一种低温冷水制冷机组及控制方法

文档序号:844729 发布日期:2021-04-02 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 一种低温冷水制冷机组及控制方法 (Low-temperature cold water refrigerating unit and control method ) 是由 苏彬诚 于 2020-12-29 设计创作,主要内容包括:本发明属于水蓄冷技术领域,具体公开了一种低温冷水制冷机组,包括压缩机、与压缩机相连接的冷媒高压液体管路和冷媒低压气态管路、设置于冷媒高压液体管路与压缩机之间的冷凝器、与冷媒高压液体管路并联的多个蒸发器、以及分别设置于多个蒸发器的冷媒液态入口的节流阀,节流阀与冷媒高压液体管路相连接,多个蒸发器分别与冷媒低压气态管路相连接,多个蒸发器的水路相串联。以此方式设计的低温冷水制冷机组,能够通过多个蒸发器的设置,实现低温冷水制冷机组的低温出水需求,且不会造成蒸发器结冰;本发明还提供了一种控制方法,通过该控制方法,不仅能够避免蒸发器结冰,而且还能够使得低温冷水制冷机组在一定温差范围内保持出水温度恒定。(The invention belongs to the technical field of chilled water storage, and particularly discloses a low-temperature cold water refrigerating unit which comprises a compressor, a refrigerant high-pressure liquid pipeline and a refrigerant low-pressure gaseous pipeline which are connected with the compressor, a condenser arranged between the refrigerant high-pressure liquid pipeline and the compressor, a plurality of evaporators connected with the refrigerant high-pressure liquid pipeline in parallel, and throttle valves respectively arranged at refrigerant liquid inlets of the plurality of evaporators, wherein the throttle valves are connected with the refrigerant high-pressure liquid pipeline, the plurality of evaporators are respectively connected with the refrigerant low-pressure gaseous pipeline, and water paths of the plurality of evaporators are connected in series. The low-temperature cold water refrigerating unit designed in the mode can meet the low-temperature water outlet requirement of the low-temperature cold water refrigerating unit through the arrangement of the plurality of evaporators, and the evaporators cannot be frozen; the invention also provides a control method, and by the control method, not only can the evaporator be prevented from freezing, but also the low-temperature cold water refrigerating unit can keep the outlet water temperature constant within a certain temperature difference range.)

一种低温冷水制冷机组及控制方法

技术领域

本发明涉及水蓄冷技术领域,尤其涉及一种低温冷水制冷机组及控制方法。

背景技术

在大温差水蓄冷供冷的民用建筑领域和工业冷冻水领域都存在广泛的低于3℃的低温用水需求。但是当前采用逆卡诺循环原理的电制冷冷水机组,在技术上难以突破3℃以下的出水温度,出水温度过低就会使制冷主机的蒸发器结冰,导致蒸发器换热铜管冻坏或堵塞,从而必须停止制冷主机的工作。通常为了获得3℃以下的冷冻水都要借助采用乙二醇防冻液系统来完成,这样就增加了制冷系统的成本和能耗,发明一种能直接低温出水的制冷主机一直是业界的追求。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种低温冷水制冷机组,该低温冷水制冷机组能够通过多个蒸发器的设置,实现该低温冷水制冷机组的低温出水需求,且不会造成蒸发器结冰;

本发明的第二目的在于提供一种控制方法,通过该控制方法,不仅能够避免蒸发器结冰,而且还能够使得低温冷水制冷机组在一定温差范围内保持出水温度恒定。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

一种低温冷水制冷机组,包括压缩机、与所述压缩机相连接的冷媒高压液体管路和冷媒低压气态管路、设置于所述冷媒高压液体管路与所述压缩机之间的冷凝器、与所述冷媒高压液体管路并联的多个蒸发器、以及分别设置于多个所述蒸发器的冷媒液态入口的节流阀,所述节流阀与所述冷媒高压液体管路相连接,多个所述蒸发器分别与所述冷媒低压气态管路相连接,多个所述蒸发器的水路相串联。

