CN212274333U - 一种二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，包括二次冷凝机构和主管道过冷机构，所述二次冷凝机构包括第一冷却器、分流管道和融霜管道；所述分流管道的首端旁接在制冷主管道上，末端连接在第一冷却器的进口处；所述融霜管道的首端连接在第一冷却器的出口处，末端连接在待融霜的蒸发器的进口处；所述主管道过冷机构包括第二冷却器和融霜出液管道，所述融霜出液管道的首端连接在待融霜的蒸发器的出口处，末端连接在第二冷却器的进口处。本实用新型将液体制冷剂在第一冷却器中蒸发吸热后形成的制冷剂作为融霜介质，对蒸发器上的结霜进行融化，并采用融霜后的制冷剂对制冷主管道中的制冷剂进行过冷，有效提高制冷系统的制冷量。

Description

一种二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置

技术领域

本实用新型涉及制冷系统的融霜装置，具体涉及一种二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置。

背景技术

在制冷系统中，当制冷机组进行蒸发温度器低于0℃的制冷工作时，经常出现结霜现象，这样会降低蒸发器换热效率，同时降低了机组的制冷效率。

现有的融霜方式主要包括制冷剂融霜和非制冷剂融霜。其中，制冷剂融霜主要包括过热气体融霜、液体融霜和气液混合融霜。现有过热气体融霜的融霜时间短，气体流量少，但过热气体由压缩机排气降压降温而来，这种先压缩再降压处理获取融霜制冷剂的方法，增加了能耗。而液态制冷剂或汽液混合融霜进行融霜，虽然不会存在与过热气体融霜相同的问题，但融霜比焓少，所需流量大，融霜的效率比较低，单次融霜所需时间长，融霜的时间间隔短。液体融霜的融霜介质，主要是气体经过冷凝器冷凝后形成的高压液态制冷剂；汽液混合融霜的制冷剂由液体制冷剂直接节流而来，且不经过加热处理，与液体融霜的高压液态制冷剂等焓，仅是为了降低融霜的温度和压力。

进一步，在常见的融霜过程中，融霜介质经过蒸发器时，放出热量进行融霜，往往会通往蒸发器中进行蒸发制冷。例如，在连续式的融霜系统中，会将融霜后的制冷剂输送至正在制冷的蒸发器(非融霜的蒸发器)中进行蒸发吸热；在非连续式的融霜系统中，可暂时储液，随机选择蒸发器实现蒸发，可以是刚完成融霜过程的蒸发器。融霜后的制冷剂进入制冷的蒸发器，对冷却对象进行降温，采用蒸发温度必须低于被冷却物的温度，因此会导致融霜后的制冷剂的制冷量未得到充分利用，制冷量少。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述存在的问题，提供一种二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，该融霜装置将液体制冷剂在第一冷却器中蒸发吸热后形成的汽液混合体制冷剂或气体制冷剂作为融霜介质，对蒸发器上的结霜进行融化，不仅具有容易控制且融霜效率较高等优点，还能有效提高制冷系统的制冷量；并采用融霜后的制冷剂对制冷主管道中的制冷剂进行过冷，提高了制冷主管道中的制冷剂的吸热能力，增大了系统的制冷量，且该融霜方式为连续性融霜。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，集成在制冷系统中，包括二次冷凝机构和主管道过冷机构；其中，所述二次冷凝机构包括用于供冷凝器冷凝后的液体制冷剂进行蒸发吸热的第一冷却器、用于将制冷主管道中的液体制冷剂输送至第一冷却器中的分流管道以及用于将蒸发吸热形成的汽液混合体制冷剂或气体制冷剂输送至待融霜的蒸发器处的融霜管道；所述分流管道的首端旁接在用于输送液体制冷剂的制冷主管道上，末端连接在第一冷却器的进口处；所述融霜管道的首端连接在第一冷却器的出口处，末端连接在待融霜的蒸发器的进口处；

所述主管道过冷机构包括用于对制冷主管道的制冷剂进行过冷的第二冷却器以及用于将融霜后的制冷剂输送至第二冷却器中的融霜出液管道，所述融霜出液管道的首端连接在待融霜的蒸发器的出口处，末端连接在第二冷却器的进口处。

