[实用新型]一种基于超临界CO2循环制冷的冷库系统

说明书

技术领域

本实用新型属于制冷新技术领域，涉及一种超临界CO₂循环制冷的冷库系统。

背景技术

制冷剂的制冷原理是：气态制冷工质（如氟利昂）经压缩机压缩成高温高压气体后进入冷凝器，与水进行等压热交换，变成低温高压液态，液态制冷工质经干燥过滤器去除水份、杂质，进入膨胀阀节流减压，成为低温低压液态制冷工质，在蒸发器内气化，液体气化过程要吸收气化潜热，而且液体压力不同，其饱和温度（沸点）也不同，压力越低，饱和温度越低。

目前，全球主要采用的制冷剂为氟利昂（CFCs）和氟氯烃类（HCFCs）以及氨气和烷烃类物质，每年需求量达数十万吨。氟利昂（CFCs）和氟氯烃类（HCFCs）产生巨大的温室效应，对大气层中的臭氧层破坏巨大；氨类制冷剂存在氨气泄漏、爆炸等直接危害人体的安全隐患；烷烃类产生巨大的温室效应，破坏大气层中的臭氧层，为我国乃至世界冷链工程中的核心制冷技术形成挑战。

我国各个行业目前运行的冷库，80%使用氨制冷剂；20%(多半是中、小型冷库)采用氯氟烃CFCs (R12)和卤代氯氟烃(R22)制冷剂。（1）氯氟烃CFCs (R12)和卤代氯氟烃(R22)这两种制冷剂由于属于消耗臭氧层物质或部分消耗臭氧层物质，在国际上已停止或限制其使用了；（2）氨工质制冷剂与常用CFCs替代产品相比，具有廉价、标准沸腾温度低，在冷凝器和蒸发器压力适中，单位容积制冷量大，臭氧消耗潜值（ODP=0）、全球变暖潜（GWP=0）低等特点。我国国家标准GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定的毒性程度，氨制冷系统爆炸为四级（轻度危害），对人体危害程度为：刺激并损伤人体粘膜组织（如眼、鼻、咽等部位）；当氨蒸气在空气中含量(体积分数)达0.5%~1%时，人在其中停留30分钟即会中毒甚至死亡。氨一旦泄露还可能会发生燃烧和爆炸，当空气中含量达到11%~14%（体积分数V/V）时即可点燃，当空气中氨的含量达到16%~25%（体积分数V/V），氨制冷系统泄露遇明火即刻爆炸，导致制冷系统的事故时有发生，污染环境，危害人生安全。传统制冷剂性能比较，见表1。

表1 传统制冷剂的性质比较

注：表中数据来源于百度百科，表中A1为无毒、无燃烧性，A2为无毒、可燃，B1为有毒、可燃。ODP指消耗臭氧潜能值，GWP全球变暖潜能值。HCFC指含氢氯氟烃，HFC指含氟烃，HC指碳氢化合物，含氟碘烃。

与传统的制冷剂（R22，R13，HFC等）相比，CO₂是天然存在的物质，具有无毒、不会分解出刺激性物质、不可燃(Non-Flammable)与不爆炸(Non-Explosive)、热力性质好、气体密度高等特点，对环境无污染，对人体无危害，不需回收或再处理，近年来，CO₂因其无毒、不可燃、无刺激性、价廉、无环境污染、无需回收以及优良的热力特性等优点，在汽车空调、环境控制单元(ECU)、热泵热水器、自动售货机以及冷藏柜等领域的应用进行了广泛、深入的研究和应用。

超临界CO₂制冷的过程中，温度、压力两者均高于临界温度和压力即判定其属于超临界态，可以是温度达到临界温度而压力远远高于临界压力亦或相反，甚至两者都远远高于临界参数，超临界态是一种不同于三态的特殊状态，密度类似液体可扩散性类似气体，同时黏度较低且溶解性极强，不能用气态或液态的性质去套用理解，应该单独对其分析，由于超临界态CO₂作为制冷剂时排气压力高因此压缩机效率较高，同时CO₂与HFC或氨相比无毒无害易获得，是未来一种很有前景的制冷剂。

发明内容

本实用新型提供一种基于超临界CO₂制冷的冷库系统，采用从工业生产过程捕获的二氧化碳（CO₂）作为制冷剂，包括制冷系统Ⅰ、控制系统V、报警系统IV、冷库Ⅶ；

所述冷库Ⅶ，具有利于制冷剂流通的制冷管道Ⅷ，并设有超临界流体入口和气体出口；