其中,多个所述蒸发器包括水路相串联的立式蒸发器和卧式蒸发器,所述立式蒸发器的水路设置于所述卧式蒸发器的水路的下游,串联后的所述立式蒸发器和所述卧式蒸发器的水流的压降从上游向下游逐级增大。

其中,所述立式蒸发器包括沿壳体腔体长度方向自上而下设置的上进出水口、上分水腔、冷媒液体缓存腔、冷媒蒸发腔、下分水腔及下进出水口、贯穿所述冷媒液体缓存腔及所述冷媒蒸发腔的多根换热管、与所述冷媒液体缓存腔相配合的液态冷媒导入结构、以及与所述冷媒蒸发腔相配合的气态冷媒回收结构;多根所述换热管的两端分别与所述上分水腔和所述下分水腔相贯通。

其中,所述壳体的两端分别设置有上分水端头和下分水端头,所述壳体的腔体内自上而下平行间隔设置有上隔离板、筛漏板及下隔离板;多根所述换热管垂直贯穿所述筛漏板且两端口分别外露于所述上隔离板和下隔离板;多根所述换热管的外周面与分布于所述筛漏板的对应板孔间隙配合。

其中,所述液态冷媒导入结构包括设置于所述冷媒液体缓存腔的环形冷媒收纳腔、套设于所述壳体外围的第一环形导管、以及分别与所述第一环形导管及冷媒高压液体输入管路相导通的第一U形导管,所述第一环形导管与所述环形冷媒收纳腔相贯通,所述环形冷媒收纳腔的腔体壁周向均匀分布有多个与所述冷媒液体缓存腔相贯通的注液孔。

其中,所述气态冷媒回收结构包括套设于所述壳体外围的第二环形导管,以及分别与所述第二环形导管及所述冷媒低压气态输出管路相导通的第二U形导管;所述第二环形导管均布有多个与所述冷媒蒸发腔相贯通的气态冷媒出口。

其中,多个所述注液孔的总面积小于所述第一环形导管的冷媒液体入口面积;多根所述换热管与对应的所述板孔之间的间隙总面积小于多个所述注液孔的总面积。

其中,所述换热管的外周面沿长度方向设置有螺旋凹槽。

其中,还包括与所述卧式蒸发器的水路相连接的水泵,所述水泵的出水口与所述卧式蒸发器的入水口相贯通。

一种控制方法,用于上述低温冷水制冷机组,该方法采用如下步骤:

首先通过节流阀优先控制水路串联的下游蒸发器冷媒流量,并使下游蒸发器中的换热管道处于均匀蒸发的状态,在此状态下,保持下游蒸发器冷媒流量恒定;之后再通过节流阀调节水路串联的上游蒸发器的冷媒流量,继而调节该低温冷水制冷机组的最终出水温度,并使得该低温冷水制冷机组的出水温度恒定。

本发明的有益效果:本发明提供了一种低温冷水制冷机组,包括压缩机、与压缩机相连接的冷媒高压液体管路和冷媒低压气态管路、设置于冷媒高压液体管路与压缩机之间的冷凝器、与冷媒高压液体管路并联的多个蒸发器、以及分别设置于多个蒸发器的冷媒液态入口的节流阀,节流阀与冷媒高压液体管路相连接,多个蒸发器分别与冷媒低压气态管路相连接,多个蒸发器的水路相串联。以此方式设计的低温冷水制冷机组,能够通过多个蒸发器的设置,实现低温冷水制冷机组的低温出水需求,且不会造成蒸发器结冰;本发明还提供了一种控制方法,通过该控制方法,不仅能够避免蒸发器结冰,而且还能够使得低温冷水制冷机组在一定温差范围内保持出水温度恒定。

附图说明

图1是本发明一种低温冷水制冷机组的结构连接示意图。

图2是图1中立式蒸发器轴截面的剖视图。

图3是图2中去除上上分水端头和下分水端头后的分解图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是图1中立式蒸发器的轴测图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

