進行多于一次的相分離。下面參考圖4，多組分制冷劑流體200經壓縮機201被壓縮至通常為30-300psia的壓力范圍，所得的壓縮后的多組分制冷劑流體202經過冷卻器203被冷卻，去除壓縮熱。所得的多組分制冷劑流體204經過壓縮機205被進一步壓縮至通常為60-600psia的壓力范圍，所得的壓縮后的多組分制冷劑流體206經過冷卻器207被冷卻并部分冷凝。從冷卻器207出來的兩相多組分制冷劑流體成為流體208流進相分離器209，在此被分離成蒸汽部分和液體部分。由于多組分制冷劑流體200是非共沸(zeotropic)混合物，因此其蒸汽部分和液體部分的成份不同。最好，液體部分基本上包含多組分制冷劑流體200中的所有的最高沸點組分，氣體部分基本上包含多組分制冷劑流體200中的所有的最低沸點組分。多組分制冷劑流體的液體部分從相分離器209出來成為流體211，流進熱交換器212，在此被過冷。所得的過冷液流213經過閥214膨脹，借助于焦耳-湯姆遜效應產生冷量。所得的通常壓力范圍為15-100psia的、帶冷量的多組分制冷劑流體215經過混合裝置21，然后成為流217經過熱交換器212，在這里，通過與隔熱室氣體流體進行間接熱交換而被溫熱并全部蒸發(fā)，然后成為流200流過壓縮機201，開始新的循環(huán)。隔熱室氣體流體成為流218流過熱交換器212，所得的被制冷后的、通常溫度范圍為30-60°F的隔熱室氣體流體，從熱交換器212出來成為流219流至隔熱室(未示出)，在隔熱室中流219中的冷量得以利用。多組分制冷劑流體中的蒸汽部分從相分離器209出來成為流210，流過熱交換器212，在此通過與溫熱物流217中的流體的過程進行間接熱交換而被冷卻，然后成為流220流過中間熱交換器221進一步冷卻。在熱交換器212和221的一個或兩個冷卻步驟中，部分多組分制冷劑流體被冷凝，使從熱交換器221中出來的多組分制冷劑流體223成為兩相流。流223流經相分離器224，被分離成蒸汽部分和液體部分。從相分離器224出來的液體部分成為流226，它流過熱交換器227，在此被過冷。所得的過冷液體流228經過閥229膨脹，借助于焦耳-湯姆遜效應產生冷量，所得的通常壓力為15-100psia的、帶冷量的多組分制冷劑流體230流過混合裝置22，然后成為流232流過熱交換器227，在該交換器中通過與隔熱室氣體流體進行間接熱交換而被溫熱并蒸發(fā)。隔熱室氣體流體成為流233流過熱交換器227，所得的被制冷后的、通常溫度為-70--110°F的隔熱室氣體流體離開熱交換器227，成為流234進入隔熱室(未示出)，在此流234中的制冷量得以利用。從熱交換器227中溫熱后的多組分制冷劑流體成為流222經過熱交換器221，通過與冷卻物流220的過程進行間接熱交換被溫熱，再成為216進入混合器21，與流215混合形成流217，用于前面所說的下一步流程。從相分離器224出來的蒸汽部分成為流225進入熱交換器227，在那里通過與溫熱物流232中的流體的過程進行間接熱交換而被冷卻，然后成為流235進入熱交換器236進一步冷卻。在熱交換器227和236的冷卻過程中，上述蒸汽部分被冷凝，使來自熱交換器236的多組分制冷劑流238成為液體流。流238流經熱交換器239被過冷，所得的過冷液流240通過閥241膨脹，借助于焦耳-湯姆遜效應產生冷量，所得的可能是兩相的、帶冷量的多組分制冷劑流體242流經熱交換器239被溫熱，最好至少部分被蒸發(fā)，這樣，通過間接熱交換使前面所述的過冷流238和以流243經過熱交換器239的隔熱室氣體流體冷卻。所得的冷卻后的、通常溫度范圍為-150--330°F的隔熱室氣體流體成為流244從熱交換器239流進隔熱室(未示出)，在該室中流244中的制冷量得以利用。從熱交換器239中溫熱后的多組分制冷劑流體作為流237流經熱交換器236，在該交換器中被進一步溫熱，成為流231進入混合器22，在混合器中與流230混合，形成流232，用于前面所述的下一步流程。在本發(fā)明又一實施方案中，可用來自制冷劑循環(huán)的廢熱向用于制冷的相同或不同設備提供熱量。例如，圖4實施方案中，冷卻器203和207中排出的熱量，可用于加熱鍋爐給水。圖5描述本發(fā)明另一個實施方案，其中將一個多組分制冷劑流體系統(tǒng)用于多個封閉體。參考圖5，多組分制冷劑流體310經壓縮機311壓縮，所得的壓縮后的多組分制冷劑流體312在后冷卻器313中被冷卻，去除其壓縮熱，形成流體314。然后流體314通過熱交換器301被冷卻。所得的冷卻后的多組分制冷劑流體315通過熱交換器302被進一步冷卻，產生進一步冷卻后的多組分制冷劑流體316。多組分制冷劑流體316通過閥317經歷焦耳-湯姆遜膨脹，所得帶冷量的多組分制冷劑流體318流過熱交換器302被溫熱，在該交換器中通過間接熱交換，使前面所述的流315進一步冷卻，并使以后將提到的流332冷卻。