CN201285197Y - 联合式液体冷媒除霜制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种联合式液体冷媒除霜制冷系统，旨在提供一种能够提高除霜效率，减小除霜对控制房间温度的影响，增加高温液体过冷度，从而提高整个制冷装置性能和效率的制冷系统。压缩机与冷凝器、高压储液器、干燥器依次连接，干燥器分别与第一电磁阀和第四电磁阀连接，第一电磁阀分别与第二热力膨胀阀和第二蒸发器连接，第二蒸发器与第二电磁阀和第六电磁阀连接，第二电磁阀通过第一单向阀与第一热力膨胀阀连接，第一热力膨胀阀与第一蒸发器和第四电磁阀连接，第一蒸发器分别与第三电磁阀和第五电磁阀连接，第三电磁阀与压缩机和第六电磁阀连接，第五电磁阀通过第二单向阀与第二热力膨胀阀入口连接。该系统确保了降温和除湿的连续。

Description

联合式液体冷媒除霜制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种制冷系统，更具体的说，是涉及一种液体冷媒除霜制冷系统。

背景技术

制冷系统运行过程中，在蒸发器表面容易结霜，霜层的存在使传热恶化，制冷效率降低。因此，及时的除霜就显得格外重要。目前的除霜方式都存在一些弊端，通常的制冷系统蒸发器采用电热和热气除霜。采用电热除霜虽然也可以得到良好的除霜效果，但由于是从冷却管外加热除霜，效率低，能耗大。热气除霜则需要控制除霜速度以防止大量的制冷剂液体返回制冷压缩机，若设置除霜排液系统会使系统复杂，增加操作难度。另外从控制冷库或空调房间温度的角度出发，采用上述两种除霜方式对控制室内温度影响较大，温度波动剧烈，尤其是对于恒温恒湿系统，由于融霜和制冷交替进行，降温和除湿过程不具有连续性，使得制冷空间内温度波动较大。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够提高除霜效率，减小除霜对控制房间温度的影响，增加高温液体过冷度，从而提高整个制冷装置性能和效率的联合式液体冷媒除霜制冷系统。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种联合式液体冷媒除霜制冷系统，其特征在于，压缩机的出口与冷凝器、高压储液器、干燥器依次连接，所述干燥器的出口分别与第一电磁阀入口和第四电磁阀入口连接，所述第一电磁阀出口通过三通分别与第二热力膨胀阀的出口和第二蒸发器的制冷剂入口连接，所述第二蒸发器的制冷剂出口通过三通分别与第二电磁阀入口和第六电磁阀入口连接，所述第二电磁阀出口通过第一单向阀与第一热力膨胀阀入口连接，所述第一热力膨胀阀出口通过三通分别与第一蒸发器的制冷剂入口和第四电磁阀出口连接，所述第一蒸发器的制冷剂出口通过三通分别与第三电磁阀入口和第五电磁阀入口连接，所述第三电磁阀出口通过三通分别与压缩机入口和第六电磁阀出口连接，所述第五电磁阀出口通过第二单向阀与第二热力膨胀阀入口连接。第一热力膨胀阀的感温包安装在第一蒸发器的制冷剂出口管路，第二热力膨胀阀的感温包安装在第二蒸发器的制冷剂出口管路。

其中，所述第一蒸发器和第二蒸发器分别为翅片管蒸发器。

本实用新型的联合式液体冷媒除霜制冷系统工作原理简单如下：压缩机排出的高温高压气体首先进入冷凝器，从冷凝器出来的高压液体经高压储液器、干燥过滤器后进入结霜的蒸发器。由于热液温度远高于0℃，使蒸发器表面温度升高，表面霜层被管壁加热而迅速融化。由被融霜蒸发器排出的液体制冷剂经节流阀节流降压后进入制冷蒸发器中，最后饱和气体被压缩机吸入。当制冷蒸发器结霜厚度达某一极限时，电磁阀换向，使融霜蒸发器和制冷蒸发器调换，重复以上循环。也就是，当第一蒸发器制冷时第二蒸发器处于热液除霜状态，当第二蒸发器制冷时第一蒸发器处于热液除霜状态。当一台蒸发器除霜时，另一台蒸发器继续维持制冷运行，从而减少了除霜对用冷单元温度所造成的波动影响。

本实用新型具有下述技术效果：

1.本实用新型的制冷系统中通过控制电磁阀的启闭实现两组蒸发器的制冷和除霜的交替工作，从而使降温和除湿过程保持连续，确保控制房间环境的温、湿度恒定。

2.本实用新型的制冷系统采用热液除霜方式，除霜彻底、安全、可靠，不消耗外加能源，除霜所用的制冷剂液体温度适中，可避免对蒸发器性能的影响。

3.本实用新型的制冷系统从蒸发器内加热对管壁有清洗作用，特别是可冲刷掉其中积有的润滑油、杂质，净化管路，改善传热效果。

4.本实用新型的制冷系统除霜过程和制冷过程同时进行，蒸发器表面的霜层被用来冷却由冷凝器排出的饱和液体，使高压液体过冷，可提高整个装置的性能系数，节能效果显著。

5.本实用新型的制冷系统在高压系统中冰霜冷量的利用也会降低冷凝温度，可使风冷式装置在较恶劣的环境下有较稳定的性能和较高的能效比。

6.本实用新型的液体冷媒除霜制冷系统克服了电热除霜消耗附加能源和热气除霜速度慢、系统复杂以及二者对控制室内温度影响较大的缺点。利用高压高温液态冷媒进行除霜，在达到除霜目的的基础上，保持了系统的连续性，减小了除霜对控制室温度的影响，同时增加了液体冷媒的过冷度，提高了制冷系统的效率。