结合图1至图5所示,本实施例提供了一种低温冷水制冷机组,包括压缩机901、与压缩机901相连接的冷媒高压液体管路902和冷媒低压气态管路903、设置于冷媒高压液体管路902与压缩机901之间的冷凝器904、与冷媒高压液体管路902并联的多个蒸发器、以及分别设置于多个蒸发器的冷媒液态入口的节流阀905,节流阀905与冷媒高压液体管路902相连接,多个蒸发器分别与冷媒低压气态管路903相连接,多个蒸发器的水路相串联。以此结构设计的低温冷水制冷机组,能够通过对多个蒸发器的设置和控制,有效调节低温冷水制冷机组的出水温度,继而使得低温冷水制冷机组的出水温度在一定范围内保持相对恒定,还能有效避免因下游蒸发器蒸发温度不均衡导致局部结冰,造成低温冷水制冷机组发生故障。

进一步具体的,本实施例中的多个蒸发器包括水路相串联的立式蒸发器906和卧式蒸发器907,立式蒸发器906的水路设置于卧式蒸发器907的水路的下游,串联后的立式蒸发器906和卧式蒸发器907的压降从上游向下游逐级增大。作为优选,卧式蒸发器907的水路连接有水泵908,水泵908的出水口与卧式蒸发器907的入水口相贯通。以此来增加蒸发器水路特别是下游低温出水蒸发器的水流压力和流速,减少由于蒸发不均匀而造成的局部过冷水结冰的可能。

更进一步具体的,本实施例中,为了进一步提升立式蒸发器906的冷媒液体的蒸发均匀性,使处于冷冻水末级的立式蒸发器906的不结冰,结合图2至图5所示,本实施例中的立式蒸发器906包括沿壳体腔体长度方向自上而下设置的上进出水口111、上分水腔1、冷媒液体缓存腔2、冷媒蒸发腔3、下分水腔4及下进出水口121、贯穿冷媒液体缓存腔2及冷媒蒸发腔3的多根换热管5、与冷媒液体缓存腔2相配合的液态冷媒导入结构、以及与冷媒蒸发腔3相配合的气态冷媒回收结构;多根换热管5的两端分别与上分水腔1和下分水腔4相贯通。

具体的,采用上述结构设计的立式蒸发器906,在壳体的两端分别设置有上分水端头11和下分水端头12,壳体的腔体内自上而下平行间隔设置有上隔离板13、筛漏板14及下隔离板;多根换热管5垂直贯穿筛漏板14且两端口分别外露于上隔离板13和下隔离板15;多根换热管5垂直贯穿筛漏板14且两端口分别外露于上隔离板13和下隔离板15,多根换热管5的外周面与分布与筛漏板14的对应的板孔之间设置有间隙,以便冷媒液体顺着多根换热管5的外表面流到冷媒蒸发腔3内进行均匀蒸发;

此外,为了通过上隔离板13和下隔离板15起到较好的隔离效果,作为优选,多根换热管5两端的外周面分别于对应的上隔离板13和下隔离板15密封紧固,之后分别位于上隔离板13和下隔离板15一侧的上分水腔1和下分水腔4中的冷冻水通过换热管流动。

采用上述结构设计的立式蒸发器906,上隔离板13与上分水端之间的腔体形成上分水腔1,下隔离板15与下分水端之间的腔体形成下分水腔4,上隔离板13和筛漏板14之间的腔体形成冷媒液体缓存腔2,筛漏板14和下隔离板15之间的腔体形成冷媒蒸发腔3。多根换热管5腔体的两端分别与上分水腔1和下分水腔4相贯通,以此形成该立式蒸发器906的水路。

进一步具体的,本实施例中的液态冷媒导入结构包括设置于冷媒液体缓存腔2的环形冷媒收纳腔61、套设于壳体外围的第一环形导管62、以及分别与第一环形导管62及冷媒高压液体输入管路相导通的第一U形导管,第一环形导管62与环形冷媒收纳腔61相贯通,环形冷媒收纳腔61的腔体壁周向均匀分布有多个与冷媒液体缓存腔2相贯通的注液孔611。

