一種適應(yīng)變工況運(yùn)行的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)及其制冷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制冷領(lǐng)域，尤其涉及一種適應(yīng)變工況運(yùn)行的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)及其制冷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用傳統(tǒng)的蒸汽壓縮制冷技術(shù)，單級(jí)制冷循環(huán)可以達(dá)到的最低有效制冷溫度在-40°C左右，如果要實(shí)現(xiàn)更低的制冷溫度則需采用多級(jí)壓縮或多級(jí)復(fù)疊制冷循環(huán)。在現(xiàn)有的技術(shù)中，采用兩級(jí)壓縮可以達(dá)到-60°C左右的制冷溫度，采用兩級(jí)復(fù)疊循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)-80°C左右冷溫度，若要實(shí)現(xiàn)-100°C甚至更低的制冷溫度就要采取三級(jí)以上復(fù)疊循環(huán)。此時(shí)，隨著需求溫度的降低，蒸汽壓縮制冷技術(shù)的制冷系統(tǒng)變得更復(fù)雜，可靠性降低，調(diào)節(jié)手段更加復(fù)雜。20世紀(jì)80年代以來，多元混合工質(zhì)節(jié)流制冷技術(shù)取得重要的進(jìn)展，該技術(shù)使得只要能夠找到合適的混合工質(zhì)和工質(zhì)配比，即可通過單級(jí)壓縮節(jié)流制冷達(dá)到-100°C?-200°C的低溫，因此，該技術(shù)可在-100°C溫區(qū)以下替代復(fù)疊循環(huán)，尤其是替代三級(jí)以上復(fù)疊循環(huán)，目前看來具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]但是混合工質(zhì)的缺點(diǎn)也很明顯，一是從開機(jī)啟動(dòng)到降溫到低溫溫度的過程中，系統(tǒng)壓力變化劇烈；二是液相積存現(xiàn)象導(dǎo)致系統(tǒng)工質(zhì)循環(huán)配比偏離充灌配比，影響系統(tǒng)的性能。第一個(gè)缺點(diǎn)會(huì)造成混合工質(zhì)制冷機(jī)啟動(dòng)困難；第二個(gè)缺點(diǎn)會(huì)使得混合工質(zhì)制冷機(jī)在負(fù)荷發(fā)生變化后難以穩(wěn)定運(yùn)行，在環(huán)境溫度變化后，工質(zhì)循環(huán)配比偏離最優(yōu)配比，效率低下。
[0004]因此，要發(fā)揮混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)在-1OOtC到液氮溫區(qū)比三級(jí)復(fù)疊節(jié)流制冷機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、效率較高的優(yōu)勢(shì)，必須解決混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)上述的兩個(gè)缺點(diǎn)，使得混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)能夠安全啟動(dòng)，在溫度降低后系統(tǒng)壓力得到調(diào)整，應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化時(shí)組分循環(huán)配比不改變的前提下改變流量，應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化時(shí)工質(zhì)流量不改變的情況下調(diào)整組分循環(huán)配比在較優(yōu)值。這樣才可以使得混合工質(zhì)的應(yīng)用得以推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種適應(yīng)變工況運(yùn)行的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)及其制冷方法。使得小型混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)在啟動(dòng)工況、負(fù)荷變化工況和環(huán)境溫度變化工況，能夠自如應(yīng)對(duì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定和高效運(yùn)行。
[0006]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種適應(yīng)變工況運(yùn)行的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)，包括可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元1、應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)單元2、壓縮機(jī)單元3、冷凝冷卻器單元4、回?zé)釗Q熱器單元5、蒸發(fā)器單元6、控制單元7 ；
[0008]所述回?zé)釗Q熱器單元5包括高溫回?zé)釗Q熱單元5-1和低溫回?zé)釗Q熱單元5-2 ;所述可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元I包括可控進(jìn)氣閥V1、可控出氣閥V2、冷劑收集罐BI ;所述應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)單元2包括可控出液閥V5、液分離罐B2 ;
[0009]所述壓縮機(jī)單元3的出口連接冷凝冷卻器單元4的進(jìn)口，所述冷凝冷卻器單元4的出口連接氣液分離罐B2的氣液進(jìn)口，氣液分離罐B2的氣相出口通過可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元的可控進(jìn)氣閥Vl連接冷劑收集罐BI，冷劑收集罐BI再通過可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元的可控出氣閥V2連接至壓縮機(jī)單元3進(jìn)口的低壓管路；
[0010]所述氣液分離罐B2的第一液相出口通過可控出液閥V5連接壓縮機(jī)單元3進(jìn)口的低壓管路，氣液分離罐B2的第二液相出口連接高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的B進(jìn)口 ；高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的A進(jìn)口連接氣液分離罐B2的氣相出口管路；
[0011]所述高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的A出口連接低溫回?zé)釗Q熱單元5-2的C進(jìn)口，低溫回?zé)釗Q熱單元5-2的C出口依次通過低溫節(jié)流結(jié)構(gòu)V4和蒸發(fā)器單元6連接低溫回?zé)釗Q熱單元5-2的D進(jìn)口，低溫回?zé)釗Q熱單元5-2的D出口連接高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的E進(jìn)口，高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的E出口連接至壓縮機(jī)單元3進(jìn)口的低壓管路；高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的B出口通過高溫節(jié)流結(jié)構(gòu)V3連接高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的E進(jìn)口；
[0012]所述控制單元7接收壓縮機(jī)單元3進(jìn)出口壓力值、低溫節(jié)流結(jié)構(gòu)V4的出口壓力/溫度值，并控制可控進(jìn)氣閥V1、可控出氣閥V2和可控出液閥V5的開啟/關(guān)閉。
