[发明专利]二氧化碳双级冷热联供系统

说明书

技术领域

本发明属于制冷系统技术领域，尤其涉及一种二氧化碳双级冷热联供系统。

背景技术

传统制冷系统中采用双级形式其目的一般都是为了获得较低的蒸发温度，在循环过程中有大量的冷凝热并没有被有效利用，同时在节流过程中也会有一部分能量损失，降低了整个系统的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种二氧化碳双级冷热联供系统。

本发明的技术方案是这样的：该系统包括二氧化碳亚临界压缩机、二氧化碳跨临界压缩机、第一油分离器、第一冷凝器、第一膨胀机、第二油分离器、第二冷凝器、第二膨胀机、维持系统、储液器、第一气液分离器和第二气液分离器；其中维持系统连接储液器，二氧化碳亚临界压缩机出口与储液器出口并联进入二氧化碳跨临界压缩机入口、二氧化碳跨临界压缩机出口依次连接第一油分离器、第一冷凝器和第一膨胀机，第一膨胀机连接过冷器入口，过冷器出口连接储液器入口，储液器的一个出口通过回热器连接第二膨胀机、第二膨胀机通过蒸发器和第一气液分离器连接回热器，回热器通过第二冷凝器连接二氧化碳亚临界压缩机。

所述的第一膨胀机依次通过第二油分离器、第二冷凝器、过冷器和第二气液分离器连接第二膨胀机。

所述的维持系统设置有换热盘管，换热盘管设置在储液器内部。

所述的维持系统内部设置有能使储液器降温的压缩机。

本发明的有益效果：

●该系统采用的制冷剂全部为环保制冷剂，二氧化碳作为纯天然制冷剂，臭氧层破坏潜能值为0，全球变暖潜能值为1，单位容积制冷量较大，优越的热力学性能；膨胀机系统中的制冷剂R134a是目前广泛流行的中低温环保制冷剂。

●该系统能够全部回收冷凝热，产出高温热水。

●该系统中加入的膨胀机，将节流降压的损失的能量利用，提高了二氧化碳的回气压力，大大提高了整个系统的效率。

●该系统中膨胀机系统部分的冷凝热也得到全部利用，用来提高二氧化碳回气的过热度。

附图说明：

图1是本发明整体组合结构图；

具体实施方式

下面结合附图和实施对本发明做进一步的描述。

如图1所示，该系统包括二氧化碳亚临界压缩机、二氧化碳跨临界压缩机、第一油分离器、第一冷凝器、第一膨胀机、第二油分离器、第二冷凝器、第二膨胀机、维持系统、储液器、第一气液分离器和第二气液分离器；其中维持系统连接储液器，二氧化碳亚临界压缩机出口与储液器出口并联进入二氧化碳跨临界压缩机入口、二氧化碳跨临界压缩机出口依次连接第一油分离器、第一冷凝器和第一膨胀机，第一膨胀机连接过冷器入口，过冷器出口连接储液器入口，储液器的一个出口通过回热器连接第二膨胀机、第二膨胀机通过蒸发器和第一气液分离器连接回热器，回热器通过第二冷凝器连接二氧化碳亚临界压缩机。

所述的第一膨胀机依次通过第二油分离器、第二冷凝器、过冷器和第二气液分离器连接第二膨胀机。

所述的维持系统设置有换热盘管，换热盘管设置在储液器内部。

所述的维持系统内部设置有能使储液器降温的压缩机。

本系统主要流程

该二氧化碳双级系统采用天然的二氧化碳制冷剂作为循环工质，二氧化碳经过亚临界压缩机压缩后与来自储液器的低温气体混合后进入二氧化碳跨临界压缩机再次被压缩，将会产生较高排气温度的二氧化碳气体，这些热量可以产出最高85℃的热水，被冷凝后的二氧化碳进入第一膨胀机，对第一膨胀机做功，使得二氧化碳降压后经过过冷进入储液器。储液器内的液体经过回热器进行二次过冷，进入第二膨胀机，做功后降压进入蒸发器蒸发吸热后回到压缩机吸气口。

系统内的储液器的内部安装有盘管，外部维持系统通过盘管为储液器内部降温，使储液器内部温度能够维持在一定范围内，同时储液器的一部分气体还会回到两级压缩机的中间部分，为亚临界压缩机的排气降温。

膨胀机系统中利用高压二氧化碳推动膨胀机内的R134a，两个膨胀机相连，对制冷剂形成了两级压缩，被压缩后的工质经过油分后，进入冷凝板换将热量传递给低压回气，使二氧化碳回气达到过热状态。降温后的R134a制冷剂，进入板式换热器蒸发吸热，吸收冷凝后二氧化碳的热量，使其达到过冷状态。最后经过气分回到膨胀机2。

本系统的原理

传统制冷剂的制冷循环都是在临界点以下，由于二氧化碳的临界点较高只有31℃，临界压力高达到7.38MPa，所以二氧化碳制冷剂可以在跨临界的情况下进行制冷循环，但由于跨临界循环时，蒸发温度不能过低。所以为了弥补这一缺点，作者采用二氧化碳亚临界压缩机与跨临界压缩机对接形成两级压缩，使得该系统的最低蒸发温度可以达到-50℃，也可产出最高温度为85℃的热水。系统中膨胀机的使用，使得其最大化的利用了节流过程的能量，大大增加了整个系统的能效。