【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及制冷，具體涉及一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)及其控制方法。
技術(shù)介紹
1、近年來，隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，各種冷熱需求的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)，對溫度控制系統(tǒng)精度和范圍提出了更高的要求。如：數(shù)據(jù)中心、半導(dǎo)體制造、航空航天、醫(yī)療器械、精密加等場景中需要實現(xiàn)大范圍內(nèi)溫度精確控制，因此大溫跨精確控溫技術(shù)備受關(guān)注。
2、傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng)通常難以實現(xiàn)從深冷到高溫大范圍的快速、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，且在大溫跨下容易出現(xiàn)溫控不穩(wěn)定，能耗過高等問題；另一方面，傳統(tǒng)-70℃及以下溫控目標(biāo)需要單工質(zhì)兩級壓縮機制冷技術(shù)，存在成本高、能耗高等問題，采用混合工質(zhì)可以實現(xiàn)-70℃深低溫制冷，但是目前混合工質(zhì)技術(shù)存在?“溫區(qū)局限”，當(dāng)系統(tǒng)采用混合工質(zhì)時，通常實現(xiàn)低溫或深低溫制冷效果好，但是中溫或高溫制冷下性能穩(wěn)定性差，無法滿足大溫跨調(diào)控，系統(tǒng)能量利用效率低下。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)中制冷技術(shù)及溫控系統(tǒng)存在的問題，本專利技術(shù)的目的在于提出了一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)及其控制方法，本專利技術(shù)通過半導(dǎo)體制冷器、電磁閥、儲液罐、儲氣罐、單向閥協(xié)同配合可以實現(xiàn)混合工質(zhì)從分離到儲存再到重組，克服混合工質(zhì)溫區(qū)局限，實現(xiàn)高溫、中溫、低溫、深低溫大溫跨調(diào)控。
2、為達(dá)到上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：
3、一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)，包括第一氣液分離器103，第一氣液分離器103緊貼第一半導(dǎo)體制冷器104冷端面，第一半導(dǎo)體制冷器104熱端面通過制冷劑管路與第二半導(dǎo)體制冷器111
4、所述系統(tǒng)采用的制冷劑為三元或四元及以上混合工質(zhì)，為了實現(xiàn)大范圍內(nèi)溫度調(diào)控和環(huán)境自適應(yīng)性，該混合工質(zhì)由高沸點制冷劑和低沸點制冷劑組成，其中高沸點制冷劑采用r290、r744、r134a、r1234ze(e)中的一種或多種，低沸點制冷劑采用r1150、r14、r170、r23中的一種或多種；通過電磁閥、半導(dǎo)體制冷器優(yōu)化控制，控制儲氣罐108與儲液罐110中工質(zhì)的儲存量，進而控制高沸點與低沸點制冷劑的組合比例，實現(xiàn)不同組合方式及控制方法下大溫跨精確控溫。
5、所述第一氣液分離器103在第一半導(dǎo)體制冷器104冷端放熱降溫，第一氣液分離器103中溫度降低，混合工質(zhì)遇冷液化，導(dǎo)致液相制冷劑中高沸點制冷劑含量增加，有利于進一步調(diào)控儲液罐110中高沸點制冷劑含量，同樣地，儲液罐110中高沸點制冷劑在第二半導(dǎo)體制冷器111冷端放熱降溫，進一步過冷液化，降低儲液罐110中制冷劑溫度，同時增加進入噴射器113一次流中液相高沸點制冷劑含量，進而實現(xiàn)混合制冷劑組分控制；所述第二氣液分離器114中的制冷劑在第三半導(dǎo)體制冷器115冷端放熱降溫，第二氣液分離器114中液相制冷劑含量增加，流入蒸發(fā)器液體增加，進而增加蒸發(fā)器118中的制冷劑流量，可以有效增大循環(huán)系統(tǒng)的制冷量。
6、所述第二氣液分離器114氣相出口的制冷劑在第二半導(dǎo)體制冷器111和第一半導(dǎo)體制冷器104熱端吸熱，成為具有一定過熱度的過熱蒸氣，然后經(jīng)過第三半導(dǎo)體制冷器115進一步過熱，進入壓縮機的制冷劑溫度得到進一步提升，半導(dǎo)體制冷器熱端可以精確調(diào)控吸氣過熱度；同時通過多級熱過程有效防止壓縮機101液擊，提高壓縮機效率和安全性。
7、所述儲氣罐108與所述儲液罐110并排分離布置，可以實現(xiàn)低沸點與高沸點制冷劑分離與儲藏，并結(jié)合第一電磁閥105、第二電磁閥106、第三電磁閥109、第四電磁閥112和單向閥107的開關(guān)和開度調(diào)節(jié)實現(xiàn)混合制冷劑組分從分離到重組的精確控制，進而利用不同組分的混合制冷劑調(diào)控系統(tǒng)溫度。
8、所述熱管換熱器121的蒸發(fā)段換熱器1211通過管路纏繞在儲氣罐108壁面，與儲氣罐108緊密接觸，冷凝段換熱器1212纏繞包裹在蒸發(fā)器118出口管路，與蒸發(fā)器118出口管路緊密接觸，將蒸發(fā)器118出口的冷量通過熱管換熱器121傳遞到儲氣罐108周圍，在此過程中，熱管換熱器121內(nèi)部介質(zhì)（水、氨、乙醇等）與冷源進行熱交換，熱管換熱器121中液態(tài)工質(zhì)受冷凝結(jié)，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，再通過毛細(xì)作用回到熱端蒸發(fā)；熱管換熱器121中工質(zhì)在熱端蒸發(fā)，吸收儲氣罐108周圍熱量，使低沸點制冷劑盡可能多的液化儲存在儲氣罐108中，從而增加混合工質(zhì)中低沸點制冷劑含量，進而調(diào)控系統(tǒng)溫度。
9、所述噴射器113為可調(diào)式縮放型噴射器，包括噴嘴130，包覆噴嘴130且從前到后依次設(shè)置的吸入室131、混合室132和擴壓室133，通過與噴嘴130連接的異步電機119自動調(diào)節(jié)噴射器中噴嘴130到混合室132入口的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：包括第一氣液分離器（103），第一氣液分離器（103）緊貼第一半導(dǎo)體制冷器（104）冷端面，第一半導(dǎo)體制冷器（104）熱端面通過制冷劑管路與第二半導(dǎo)體制冷器（111）熱端面串聯(lián)連通，第二半導(dǎo)體制冷器（111）冷端面與儲液罐（110）緊貼，儲液罐（110）與儲氣罐（108）通過單向閥（107）連通；第二氣液分離器（114）緊貼第三半導(dǎo)體制冷器（115）冷端面，第三半導(dǎo)體制冷器（115）熱端面安裝有散熱風(fēng)扇（116）進行散熱，第二氣液分離器（114）將噴射器（113）出口的兩相制冷劑分離成氣相和液相，其中，第二氣液分離器（114）氣相制冷劑出口通過管路依次與第二半導(dǎo)體制冷器（111）熱端面、第一半導(dǎo)體制冷器（104）熱端面、第三半導(dǎo)體制冷器（115）熱端面的制冷劑管路連通，第三半導(dǎo)體制冷器（115）熱端制冷劑出口與壓縮機（101）入口相連，壓縮機（101）出口與冷凝器（102）入口相連，冷凝器（102）出口與第一氣液分離器（103）入口相連；第二氣液分離器（114）液相制冷劑出口與電子膨脹閥（117）入口相連，電子膨脹閥（117）出口與蒸發(fā)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)采用的制冷劑為三元或四元及以上混合工質(zhì)，該混合工質(zhì)由高沸點制冷劑和低沸點制冷劑組成，其中高沸點制冷劑采用R290、R744、R134a、R1234ze(E)中的一種或多種，低沸點制冷劑采用R1150、R14、R170、R23中的一種或多種；通過電磁閥、半導(dǎo)體制冷器優(yōu)化控制，進而控制高沸點與低沸點制冷劑的組合比例，實現(xiàn)不同組合方式及控制方法下大溫跨精確控溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一氣液分離器（103）在第一半導(dǎo)體制冷器（104）冷端放熱降溫，第一氣液分離器（103）中液相制冷劑中高沸點制冷劑含量增加，有利于進一步調(diào)控儲液罐（110）中高沸點制冷劑含量，同樣地，儲液罐（110）中高沸點制冷劑在第二半導(dǎo)體制冷器（111）冷端放熱降溫，進一步過冷液化，降低制冷劑溫度，同時增加進入噴射器（113）一次流中液相高沸點制冷劑含量，進而實現(xiàn)混合制冷劑組分控制；所述第二氣液分離器（114）中的制冷劑在第三半導(dǎo)體制冷器（115）冷端放熱降溫，第二氣液分離器（114）中液相制冷劑含量增加，增加蒸發(fā)器（118）中的制冷劑流量，增大循環(huán)系統(tǒng)的制冷量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述第二氣液分離器（114）氣相出口的制冷劑在第二半導(dǎo)體制冷器（111）和第一半導(dǎo)體制冷器（104）熱端吸熱，成為具有一定過熱度的過熱蒸氣，然后經(jīng)過第三半導(dǎo)體制冷器（115）進一步過熱，以精確調(diào)控吸氣過熱度；同時通過多級熱過程有效防止壓縮機（101）液擊，提高壓縮機效率和安全性。