[实用新型]热电过冷器‑膨胀机联合辅助过冷CO2跨临界制冷系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及CO₂制冷循环技术领域，尤其涉及一种热电过冷器和膨胀机联合辅助过冷CO₂跨临界制冷系统。

背景技术

随着科技和社会的发展，资源利用和环境保护问题越来越受到人们的注。在制冷和热泵装置中广泛使用的CFCs、HCFCs由于对臭氧层破坏和温室效应有很大影响而遭淘汰，纷纷使用HFCs类制冷剂代替传统制冷剂。现《京都议定书》将HFCs列入温室气体名单，全球各国都在大力推进环保制冷剂代替高GWP制冷剂的工作。CO₂作为一种环境友好型工质，以其诸多优点再次受到了人们的关注。1)、CO₂对环境无破坏作用(ODP＝0、GWP＝1)，2)单位体积制冷量大，有利于减少设备体积，3)、二氧化碳粘度低，其流动损失小、传热效果好，4)化学性质很稳定等。

但是，CO₂作为新型制冷剂仍存在一些问题。CO₂的临界温度为31.1℃，临界压力高达7.38MPa，系统的工作压力很高。CO₂跨临界制冷循环一般用于低温制冷和超低温制冷，由于室外温度条件的限制，气体冷却器出口温度比较高，略高于环境温度，节流损失比较大，导致整个系统的效率不高。

因此需要我们提出一种方案对CO₂制冷系统进行改善，从而大幅度提高系统的效率。

实用新型内容

本实用新型目的在于提出一种热电过冷器-膨胀机联合辅助过冷的CO₂跨临界系统。

为了解决以上问题，本实用新型所提出的方案是：

一种热电过冷器-膨胀机联合辅助过冷CO₂跨临界制冷系统，包括压缩机、蒸发器、气体冷却器，还包括膨胀机和热电过冷器，所述压缩机通过第 一管路连接气体冷却器，用于将压缩形成的超临界CO₂流体送入所述气体冷却器，所述气体冷却器通过第二管路连接热电过冷器，用于对所述超临界CO₂流体放热后送到热电过冷器，由所述热电过冷器从气体冷却器出口的CO₂流体中吸收热量，实现对CO₂流体的过冷，输出低温高压CO₂气体；所述热电过冷器通过第三管路连接膨胀机，用于将所述低温高压CO₂气体送到膨胀机，由所述膨胀机对外膨胀做功输出电能及低温低压两相CO₂流体送到通过第四管路连接所述膨胀机的蒸发器，所述蒸发器通过第五管路与压缩机连接，用于将吸热后的气液两相CO₂流体送入所述压缩机进行压缩处理成所述超临界CO₂流体；所述膨胀机连接电源管理器，所述电源管理器通过供电电路连接压缩机以及热电过冷器，所述电源管理器用于将膨胀机形成的电能能量储存并实现电能分配，以驱动热电过冷器，或将多余的电能供给压缩机。

所述热电过冷器包括热电冷却模块，所述热电冷却模块的上侧面贴合有二氧化碳管路，所述热电冷却模块的下侧面贴合有风冷散热模块或水冷散热模块，所述二氧化碳管路分别与所述第二管路与第三管路相连接。

所述二氧化碳管路采用多孔扁管。

所述多孔扁管采用铝材质制作。

在CO₂跨临界制冷系统中，气液两相的CO₂流体从蒸发器吸热后，进入压缩机吸气端，由压缩机压缩为超临界CO₂流体，之后进入气体冷却器向周围环境放热，此时CO₂流体的放热温度略高于环境温度，然后流体进入热电过冷器进一步冷却为低温高压CO₂流体，经过膨胀机对外做功后变为低温低压的气液两相流体，直至进入蒸发器吸收热量，完成整个制冷循环。

另外，CO₂超临界流体在经过膨胀机时，对外做功变为低温低压的气液两相流体，同时输出电能储存在电源管理器中。通过电源管理器对膨胀机输出的电能进行合理分配，例如膨胀机输出的电能可以驱动热电过冷器，多余的电量可以分配用于驱动压缩机，反之则可以补充不足的电量。三者协作来提高利用率和性能。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1)、CO₂制冷循环中，CO₂流体的工作压力高，用膨胀机代替传统的节流阀可以有效恢复CO₂跨临界循环中相当大的节流损失。