作为优选,本实施例中第一环形导管62周向均布有多个与环形冷媒收纳腔61相贯通的通孔,以此使得沿第一U形导管63导入第一环形导管62中的冷媒液体能够均匀的注入环形冷媒收纳腔61,继而在通过均布于环形冷媒收纳腔61的腔体壁上的多个注液孔611,周向均匀的注入冷媒液体缓存腔2内,继而使得冷媒液体能够沿多根换热管5四周的间隙流到冷媒蒸发腔3里均匀蒸发。作为优选,本实施例中的环形冷媒收纳腔61由设置于冷媒液体缓存腔2内的环形凹槽及与环形凹槽相配合的密封盖612组合而成,密封盖612被上隔离板13压紧。

为了进一步提升冷媒液体的蒸发均匀性,有效控制冷媒液体注入冷媒液体缓存腔2的流量和速度,作为优选,本实施例中的多个注液孔611的总面积小于第一环形导管62与环形冷媒收纳腔61相贯通的多个通孔的入口面积。

更进一步的,为了进一步提升冷媒液体沿换热管5长度方向蒸发的均匀性,提升换热效率,作为优选,换热管5的外周面沿长度方向设置有便于冷媒液体均匀蒸发的第一螺旋凹槽,且多根换热管5的外周面与分布于筛漏板14上的多个板孔之间的间隙总面积小于多个注液孔611的总面积。以此使得冷媒液体能够均匀的通过多个间隙并沿多根换热管5外周面的第一螺旋凹槽向下流动蒸发。

更进一步的,本实施例中,为了时实监测冷媒液体是否沿多根换热管5充分蒸发,防止因立式蒸发器906的冷媒过量,导致多根换热管5末端的冷煤液体蒸发不均匀,局部温差过大,继而使得低温区域结冰或换热效率降低,作为优选,本实施在冷媒蒸发腔3的底部设置有用于检测冷媒是否蒸发充分的冷媒液位传感器7,用来监测冷媒蒸发腔3底部是否有未蒸发完的冷媒,冷媒液位传感器7与外部电控装置电连接,外部电控装置通过冷媒液位传感器7的信号来控制冷媒流量大小,使得冷媒刚好在冷媒蒸发腔3底部蒸发完毕。

此外,为了进一步的提升流经换热管5中的液体与冷媒液体之间的换热效率,作为优选,本实施例中的换热管5的内壁沿长度方向设置有用于冷却水沿内壁均匀流动的第二螺旋凹槽,也可以根据换热管5成型工艺,将第二螺旋凹槽设置为与第一螺旋凹槽相配合的螺旋凸起。

进一步的,与上述液态冷媒导入结构类似,本实施例中的气态冷媒回收结构包括套设于壳体外围的第二环形导管81,以及分别与第二环形导管81及冷媒低压气态输出管路相导通的第二U形导管82;第二环形导管81均布有多个与冷媒蒸发腔3相贯通的气态冷媒出口,以此有效提升气态冷媒的回收效率,增加冷媒蒸发腔3的冷媒蒸发的均匀性。

更进一步具体的,本实施例中还提供了一种控制方法,该方法主要用于上述低温冷水制冷机组,其中,包括如下步骤:

首先通过节流阀905优先控制水路串联的下游蒸发器冷媒流量,并使下游蒸发器中的换热管道处于均匀蒸发的状态,在此状态下,保持下游蒸发器冷媒流量恒定;之后再通过节流阀905调节水路串联的上游蒸发器的冷媒流量,继而调节该低温冷水制冷机组的最终出水温度,并使得该低温冷水制冷机组的出水温度恒定。这样既保证了在一定范围内机组有稳定的出水温度,又保证了下游蒸发器在低温出水状态下能稳定的处于均匀蒸发的状态下,而不至于结冰。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

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