上述二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置的工作原理是：

工作时，压缩机通过压缩做功将低温低压的气体制冷剂压缩为高温高压的气体制冷剂，高温高压的气体制冷剂经过冷凝器的冷凝后，转化为液体制冷剂，进而通过制冷主管道将液体制冷剂输送至制冷蒸发器中。在此过程中，通过分流管道将冷凝器冷凝后形成的液体制冷剂分流至第一冷却器中，在第一冷却器中，液体制冷剂进行蒸发吸热后，转化为汽液混合体制冷剂或气体制冷剂。

进一步，在经过冷凝器的冷凝后(相当于充当融霜介质的制冷剂进行一次冷凝)，该部分制冷剂进入第一冷却器进行蒸发吸热，对制冷主管道中进行过冷或对特定环境进行冷却，实现充当融霜介质的制冷剂的第一次蒸发吸热，产生首次制冷效果。

通过融霜管道将汽液混合体制冷剂输送至待融霜的蒸发器处，将混合体制冷剂作为融霜介质，用于放热融化蒸发器上的结霜。在融霜的过程中，相当于用于充当融霜介质的制冷剂进行二次冷凝(相当于第二次提高吸热的能力)，接着，通过融霜出液管道将融霜后的制冷剂输送至第二冷却器中，进行二次蒸发，对制冷主管道中的制冷剂进行过冷，产生第二次制冷效果，实现两次制冷量的输出，最后将完成过冷工作的制冷剂输送回压缩机。

进一步，在第二冷却器中，融霜后的制冷剂对制冷主管道的制冷剂进行过冷，相当于把冷量传递给制冷主管道的高压液态制冷剂，再由制冷主管道的制冷剂在正在制冷的蒸发器(非融霜的蒸发器)内蒸发。由于制冷主管道的液态制冷剂的温度高于制冷系统的冷却物(冷却对象)的温度，而且制冷剂的蒸发温度必须低于被冷却物的温度，所以在本实用新型中，将制冷主管道的液态制冷剂作为融霜后的制冷剂的冷却物，那么对制冷主管道的液态制冷剂进行过冷的蒸发温度可以高于正在制冷的蒸发器的蒸发温度(亦即前者蒸发压力大于后者的蒸发压力)。根据制冷蒸发规律可知，蒸发温度越低，则制冷系统的制冷量越小，运行效率越低，耗能越大；所以在本实用新型中，将融霜后的制冷剂输送至第二冷却器(蒸发温度较高)中对制冷主管道的制冷剂进行过冷，获得制冷量大于将融霜后的制冷剂输送至正在制冷的蒸发器(蒸发温度较低)进行蒸发的制冷量，更加充分地利用融霜后的制冷剂，获得更多的制冷量。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述第一冷却器包括第一膨胀阀和第一蒸发换热器，所述第一膨胀阀设置在分流管道上。

优选地，所述第一蒸发换热器设置在用于输送液体制冷剂的制冷主管道的外侧，用于对制冷主管道中的制冷剂进行过冷，提高该制冷剂的制冷能力。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述融霜管道上设有用于调节管道中的融霜介质的压力的融霜压力控制器和用于检测管道中的融霜介质的温度的温度传感器。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述第二冷却器的进口与回路管道的首端连接，该回路管道的首端的末端连接在压缩机的进口处。

优选地，所述回路管道上设有用于调节管道中的气体制冷剂压力的回路压力控制器，该回路压力控制器用于控制第二冷却器中的蒸发温度，使得融霜后的制冷剂的蒸发压力与融霜冷凝压力相同。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述第二冷却器包括过冷蒸发器，该过冷蒸发器设置在制冷主管道的外侧。所述过冷蒸发器的具体结构可参考现有技术中的蒸发器结构。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型中的融霜装置将液体制冷剂在第一冷却器中蒸发吸热后形成的汽液混合体制冷剂或气体制冷剂作为融霜介质，对蒸发器上的结霜进行融化，具有容易控制且融霜效率较高等优点。

2、在经过冷凝器的冷凝后，充当融霜介质的制冷剂完成首次冷凝，获得制冷的能力。将部分液体制冷剂分流进第一冷却器中，液体制冷剂进行首次蒸发吸热，完成首次制冷。在融霜的过程中，相当于充当融霜介质的制冷剂进行二次冷凝(相当于第二次提高吸热的能力)，接着，融霜后的制冷剂在第二冷却器中进行二次蒸发，对制冷主管道中的制冷剂进行过冷，产生第二次制冷效果，实现两次制冷量的输出，有效提高制冷系统的制冷量。

