基本信息
- 項目名稱：
- 單級壓縮非共沸工質(zhì)低溫制冷裝置的研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本裝置采用R22/R23混合工質(zhì)時，當以1：2配比的情況下對實驗裝置進行了一系列試驗研究，成功地使冷柜溫度穩(wěn)定在-62.0℃，并且系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
- 詳細介紹：
- 通過對國內(nèi)外文獻檢索、分析，針對多元混合工質(zhì)自動復疊循環(huán)制冷技術的研究現(xiàn)狀進行理論分析，進一步深入研究單級壓縮非共沸工質(zhì)低溫制冷循環(huán)的機理。首次提出了一種新型的多級冷凝過濾分離制冷循環(huán)，采用該循環(huán)實現(xiàn)了非共沸混合工質(zhì)高、低沸點組元的高效分離。經(jīng)過多次實驗運行和裝置改進，在裝置改進的過程中提出了一種應用于復疊制冷系統(tǒng)中的液位自動控制的新型方法，設計并制作了虹吸式液位自動控制管，解決了自動復疊系統(tǒng)中暫時缺液現(xiàn)象。當采用R22/R23混合工質(zhì)時，以1：2配比的情況下對實驗裝置進行了一系列試驗研究，成功地使冷柜溫度穩(wěn)定在-62.0℃，并且系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 隨著高新技術的發(fā)展，各種新型試驗、食品的冷藏冷凍以及醫(yī)療部門等行業(yè)都對特定的低溫環(huán)境有了迫切的需要，許多行業(yè)學科需要-40℃以下的低溫環(huán)境。要獲得-40℃以下低溫環(huán)境就必須采用單一工質(zhì)的多級壓縮制冷、混合工質(zhì)的節(jié)流制冷或者復疊式制冷等制冷方式。 單級壓縮非共沸工質(zhì)低溫制冷裝置是利用非共沸混合工質(zhì)的自然分離，單機單級實現(xiàn)-40℃以下低溫的新型復疊制冷循環(huán)裝置（又稱為自動復疊制冷裝置）。本裝置的制冷循環(huán)以非共沸混合制冷劑R22和R23作為制冷工質(zhì)，只使用一臺單級蒸汽制冷壓縮機，采用多級冷凝過濾分離裝置(正在申報專利，申報號：200820091113.7)，實現(xiàn)高低沸點組分及潤滑油的有效分離，同時提出了一種應用于復疊制冷系統(tǒng)中的液位自動控制的新型方法，設計并制作了虹吸式液位自動控制管(正在申報專利，申報號：200820091112.2)，解決了自動復疊系統(tǒng)中暫時缺液現(xiàn)象，并對該循環(huán)的性能從理論和實驗兩方面作了較系統(tǒng)的研究。
科學性、先進性
- (1)與常規(guī)的雙級壓縮制冷循環(huán)或者經(jīng)典的復疊制冷循環(huán)相比，單級壓縮非共沸工質(zhì)低溫制冷裝置由于只采用了一臺單級壓縮機，從而降低了制造成本。并且低溫端沒有運動部件使其振動很小，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設計簡單靈活，單級制冷壓縮機的運行平穩(wěn)，制造工藝己非常成熟，在普冷工況下運行也非常可靠，具有令人滿意的可靠性和壽命長的特點。 (2)與以往的制冷循環(huán)相比，本裝置充分利用混合工質(zhì)的變溫特性，使得它與變溫熱源之間實現(xiàn)最佳的溫差匹配，減小由于傳熱溫差引起的不可逆損失并使得系統(tǒng)的 得到提高。 (3)系統(tǒng)采用多級冷凝過濾分離裝置，實現(xiàn)高低沸點組分的很好分離。另外，潤滑油也在組分分離的過程中隨高沸點組分制冷劑返回到壓縮機，不會進入低溫系統(tǒng)造成堵塞，影響系統(tǒng)運行。 （參考文獻見研究報告）
獲獎情況及鑒定結(jié)果
作品所處階段