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：包括第一氣液分離器（103），第一氣液分離器（103）緊貼第一半導(dǎo)體制冷器（104）冷端面，第一半導(dǎo)體制冷器（104）熱端面通過制冷劑管路與第二半導(dǎo)體制冷器（111）熱端面串聯(lián)連通，第二半導(dǎo)體制冷器（111）冷端面與儲液罐（110）緊貼，儲液罐（110）與儲氣罐（108）通過單向閥（107）連通；第二氣液分離器（114）緊貼第三半導(dǎo)體制冷器（115）冷端面，第三半導(dǎo)體制冷器（115）熱端面安裝有散熱風(fēng)扇（116）進行散熱，第二氣液分離器（114）將噴射器（113）出口的兩相制冷劑分離成氣相和液相，其中，第二氣液分離器（114）氣相制冷劑出口通過管路依次與第二半導(dǎo)體制冷器（111）熱端面、第一半導(dǎo)體制冷器（104）熱端面、第三半導(dǎo)體制冷器（115）熱端面的制冷劑管路連通，第三半導(dǎo)體制冷器（115）熱端制冷劑出口與壓縮機（101）入口相連，壓縮機（101）出口與冷凝器（102）入口相連，冷凝器（102）出口與第一氣液分離器（103）入口相連；第二氣液分離器（114）液相制冷劑出口與電子膨脹閥（117）入口相連，電子膨脹閥（117）出口與蒸發(fā)器（118）入口相連，蒸發(fā)器（118）出口與噴射器（113）的二次流入口（1132）相連，作為二次流被引射；蒸發(fā)器（118）出口管路與熱管換熱器（121）的冷凝段換熱器（1212）相連，熱管換熱器（121）的蒸發(fā)段換熱器（1211）與儲氣罐（108）相連，將蒸發(fā)器（118）出口端冷量通過熱管換熱器（121）傳遞到儲氣罐（108）；第一氣液分離器（103）將冷凝器（102）出口沸點不同的混合制冷劑，分離出低沸點與高沸點制冷劑，其中低沸點制冷劑通過第一電磁閥（105）與儲氣罐（108）連通，儲氣罐（108）出口與第三電磁閥（109）入口相連；儲氣罐（108）與熱管蒸發(fā)段換熱器（1211）緊密接觸；從第一氣液分離器（103）出來的高沸點制冷劑通過第二電磁閥（106）與儲液罐（110）相連，儲液罐（110）出口與第四電磁閥（112）入口相連，第四電磁閥（112）出口與第三電磁閥（109）出口混合后的制冷劑作為一次流體進入噴射器（113）的一次流入口（1131），與蒸發(fā)器（118）出口的制冷劑混合后成為兩相制冷劑進入第二氣液分離器（114）氣液分離；第一溫度傳感器（t1）布置在壓縮機（101）入口處，第二溫度傳感器（t2）、第三溫度傳感器（t3）分別布置在蒸發(fā)器（118）入口、出口處，壓力傳感器（p1）檢測第二氣液分離器（114）的壓力；控制模塊（c1）與第一半導(dǎo)體制冷器（104）、第二半導(dǎo)體制冷器（111）、第三半導(dǎo)體制冷器（115）、第一電磁閥（105）、第二電磁閥（106）、第三電磁閥（109）、第四電磁閥（112）、單向閥（107）、第一溫度傳感器（t1）、第二溫度傳感器（t2）、第三溫度傳感器（t3）、壓力傳感器（p1）、散熱風(fēng)扇（116）、電子膨脹閥（117）以及和噴嘴（130）連接的異步電機（119）相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)采用的制冷劑為三元或四元及以上混合工質(zhì)，該混合工質(zhì)由高沸點制冷劑和低沸點制冷劑組成，其中高沸點制冷劑采用r290、r744、r134a、r1234ze(e)中的一種或多種，低沸點制冷劑采用r1150、r14、r170、r23中的一種或多種；通過電磁閥、半導(dǎo)體制冷器優(yōu)化控制，進而控制高沸點與低沸點制冷劑的組合比例，實現(xiàn)不同組合方式及控制方法下大溫跨精確控溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大溫跨精確冷熱循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一氣液分離器（103）在第一半導(dǎo)體制冷器（104）冷端放...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉曄，朱騰飛，
申請(專利權(quán))人：西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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