3、与传统的过热气体融霜方式相比(取气管口布置在油分离器与冷凝器之间的制冷主管道上)，本实用新型的制冷剂取液管口可布置在冷凝器与蒸发器之间的高压液体管道上，更接近被冷却的环境，有效缩短了管道长度和减少了管道用量。

4、采用融霜后的制冷剂对制冷主管道中的制冷剂进行过冷，相当于把冷量传递给制冷主管道的高压液态制冷剂，再由制冷主管道的制冷剂在正在制冷的蒸发器内蒸发，因制冷主管道的液态制冷剂的温度高于冷却物，故对制冷主管道的制冷剂进行过冷的蒸发温度高于采用制冷的蒸发器的蒸发温度，提高了制冷主管道中的制冷剂的吸热能力，增大了制冷量。

附图说明

图1为其中一种具体实施方式的压焓图，图中数字代表制冷剂所处的位置，1代表压缩机进口，2代表冷凝器进口，3代表膨胀阀进口，4代表制冷的蒸发器的进口，5代表第一冷却器进口，6代表待融霜的蒸发器的进口，7代表第二冷却器进口，8代表融霜制冷剂在第二冷却器的出口，9代表第一冷却器的主管路制冷剂的进口；其中，作为融霜介质的制冷剂的循环路径为：8-2-9-5-6-7，用于正常制冷的制冷剂的循环路径为：1-2-3-4。

图2为另一种具体实施方式的压焓图。

当忽略管道压力损失时，点5、6、7和8的压力应当相同，但是为了表示清楚整个融霜制冷剂的流程，图1和图2中将5、6、7和8的压力进行细微的差别化处理。

图3为本实用新型中的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置应用于制冷系统中的具体实施方式的结构简图，其中，虚线表示融霜管道。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图3，本实施例中的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，集成在制冷系统中，包括二次冷凝机构和主管道过冷机构；其中，所述二次冷凝机构包括用于供冷凝器2冷凝后的液体制冷剂进行蒸发吸热的第一冷却器3、用于将制冷主管道4中的液体制冷剂输送至第一冷却器3中的分流管道1以及用于将蒸发吸热形成的汽液混合体制冷剂或气体制冷剂输送至待融霜的蒸发器5(a)处的融霜管道6；所述分流管道1的首端旁接在用于输送液体制冷剂的制冷主管道4上，末端连接在第一冷却器3的进口处；所述融霜管道6的首端连接在第一冷却器3的出口处，末端连接在待融霜的蒸发器5(a)的进口处。

所述主管道过冷机构包括用于对制冷主管道4的制冷剂进行过冷的第二冷却器8以及用于将融霜后的制冷剂输送至第二冷却器8中的融霜出液管道7，所述融霜出液管道7的首端连接在待融霜的蒸发器5(a)的出口处，末端连接在第二冷却器8的进口处。

参见图3，所述第一冷却器3包括第一膨胀阀和第一蒸发换热器，所述第一膨胀阀设置在分流管道1上。

进一步，所述第一蒸发换热器设置在用于输送液体制冷剂的制冷主管道4的外侧，用于对制冷主管道4中的制冷剂进行过冷，提高该制冷剂的制冷能力。

参见图3，所述融霜管道6上设有用于调节管道中的融霜介质的压力的融霜压力控制器12和用于检测管道中的融霜介质的温度的温度传感器11。

参见图3，所述第二冷却器8的进口与回路管道9的首端连接，该回路管道9的首端的末端连接在压缩机10的进口处。

进一步，所述回路管道9上设有用于调节管道中的气体制冷剂压力的回路压力控制器13，该回路压力控制器13用于控制第二冷却器8中的蒸发温度，使得融霜后的制冷剂的蒸发压力与融霜冷凝压力相同。

参见图3，所述第二冷却器8包括过冷蒸发器，该过冷蒸发器设置在制冷主管道4的外侧。所述过冷蒸发器的具体结构可参考现有技术中的蒸发器结构。

参见图1和图3，本实施例中的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜方法，包括以下步骤：

通过分流管道1将冷凝器2冷凝后形成的部分液体制冷剂(大部分用于正常的制冷工作，少部分用于蒸发器的融霜)分流至第一冷却器3；液体制冷剂在第一冷却器3中蒸发吸热，对位于制冷主管道4中的液体制冷剂进行过冷，使得准备输送至制冷的蒸发器5(b)中的液体制冷剂的比焓更低(温度更低)，以提高吸热(制冷)能力；并转化为汽液混合体制冷剂，如过程9-6。通过融霜管道6将汽液混合体制冷剂输送至待融霜的蒸发器5(a)处，所述汽液混合体制冷剂作为融霜介质，放热融化蒸发器上的结霜，如过程6-7；由融霜出液管道7将融霜后的制冷剂输送至第二冷却器8；融霜后的制冷剂在第二冷却器8中蒸发吸热，对制冷主管道4中的制冷剂进行过冷，如过程7-8，所述第二冷却器8中的蒸发温度高于正在制冷的蒸发器5(b)的蒸发温度；通过回路管道9将完成过冷工作的气体制冷剂输送回压缩机10进行循环工作，如过程8-2。

