一种跨临界二氧化碳双级压缩系统的制作方法

本实用新型涉及一种跨临界二氧化碳双级压缩系统。

背景技术：

随着制冷技术的发展以及氟利昂物质对环境的破坏作用的呈现，在制冷技术领域，二氧化碳因其天然环保、在跨临界传热方面的温度滑移特性、优良的传热效果得到最广泛的认可。

为了能够实现不同蒸发温度的循环，以便应用于不同蒸发温度的应用场景，并保证在交底蒸发温度的情况下仍然可以保持两级压比稳定，不至于压比过大造成系统效率降低，以便应用于蒸发温度较低的场所。另外，现有技术的二氧化碳跨临界循环系统的高压排气压力较高，相对于压差非常大(一般在6～8mpa)，不仅存在无法压降问题，还浪费能量。

技术实现要素：

基于以上问题，本实用新型提出一种利用喷射制冷实现不同蒸发温度的循环、在保证较低蒸发温度的情况下仍可保持两级压比稳定、可利用二氧化碳跨临界循环系统的高压排气压力进行发电的同时实现压降的跨临界二氧化碳双级压缩系统。

本实用新型的技术方案是这样实现的：跨临界二氧化碳双级压缩系统包括：

第一循环回路，包括顺次相连的低温压缩机、高温压缩机、余热加热器、透平、冷凝器、回热器的冷却通道、第一节流阀、中间冷却器的液体通道、喷射器、气分储液器、流量调节阀；

第二循环回路，包括与所述喷射器顺次相连的第二节流阀和第一蒸发器(11)；

第三循环回路，包括与所述气分储液器顺次相连的第三节流阀、第二蒸发器、回热器的加热通道、气液分离器，气液分离器连入所述低温压缩机的进气口；

第四循环回路，所述中间冷却器的气体通道连入所述高温压缩机的进气口。

进一步地，所述中间冷却器具有内部换热器。

采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为：本实用新型在使用时，高温压缩机排出的高温高压超临界二氧化碳制冷剂进入到余热加热器中，进一步提高制冷剂的温度和压力，为进入透平中做功提供更高的能量，制冷剂进入透平中做功发电的同时，自身的温度压力会下降，制冷剂继续进入冷凝器中被冷凝降温，通常情况此时的制冷剂变为常温(40℃左右的液体)，制冷剂继续流经回热器并与从第二蒸发器中流出的低温制冷剂进行换热，使自身温度继续降低，增大过冷度，同时可以保证进入气液分离器中的制冷剂绝大部分为气体状态，防止低温压缩机的液击，从回热器中出来的制冷剂经过第一节流阀的节流作用后，变为低温低压的气液两相状态，并进入中间冷却器，液体制冷剂进入喷射器的入口，气体制冷剂则与从低温压缩机排出的温度压力稍高的制冷剂汇合，一同进入到高温压缩机的进口，从喷射器出来的制冷剂会变为气液两相态，这部分制冷剂分为两路，一路经过第二节流阀的节流降压作用后温度进一步降低，并进入第一蒸发器中散冷，散冷后的制冷剂进入到喷射器的中间口(利用主流的引射作用将该路制冷剂吸入)，与从中间冷却器中来的制冷剂混合完成循环。另一路制冷剂进入到气分储液器中，从气分储液器中出来的气态制冷剂进入到低温压缩机的中间补气口，完成对系统的补气增焓作用，液体制冷剂则在第三节流阀的节流作用下变为压力和温度都更低的气液两相态，并进入第二蒸发器中散冷，散冷后的制冷剂大部分会具有一定的过热度变为低温气态，这部分低温制冷剂继续流经回热器与从冷凝器中流出的温度稍高的制冷剂换热，保证过热度，并降低冷凝器中流出的制冷剂的温度，最后进入到气液分离器中将液体部分留在气液分离器的底部，气体部分进入到低温压缩机的进口，完成循环。本实用新型利用喷射制冷实现不同蒸发温度的循环、在保证较低蒸发温度的情况下仍可保持两级压比稳定、可利用二氧化碳跨临界循环系统的高压排气压力进行发电的同时实现压降。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例1的结构示意图；

其中：1-低温压缩机，2-高温压缩机，3-余热加热器，4-透平，5-冷凝器，6-回热器，7-第一节流阀，8-中间冷却器，9-喷射器，10-第二节流阀，11-第一蒸发器，12-气分储液器，13-第三节流阀，14-第二蒸发器，15-气液分离器，16-流量调节阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型跨临界二氧化碳双级压缩系统的实施例1：如图1所示，跨临界二氧化碳双级压缩系统包括：

第一循环回路，包括顺次相连的低温压缩机1、高温压缩机2、余热加热器3、透平4、冷凝器5、回热器6的冷却通道、第一节流阀7、中间冷却器8的液体通道、喷射器9、气分储液器12、流量调节阀16；

第二循环回路，包括与所述喷射器9顺次相连的第二节流阀10和第一蒸发器11；

第三循环回路，包括与所述气分储液器12顺次相连的第三节流阀13、第二蒸发器14、回热器6的加热通道、气液分离器15，气液分离器15连入所述低温压缩机1的进气口；

第四循环回路，所述中间冷却器8的气体通道连入所述高温压缩机2的进气口。

在使用时，高温压缩机2排出的高温高压超临界二氧化碳制冷剂进入到余热加热器3中，进一步提高制冷剂的温度和压力，为进入透平4中做功提供更高的能量，制冷剂进入透平4中做功发电的同时，自身的温度压力会下降，制冷剂继续进入冷凝器5中被冷凝降温，通常情况此时的制冷剂变为常温(40℃左右的液体)，制冷剂继续流经回热器6并与从第二蒸发器14中流出的低温制冷剂进行换热，使自身温度继续降低，增大过冷度，同时可以保证进入气液分离器15中的制冷剂绝大部分为气体状态，防止低温压缩机1的液击，从回热器6中出来的制冷剂经过第一节流阀7的节流作用后，变为低温低压的气液两相状态，并进入中间冷却器8，液体制冷剂进入喷射器9的入口，气体制冷剂则与从低温压缩机1排出的温度压力稍高的制冷剂汇合，一同进入到高温压缩机2的进口，从喷射器9出来的制冷剂会变为气液两相态，这部分制冷剂分为两路，一路经过第二节流阀10的节流降压作用后温度进一步降低，并进入第一蒸发器11中散冷，散冷后的制冷剂进入到喷射器9的中间口(利用主流的引射作用将该路制冷剂吸入)，与从中间冷却器8中来的制冷剂混合完成循环。另一路制冷剂进入到气分储液器12中，从气分储液器12中出来的气态制冷剂进入到低温压缩机1的中间补气口，完成对系统的补气增焓作用，补气口处设置流量调节阀16，可以调节补气占比以及补气口的气压，液体制冷剂则在第三节流阀13的节流作用下变为压力和温度都更低的气液两相态，并进入第二蒸发器14中散冷，散冷后的制冷剂大部分会具有一定的过热度变为低温气态，这部分低温制冷剂继续流经回热器6与从冷凝器5中流出的温度稍高的制冷剂换热，保证过热度，并降低冷凝器5中流出的制冷剂的温度，最后进入到气液分离器15中将液体部分留在气液分离器15的底部，气体部分进入到低温压缩机1的进口，完成循环。

利用喷射制冷实现不同蒸发温度的循环、在保证较低蒸发温度的情况下仍可保持两级压比稳定、可利用二氧化碳跨临界循环系统的高压排气压力进行发电的同时实现压降。

本实用新型跨临界二氧化碳双级压缩系统的实施例2：如图2所示，与实施例1的不同之处在于：

从回热器6中出来的制冷剂分为两路，一路经过第一节流阀7节流降压降温后变为制冷剂气液两相态进入到中间冷却器8中，其中的气态制冷剂与从低温压缩机1排出的制冷剂汇合一同进入到高温压缩机2吸气口，另一路则进入到回热器6中的内部换热器与回热器6中的低温制冷剂进行换热，使自身温度降低，而后进入到喷射器9的进口。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。