- 中試階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 實物 圖片 錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1、多級冷凝過濾分離裝置的應用 本實驗裝置采用了多級冷凝過濾分離裝置對非共沸混合工質(zhì)R22和R23進行分離，實驗表明，在僅開啟一級冷凝過濾分離器的情況下，R22和R23就有了很好的分離效果，并且使實驗裝置達到了較低的蒸發(fā)溫度。 2、虹吸液位控制 本裝置提出了一種應用于復疊制冷系統(tǒng)中的液位自動控制的新型方法，設計并制作了虹吸式液位自動控制管，解決了自動復疊系統(tǒng)中暫時缺液現(xiàn)象。當采用R22/R23混合工質(zhì)時，以1：2配比的情況下，成功地使冷柜溫度穩(wěn)定在-62℃。 3、系統(tǒng)阻力優(yōu)化 為了使實驗裝置中各個設備在系統(tǒng)調(diào)試的過程中便于操作，系統(tǒng)中設置了許多截止閥，增大了系統(tǒng)的阻力。減少系統(tǒng)局部阻力損失，是提高系統(tǒng)熱力性能的有效措施。 自動復疊制冷循環(huán)的出現(xiàn)為低溫溫區(qū)的應用領域提供了一個嶄新的方向。隨著該技術的不斷成熟，其在各個領域的運用將會越來越廣泛。因此，這是一項值得投入人力和物力開發(fā)的新技術，可以取得良好的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 近年來，隨著物理研究和材料科學的發(fā)展，每一類新體系的出現(xiàn)都會促使人們首先對其進行物理方面的實驗探索。制冷技術是為了滿足人們對低溫條件的需要而產(chǎn)生和發(fā)展的。自1834年英國人Perkins發(fā)明了世界上第一臺人工制冷機以來，制冷技術的發(fā)展迄今已經(jīng)有一百多年的歷史了。 2005年，浙江大學制冷與低溫研究所的王生龍通過對精餾塔和回熱器的改進，提高了精餾效果，減小了回熱器中的阻力損失，提高了系統(tǒng)性能。并研究了閥門開度對系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)主閥存在一個最佳開度，此時精餾效果最好，箱溫最低，偏離此開度箱溫升高、 COP降低。隨著主閥開度增大，低壓升高、壓比變小。同樣底閥也存在一個最佳開度，越偏離此開度，則壓比越大，箱溫越升高，COP越低，精餾效果一直隨其開度的增大而變好。 2006年，上海理工大學劉訓海采用R23/R134a混合工質(zhì)，通過改變系統(tǒng)中混合工質(zhì)配比得出各組分百分含量對制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、冷柜的最低中心溫度等有較大影響，在R23沖灌比例在40%左右時，制冷系統(tǒng)性能達到最佳。 2006年，天津商學院的姜春英、申江采用非共沸R22/R23混合制冷劑作為制冷工質(zhì)，用精餾裝置實現(xiàn)高低沸點組分及潤滑油的有效分離。當配比為R23:R22=1:3,蒸發(fā)溫度為-60.8℃時，COP值為0.096，當混合工質(zhì)配比為R23:R22=1:2,蒸發(fā)溫度為-61.1℃時，COP值為0.17。 綜合國內(nèi)外對混合工質(zhì)應用研究，可以得出以下幾個結(jié)論: （1）國內(nèi)對混合工質(zhì)的研究集中在替代現(xiàn)有單一制冷工質(zhì)，主要針對替代混合工質(zhì)對制冷機循環(huán)性能的影響與沸騰換熱系數(shù)的研究等，較少涉及混合工質(zhì)自然復疊制冷循環(huán)方面的研究。自然復疊制冷循環(huán)方面的文獻成果主要集中在少數(shù)高校等科研單位。 （2）有關混合工質(zhì)自然復疊制冷循環(huán)方面的研究的文章主要介紹自然復疊循環(huán)的應用，或者以某個公司的產(chǎn)品為例介紹自然復疊循環(huán)，均沒有涉及到深層次的循環(huán)參數(shù)分析研究，這也是實現(xiàn)自然復疊循環(huán)所需解決的技術難題。 （3）對于自然復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)的研究還處于初步階段，國內(nèi)研究的自然復疊系統(tǒng)的能效比與穩(wěn)定性未能達到國際先進水平。