附图说明

图1为本实用新型联合式液体冷媒除霜制冷系统原理图；

图2为本实用新型联合式液体冷媒除霜制冷系统的温熵图；

图3为本实用新型联合式液体冷媒除霜制冷系统的压焓图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明。

图1为本实用新型联合式液体冷媒除霜制冷系统原理图，包括第一蒸发器1、第二蒸发器16、第一热力膨胀阀2、第二热力膨胀阀15、第一单向阀4、第二单向阀14、第一电磁阀12、第二电磁阀3、第三电磁阀5、第四电磁阀11、第五电磁阀13、第六电磁阀6、压缩机7、冷凝器8、高压储液器9、干燥器10。压缩机7的出口与冷凝器8的制冷剂入口连接，冷凝器8的制冷剂出口与高压储液器9的入口连接，高压储液器9的出口与干燥器10的入口连接，干燥器10的出口分别与第一电磁阀12入口和第四电磁阀11入口连接，第一电磁阀12通过三通分别与第二热力膨胀阀15的出口和第二蒸发器16的制冷剂入口连接，第二蒸发器16的制冷剂出口通过三通分别与第二电磁阀3入口和第六电磁阀6的入口连接，第二电磁阀3的出口与第一单向阀4入口连接，第一单向阀4出口与第一热力膨胀阀2入口连接，第一热力膨胀阀2出口通过三通分别与第一蒸发器1的制冷剂入口和第四电磁阀11出口连接，第一蒸发器1的制冷剂出口通过三通分别与第三电磁阀5入口和第五电磁阀13入口连接，第三电磁阀5出口通过三通分别与压缩机7入口和第六电磁阀6出口连接，第五电磁阀13出口与第二单向阀14入口连接，第二单向阀14出口与第二热力膨胀阀15入口连接，第一热力膨胀阀的感温包安装在第一蒸发器的制冷剂出口管路，第二热力膨胀阀的感温包安装在第二蒸发器的制冷剂出口管路。其中，第一蒸发器和第二蒸发器分别为翅片管蒸发器。

本实用新型的制冷系统中，第一蒸发器和第二蒸发器与电磁阀组连接，通过电磁阀的启闭实现两个蒸发器之间制冷与除霜的切换，当第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀开启，第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀关闭时，第一蒸发器进行制冷，第二蒸发器进行除霜；当第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀关闭，第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀开启时，第一蒸发器进行除霜，第二蒸发器进行制冷。另外，在管路上设有两个单向阀，防止高压液态制冷剂直接进入低压部分。

当第一蒸发器用作制冷蒸发器，第二蒸发器为融霜蒸发器时，具体的循环过程为：第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀开启，第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀关闭。压缩机排出的高温高压气态制冷剂在冷凝器中冷凝后变成高温高压液态制冷剂，经过高压储液器、干燥器、第一电磁阀进入第二蒸发器，在第二蒸发器中高温高压制冷剂吸收霜层冷量，变成过冷的高温高压液态制冷剂，由第二电磁阀经第一单向阀进入第一热力热力膨胀阀进行节流降压后，变成低温低压液态制冷剂，进入第一蒸发器并蒸发，实现降温除湿，然后通过第三电磁阀回到压缩机。

当第一蒸发器结霜一定程度以后，关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀，打开第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀。压缩机排出的高温高压气态制冷剂在冷凝器中冷凝后变成高温高压液态制冷剂，经过高压储液器、干燥器、第四电磁阀进入第一蒸发器，在第一蒸发器中制冷剂吸收霜层冷量，变成过冷的高温高压液态制冷剂，由第五电磁阀经第二单向阀进入第二热力膨胀阀进行节流降压后，变成低温低压液态制冷剂，进入第二蒸发器蒸发，实现降温除湿，蒸发后的制冷剂经过第六电磁阀回到压缩机。第一蒸发器为融霜蒸发器，第二蒸发器则起到制冷除湿作用，如此在两台蒸发器之间切换来实现被控制房间的温湿度控制。

图2为本实用新型联合式液体冷媒除霜制冷系统的温熵图，图3为本实用新型联合式液体冷媒除霜制冷系统的压焓图，图中：T为制冷剂温度、S为制冷剂的熵、q₀为制冷量、△q₀制冷量的增加量、Wc为压缩机消耗功、h为制冷剂的焓、P为制冷剂压力、P_k为冷凝压力、P₀为蒸发压力。过程1→2→3→4→5→1为使用一个蒸发器在制冷和除霜过程中的常规循环，1→2→3→4→4′5′→5→1为本实用新型液体冷媒除霜制冷系统的循环。制冷剂在压缩机中被压缩成高温高压的气体后经过程2-3-4，高温高压制冷剂气体在冷凝器中被冷凝为低温高压液体，将其导入结霜蒸发器进行融霜，同时制冷剂获得一定程度的过冷，过程4-4′即为高压液体在结霜蒸发器中进一步冷却过程；经过过冷的高压液态制冷剂经过节流降压，进入蒸发器吸收外界热量而蒸发成为饱和气体，从而被压缩机吸入。

从图中可以看出，与常规循环1→2→3→4→5→1相比，节流过程由4→5变为4′→5′，单位制冷量增加了Δq₀(即温熵图中面积5′5bc5，压焓图中线段5′5)。而两个循环的单位理论功W₀并未增加，与普通系统相比，液体冷媒除霜制冷系统的制冷系数有所提高。在通常的工作温度范围内，对于R22而言，每过冷1℃，制冷系数增加的百分数约为0.85％。

第一蒸发器与第二蒸发器通过电磁阀组的动作进行制冷和除霜的切换，若存在多个蒸发器，则将蒸发器与第一蒸发器或者第二蒸发器并联或者串联连接，并联或串联后的多个蒸发器作为整体，整体进行制冷或除霜，同样可以达到多个蒸发器之间制冷与除霜的切换。

从本实用新型联合式液体冷媒融霜制冷系统的原理可以看出，从理论上双蒸发器液体冷媒融霜制冷系统具有以下几个方面的突出优点：

1.冷量回收功能。在双蒸发器的制冷装置中，融霜过程中使用的高压中温液体冷媒，自高压储液器输送至被融霜蒸发器，并与蒸发器表面的冰霜进行热交换，霜被逐渐融化，蒸发器内的液体被冷却，我们称之为过冷。过冷液体经过热力热力膨胀阀节流降压后送入制冷的蒸发器。从该过程的理论T-S图和1gP-h图上可以明显的看出进入蒸发器的冷媒焓值降低，而蒸发器出口的焓值没有变化，单位制冷量增加，COP值增大。

2.于蒸发器内部进行加热融霜，融霜均匀，对蒸发器的影响较小。液体冷媒除霜和热气除霜均属于内部除霜，热量通过液体冷媒的对流直接传递给蒸发器的蒸发管管璧，而外表面的霜层也主要附着于蒸发管外表面和翅片的根部，所以融霜均匀。制冷系统中用于冷却空气的蒸发器大多为翅片管蒸发器，蒸发管为铜管、翅片为铝质，由于两种材料的膨胀系数不同，膨胀方向不同，融霜过程中加热和冷却作用会使蒸发管与翅片之间的间隙增加，蒸发器的换热性能下降。本实用新型的制冷系统中液体冷媒的温度只有制冷压缩机排气温度的1/3～1/2，对蒸发器的传热性能影响有相应比率的减小。

3.彻底杜绝了热气除霜中热气凝结和排液系统复杂的缺点。热气除霜的正常进行需要控制被融霜蒸发器出口的气体冷媒不要液化，如果没有有效的控制手段，就需要增加系统的设备投入和系统控制操作难度。本实用新型的制冷系统采用液体冷媒除霜方法其热源与热气融霜不同，可以彻底杜绝冷凝和排液问题。

本实用新型的液体冷媒除霜制冷系统利用了液体冷媒在节流过程中浪费的能量，回收了蓄积在蒸发器表面的霜层冷量，是制冷装置中能量回收的有效方法。

尽管参照实施例对所公开的涉及一种联合式液体冷媒除霜制冷系统进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本实用新型的范围之内。

Claims (2)

1、一种联合式液体冷媒除霜制冷系统，其特征在于，压缩机的出口与冷凝器、高压储液器、干燥器依次连接，所述干燥器的出口分别与第一电磁阀入口和第四电磁阀入口连接，所述第一电磁阀出口通过三通分别与第二热力膨胀阀的出口和第二蒸发器的制冷剂入口连接，所述第二蒸发器的制冷剂出口通过三通分别与第二电磁阀入口和第六电磁阀入口连接，所述第二电磁阀出口通过第一单向阀与第一热力膨胀阀入口连接，所述第一热力膨胀阀出口通过三通分别与第一蒸发器的制冷剂入口和第四电磁阀出口连接，所述第一蒸发器的制冷剂出口通过三通分别与第三电磁阀入口和第五电磁阀入口连接，所述第三电磁阀出口通过三通分别与压缩机入口和第六电磁阀出口连接，所述第五电磁阀出口通过第二单向阀与第二热力膨胀阀入口连接，第一热力膨胀阀的感温包安装在第一蒸发器的制冷剂出口管路，第二热力膨胀阀的感温包安装在第二蒸发器的制冷剂出口管路。

2、根据权利要求1所述的联合式液体冷媒除霜制冷系统，其特征在于，所述第一蒸发器和第二蒸发器分别为翅片管蒸发器。

Images