[0013]上述適應(yīng)變工況運(yùn)行的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)的制冷方法，包括如下步驟:
[0014](I)啟動(dòng)工況:應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)單元2的可控出液閥V5處于關(guān)閉狀態(tài)；應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元I的可控出氣閥V2關(guān)閉，可控進(jìn)氣閥Vl開啟直至降溫到設(shè)定溫度后關(guān)閉；
[0015](2)正常運(yùn)行情況下，發(fā)生負(fù)荷變化和/或環(huán)境溫度變化時(shí)具體如下:
[0016](2-1)當(dāng)只有負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)單元2的氣液分離罐B2存放系統(tǒng)變化時(shí)冷卻下來的所有液相冷劑，可控出液閥V5處于閉合狀態(tài)；可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元I對(duì)系統(tǒng)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)；具體調(diào)節(jié)方法為:當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)單元2的可控出液閥V5處于關(guān)閉狀態(tài)，可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元I的可控出氣閥V2保持閉合狀態(tài)，可控進(jìn)氣閥Vl開啟，直到系統(tǒng)壓力降低到設(shè)定值后關(guān)閉；當(dāng)負(fù)荷提高時(shí)，可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元I的可控進(jìn)氣閥Vl保持閉合狀態(tài)，可控出氣閥V2開啟，直到系統(tǒng)壓力提尚到設(shè)定值后關(guān)閉；
[0017](2-2)當(dāng)只有環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元I的可控進(jìn)氣閥Vl和可控出氣閥V2處于閉合狀態(tài)；具體調(diào)節(jié)方法為:環(huán)境溫度降低時(shí)，可控出液閥V5關(guān)閉；環(huán)境溫度升高時(shí)，可控出液閥V5開啟至系統(tǒng)高壓達(dá)到設(shè)定值后關(guān)閉。
[0018]上述步驟(I)系統(tǒng)在負(fù)荷和環(huán)境溫度同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，優(yōu)先應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)
-K-
T O
[0019]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0020]本適應(yīng)變工況運(yùn)行的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)，能夠克服混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)啟動(dòng)困難的缺點(diǎn)，讓混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)順利啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)，對(duì)于正在穩(wěn)定運(yùn)行的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，本發(fā)明可使得制冷機(jī)的工質(zhì)流量快速調(diào)節(jié)以適應(yīng)負(fù)荷的變化，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，本發(fā)明可調(diào)節(jié)制冷機(jī)的工質(zhì)組分循環(huán)配比適應(yīng)環(huán)境溫度要求，充分利用環(huán)境冷量，使得回?zé)釗Q熱器溫度匹配更合理，提高系統(tǒng)效率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例
[0024]如圖1所示。本發(fā)明一種適應(yīng)變工況運(yùn)行的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)，包括可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元1、應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)單元2、壓縮機(jī)單元3、冷凝冷卻器單元4、回?zé)釗Q熱器單元5、蒸發(fā)器單元6、控制單元7 ；
[0025]所述回?zé)釗Q熱器單元5包括高溫回?zé)釗Q熱單元5-1和低溫回?zé)釗Q熱單元5-2 ;所述可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元I包括可控進(jìn)氣閥V1、可控出氣閥V2、冷劑收集罐BI ;所述應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)單元2包括可控出液閥V5、液分離罐B2 ;
[0026]所述壓縮機(jī)單元3的出口連接冷凝冷卻器單元4的進(jìn)口，所述冷凝冷卻器單元4的出口連接氣液分離罐B2的氣液進(jìn)口，氣液分離罐B2的氣相出口通過可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元的可控進(jìn)氣閥Vl連接冷劑收集罐BI，冷劑收集罐BI再通過可控通路應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)單元的可控出氣閥V2連接至壓縮機(jī)單元3進(jìn)口的低壓管路；
[0027]所述氣液分離罐B2的第一液相出口通過可控出液閥V5連接壓縮機(jī)單元3進(jìn)口的低壓管路，氣液分離罐B2的第二液相出口連接高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的B進(jìn)口 ；高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的A進(jìn)口連接氣液分離罐B2的氣相出口管路；
[0028]所述高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的A出口連接低溫回?zé)釗Q熱單元5-2的C進(jìn)口，低溫回?zé)釗Q熱單元5-2的C出口依次通過低溫節(jié)流結(jié)構(gòu)V4和蒸發(fā)器單元6連接低溫回?zé)釗Q熱單元5-2的D進(jìn)口，低溫回?zé)釗Q熱單元5-2的D出口連接高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的E進(jìn)口，高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的E出口連接至壓縮機(jī)單元3進(jìn)口的低壓管路；高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的B出口通過高溫節(jié)流結(jié)構(gòu)V3連接高溫回?zé)釗Q熱單元5-1的E進(jìn)口；
[0029]所述控制單元7接收壓縮機(jī)單元3進(jìn)出口壓力值、低溫節(jié)流結(jié)構(gòu)V4的出口壓力/溫度值，并控制可控進(jìn)氣閥V1、可控出氣閥V2和可控出液閥V5的開啟/關(guān)閉。
[0030]制冷機(jī)的工作過程為: