一种节能大功率跨临界二氧化碳冷热联供装置
阅读说明：本技术 一种节能大功率跨临界二氧化碳冷热联供装置 (Energy-saving high-power transcritical carbon dioxide cold and hot combined supply device ) 是由 戴正刚 曾华文 林建森 吴天昊 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种节能大功率跨临界二氧化碳冷热联供装置,过冷器的热侧出口通过第一管道与储液分离器连接,节流装置安装于第一管道上,储液分离器上还连接有第二管道、第三管道和第四管道,第二管道用于将储液分离器内的气态制冷剂送回压缩机,第三管道用于将储液分离器内的部分液态制冷剂送入过冷器的冷侧入口,调节阀安装于第三管道上,第四管道用于将储液分离器内的部分液态制冷剂送入蒸发器,过冷器的冷侧出口与蒸发器的出口流出的制冷剂汇流后进入压缩机,构成循环回路,本发明克服了现有技术的不足,简化了系统,同时使二氧化碳热泵制冷系统的节流损失从30％降到了10％以下。(The invention discloses an energy-saving high-power transcritical carbon dioxide cold and heat combined supply device, wherein a hot side outlet of a subcooler is connected with a liquid storage separator through a first pipeline, a throttling device is arranged on the first pipeline, the liquid storage separator is also connected with a second pipeline, a third pipeline and a fourth pipeline, the second pipeline is used for sending a gaseous refrigerant in the liquid storage separator back to a compressor, the third pipeline is used for sending part of a liquid refrigerant in the liquid storage separator into a cold side inlet of the subcooler, a regulating valve is arranged on the third pipeline, the fourth pipeline is used for sending part of the liquid refrigerant in the liquid storage separator into an evaporator, and a refrigerant flowing out of a cold side outlet of the subcooler and an outlet of the evaporator converges and then enters the compressor to form a circulation loop, meanwhile, the throttling loss of the carbon dioxide heat pump refrigerating system is reduced from 30% to below 10%.)
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体属于一种节能大功率跨临界二氧化碳冷热联供装置。
背景技术
二氧化碳作为一种天然环保制冷剂，具有许多优点：ODP＝0，GWP＝1；使用安全，无毒；单位容积制冷量大；导热性好，粘度小，利于换热和减少摩擦损失；价格低廉，容易获取；在跨临界制热系统中，可以“一次性”将入口常温水加热到90℃。但也有明显的弱点：因其跨临界，只要气冷器出口温度高于临界温度，在任何压力下也无法将其冷凝成液态，因此造成节流损失大，系统效率较低，不太适用于中高温循环加热，市场容量狭小。
二氧化碳制冷系统的节流损失与节流阀的入口温度有很大关系，入口温度越高，节流损失越大，甚至可以超过制冷量的30％。现有的二氧化碳热泵制冷系统为了降低节流损失，提高系统效率，一般在回气管处加一个回热器，对气冷器出口二氧化碳进行降温，回热器的换热能力一般固定不变，当工况变化时，回热器的换热能力有可能满足不了气冷器出口二氧化碳的冷却要求，虽然压缩机回气过热度可以通过节流阀(热力膨胀阀、电子膨胀阀等)控制，但节流阀入口温度(即气冷器后的温度)无法控制，也就无法控制节流损失，无法在不同工况下提升系统效率。
现有二氧化碳热泵制冷系统也有用膨胀机代替节流阀，膨胀机的好处是减少节流损失，但需要对外做功，一般用来驱动本系统压缩机，但带来结构复杂，成本较高。目前也有用氟利昂制冷系统对气冷器出口的二氧化碳进行过冷，以保证进节流阀的二氧化碳为液态，这导致系统复杂，且违背了用二氧化碳替代氟利昂的初衷。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能大功率跨临界二氧化碳冷热联供装置，能够能精确控制节流阀入口温度，使系统在高效区运行。另外，对节流后的气液进行分离，液体进入蒸发器，提高蒸发换热效率，气体进入过冷器升温后回到压缩机。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种节能大功率跨临界二氧化碳冷热联供装置，包括压缩机、气冷器、过冷器、节流装置、储液分离器、蒸发器、调节阀和控制装置，所述压缩机的排气口与气冷器的进口连接，所述气冷器的出口与过冷器的热侧入口连接，过冷器的热侧出口通过第一管道与储液分离器连接，所述节流装置安装于第一管道上，所述储液分离器上还连接有第二管道、第三管道和第四管道，所述第二管道用于将储液分离器内的气态制冷剂送回压缩机，所述第三管道用于将储液分离器内的部分液态制冷剂送入过冷器的冷侧入口，调节阀安装于第三管道上，所述第四管道用于将储液分离器内的部分液态制冷剂送入蒸发器，所述过冷器的冷侧出口与蒸发器的出口流出的制冷剂汇流后进入压缩机，构成循环回路，所述控制装置与节流装置和调节阀电连接，并根据节流装置入口处的温度对调节阀的开度进行调节。
优选地，所述第二管道内的气态制冷剂经过冷器的冷侧入口进入过冷器后，从过冷器的冷侧出口流出，再进入压缩机。
优选地，所述气冷器为风冷式或液冷式。
优选地，所述蒸发器为风冷式或液冷式。
优选地，所述节流装置包括节流阀和设置于节流阀入口处的温度传感器，所述温度传感器与控制装置电连接。
优选地，所述制冷剂为二氧化碳。
优选地，所述节流装置入口处的温度不超过30℃。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明通过精确控制节流装置入口的制冷剂温度，简化了系统，同时使二氧化碳热泵制冷系统的节流损失从30％降到了10％以下。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
附图标记说明：1、压缩机；2、气冷器；3、过冷器；4、节流装置；5、储液分离器；6、蒸发器；7、调节阀；8、第二管道；9、第四管道；10、第三管道；11、第一管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示的一种节能大功率跨临界二氧化碳冷热联供装置，包括压缩机1、气冷器2、过冷器3、节流装置4、储液分离器5、蒸发器6、调节阀7和控制装置，压缩机1的排气口与气冷器2的进口连接，制冷剂二氧化碳从压缩机1进入气冷器2，气冷器2为风冷式，空气升温后用于热泵烘干，气冷器2的出口与过冷器3的热侧入口连接。
冷器的热侧出口通过第一管道11与储液分离器5连接，节流装置4安装于第一管道11上，节流装置4包括节流阀和设置于节流阀入口处的温度传感器，节流阀入口处的温度不超过30℃，储液分离器5上还连接有第二管道8、第三管道10和第四管道9，第二管道8用于将储液分离器5内的气态制冷剂二氧化碳送入过冷器3的冷侧入口，第三管道10用于将储液分离器5内的部分液态制冷剂送入过冷器3的冷侧入口，调节阀7安装于第三管道10上，第四管道9用于将储液分离器5内的部分液态制冷剂送入蒸发器6，蒸发器6为风冷式，用于直接供冷，过冷器3的冷侧出口与蒸发器6的出口流出的制冷剂汇流后进入压缩机1，构成循环回路。
控制装置与温度传感器和调节阀7电连接，控制装置根据节流装置4入口处的温度对调节阀7的开度进行调节，实现对节流阀入口处的制冷剂的温度的调节。
该系统使用时，从压缩机1排出高温高压的100℃二氧化碳制冷剂气体，经过气冷器2冷却后，温度为45℃，仍为超临界的气体，再把超临界制冷剂引入到过冷器3的热侧进口，在过冷器3中对其进行过冷，使制冷剂变成30℃以下的液体。液态制冷剂进入节流阀4，出来变成低压低温的气液混合物。气液混合物进入储液分离器5，下部的液态制冷剂出口分成两路，其中一路从第四管道9进入蒸发器6，另一路从第三管道10经过调节阀7调节流量后，与储液分离器5上的第二管道8内的气态制冷剂汇合后进入过冷器的冷侧进口。从过冷器3冷侧出口出来的制冷剂和蒸发器6出来的过热制冷剂汇合后回到压缩机1，从而完成一个循环，该系统的节流损失仅为8.6％。
实施例2
如图1所示的制冷系统，包括压缩机1、气冷器2、过冷器3、节流装置4、储液分离器5、蒸发器6、调节阀7和控制装置，压缩机1的排气口与气冷器2的进口连接，制冷剂二氧化碳从压缩机1进入气冷器2，气冷器2为液冷式，能够用于加热热水供应，气冷器2的出口与过冷器3的热侧入口连接。
冷器的热侧出口通过第一管道11与储液分离器5连接，节流装置4安装于第一管道11上，节流装置4包括节流阀和设置于节流阀入口处的温度传感器，节流阀入口处的温度为25℃，储液分离器5上还连接有第二管道8、第三管道10和第四管道9，第二管道8用于将储液分离器5内的气态制冷剂直接送回压缩机1，第三管道10用于将储液分离器5内的部分液态制冷剂送入过冷器3的冷侧入口，调节阀7安装于第三管道10上，第四管道9用于将储液分离器5内的部分液态制冷剂送入蒸发器6，蒸发器6为风冷式，过冷器3的冷侧出口与蒸发器6的出口流出的制冷剂汇流后进入压缩机1，构成循环回路。
控制装置与温度传感器和调节阀7电连接，控制装置根据节流装置4入口处的温度对调节阀7的开度进行调节，实现对节流阀入口处的制冷剂的温度的调节。
该系统使用时，从压缩机1排出高温高压的100℃二氧化碳制冷剂气体，经过气冷器2冷却后，温度为45℃，仍为超临界的气体，再把超临界制冷剂引入到过冷器3的热侧进口，在过冷器3中对其进行过冷，使制冷剂变成25℃液体。液态制冷剂进入节流阀4，出来变成低压低温的气液混合物。气液混合物进入储液分离器5，下部的液态制冷剂出口分成两路，其中一路从第四管道9进入蒸发器6，另一路从第三管道10经过调节阀7调节流量后进入过冷器的冷侧进口，储液分离器5上的第二管道8内的气态制冷剂与从过冷器3冷侧出口出来的制冷剂、蒸发器6出来的过热制冷剂汇合后回到压缩机1，从而完成一个循环，该系统的节流损失仅为7.4％。。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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