所得的溫熱后的多組分制冷劑流319經過熱交換器301被進一步溫熱，同時通過間接熱交換使前述的流314、和后面將提到的流322冷卻。從熱交換器302出來的進一步溫熱后的多組分制冷劑流體成為流310流向壓縮機311，開始新的循環(huán)。來自腔室303的氣體流體成為流320流過風機321，然后成為流322經過熱交換器301，在此交換器中通過與前述進一步溫熱帶冷量的多組分制冷劑流體的過程進行間接熱交換被冷卻。所得的冷卻后流體323返回腔室303，在此腔室中由多組分制冷劑流體所產生的制冷量得以利用。來自腔室305的氣體流體以流330經過風機331，并作為流332進入熱交換器302，在此交換器中通過與前述溫熱帶冷量的多組分制冷劑流體的過程進行間接熱交換而被冷卻。所得的冷卻后的流體333返回腔室305，在此腔室中多組分制冷劑流體產生的制冷量得以利用。盡管在圖中描述的多組分制冷劑流動回路是一個閉合的單循環(huán)回路，然而在某些應用中，也可使用各種其它流動回路。因此，制冷劑流動回路可包括液體再循環(huán)，也就是使制冷劑流體相分離，同時使液體再溫熱，使分離后的蒸汽進一步冷卻。這樣的內部液體回路用來使制冷劑混合過程具有易適應性，避免液體凍結。在有些情況下，例如在所需溫度很低或有多個腔室的情況下，制冷系統(tǒng)就需要有多個流動回路。對各種情況而言，每個單獨的回路能在給定溫度范圍進行制冷，組成的整個回路能在全部溫度范圍內進行有效的制冷。通過使用本發(fā)明，能更有效地向隔熱室，特別是向需要在較大的溫度范圍，例如從環(huán)境溫度至低溫內，進行制冷的隔熱室提供制冷。盡管已參照具體的優(yōu)選實施方案對本發(fā)明進行了詳細描述，然而本領域普通技術人員可以認識到，還有其它的實施方案也包含在本發(fā)明的權利要求書的構思和保護范圍內。權利要求1.一種提供制冷的方法，包括(A)壓縮多組分制冷劑流體，該流體包括選自碳氟化合物、碳氫氟化合物和氟代醚中的至少一種組分和選自碳氟化合物、碳氫氟化合物、氟代醚和環(huán)境氣體中的至少一種組分；(B)使壓縮后的多組分制冷劑流體冷卻并至少部分冷凝；(C)使至少部分冷凝后的多組分制冷劑流體膨脹，產生冷量；和(D)使帶冷量的多組分制冷劑流體溫熱并至少部分蒸發(fā)，將來自多組分制冷劑流體中的制冷量用在腔室中。2.根據權利要求1的方法，其中將制冷量用于冷卻或冷凍食品。3.根據權利要求1的方法，其中將制冷量用于冷卻或冷凍藥品。4.根據權利要求1的方法，其中的腔室是一個隔熱室，并且其中使帶冷量的多組分制冷劑流體溫熱并至少部分蒸發(fā)的過程是這樣進行的通過使其與隔熱室氣體流體進行熱交換，形成被制冷后的隔熱室氣體流體；并且還包括步驟(E)將被制冷后的隔熱室氣體流體用在隔熱室內，從而對隔熱室進行制冷。5.根據權利要求4的方法，其中在步驟(B)中所述的使多組分制冷劑流體冷卻的過程使多組分制冷劑流體部分冷凝，所得的液體用來進行步驟(C)、(D)、(E)；并且還包括步驟(F)使所得的蒸氣冷卻，產生冷卻后的流體，使冷卻后的流體膨脹產生冷量，并且溫熱所得的帶冷量的流體，產生制冷后的流體，用于隔熱室內。6.根據權利要求4的方法，其中在步驟(B)中所述的多組分制冷劑流體的冷卻過程使多組分制冷劑流體部分冷凝，所得的液體用來進行步驟(C)、(D)、(E)；并且還包括步驟(G)使所得的蒸氣部分冷凝，產生液體流和蒸氣流，使液體流膨脹產生冷量，溫熱所得的帶冷量的液體流，形成被制冷后的流體，用于隔熱室中；和步驟(H)使蒸氣流至少部分冷凝，使至少部分冷凝后的流體膨脹，產生冷量，溫熱所得的帶冷量的流體，產生制冷后的流體，用于隔熱室中。7.根據權利要求1的方法，其中多組分制冷劑流體中的最高沸點組分的常規(guī)沸點比多組分制冷劑流體中最低沸點組分的常規(guī)沸點至少高50°K。8.根據權利要求1的方法，其中多組分制冷劑流體包括選自碳氟化合物、碳氫氟化合物和氟代醚中的至少兩種組分。9.根據權利要求1的方法，其中多組分制冷劑流體包括選自碳氟化合物、碳氫氟化合物和氟代醚中的至少一種組分，和至少一種環(huán)境氣體。10.根據權利要求1的方法，其中多組分制冷劑流體包括至少一種氟代醚和選自碳氟化合物、碳氫氟化合物、氟代醚和環(huán)境氣體中的至少一種組分。全文摘要一種對隔熱室進行制冷的方法,其中一種確定的多組分制冷劑流體經歷相變和焦耳－湯姆遜膨脹,產生從環(huán)境到低溫的較寬溫度范圍的冷量。文檔編號F25B9/00GK1263242SQ9912788公開日2000年8月16日申請日期1999年12月28日優(yōu)先權日1998年12月30日發(fā)明者R·A·諾瓦克,G·D·朗,A·阿查亞,J·H·羅亞爾,M·A·－A·拉沙德申請人:普拉塞爾技術有限公司