在融霜前，作为融霜介质的制冷剂的蒸发次数为若干次，亦即不限于一次，可以为多次，具体次数可根据实际应用灵活选用。

参见图3，在融霜工作中，至少有一个蒸发器正在进行制冷；本实施例中设有两个轮流切换工作的蒸发器，当然，所述蒸发器也可以为三个、四个甚至更多。

具体地，本实施例中，所述制冷剂的蒸发温度高于待融霜的蒸发器5(a)的结霜的融化温度，低于制冷系统的冷凝温度。其中，当结霜的成分为冰时，所述融化温度为0℃。

参见图3，所述融霜管道6的首端连通至第一冷却器3的输出端，末端延伸至待融霜的蒸发器5(a)处。

进一步，所述融霜管道6上设有用于检测管道中的制冷剂的温度的温度传感器11和用于调节管道中的融霜介质的压力的融霜压力控制器12。

参见图3，所述融霜出液管道7的首端连接在蒸发器的出口，末端连接在第二冷却器8的入口。

参见图3，所述回路管道9的首端连接在第二冷却器8的出口，末端连接在压缩机10的入口。

进一步，所述回路管道9上设有用于调节管道中的气体制冷剂压力的回路压力控制器13，该回路压力控制器13用于控制第二冷却器8中的蒸发温度，使得融霜后的制冷剂的蒸发压力与融霜冷凝压力相同。

参见图3，所述第一冷却器3包括过第一冷膨胀阀和第一过冷蒸发器，所述第一过冷蒸发器通过所述分流管道1连接在冷凝器2的后方，所述第一过冷膨胀阀设置在所述分流管道1上。

关于冷却器的详细结构可参考现有技术中相关内容。

参见图1和图3，本实施例中的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置的工作原理是：

工作时，压缩机10通过压缩做功将低温低压的气体制冷剂压缩为高温高压的气体制冷剂，高温高压的气体制冷剂经过冷凝器2的冷凝后，转化为液体制冷剂，进而通过制冷主管道4将液体制冷剂输送至制冷蒸发器中。在此过程中，通过分流管道1将冷凝器2冷凝后形成的液体制冷剂分流至第一冷却器3中，在第一冷却器3中，液体制冷剂进行蒸发吸热后，转化为汽液混合体制冷剂。

进一步，在经过冷凝器2的冷凝后(相当于充当融霜介质的制冷剂进行一次冷凝)，该部分制冷剂进入第一冷却器3进行蒸发吸热，对制冷主管道4中进行过冷或对特定环境进行冷却，实现充当融霜介质的制冷剂的第一次蒸发吸热，产生首次制冷效果。

通过融霜管道6将汽液混合体制冷剂输送至待融霜的蒸发器5(a)处，将混合体制冷剂作为融霜介质，用于放热融化蒸发器上的结霜。在融霜的过程中，相当于用于充当融霜介质的制冷剂进行二次冷凝(相当于第二次提高吸热的能力)，接着，融霜后的制冷剂在第二冷却器8中进行二次蒸发，对制冷主管道4中的制冷剂进行过冷，产生第二次制冷效果，实现两次制冷量的输出，最后将完成过冷工作的气体制冷剂输送回压缩机10，有效提高制冷系统的制冷量。

进一步，在第二冷却器8中，融霜后的制冷剂对制冷主管道4的制冷剂进行过冷，相当于把冷量传递给制冷主管道4的高压液态制冷剂，再由制冷主管道4的制冷剂在正在制冷的蒸发器5(b)(非融霜的蒸发器)内蒸发。由于制冷主管道4的液态制冷剂的温度高于制冷系统的冷却物(冷却对象)的温度，而且制冷剂的蒸发温度必须低于被冷却物的温度，所以在本实用新型中，将制冷主管道4的液态制冷剂作为融霜后的制冷剂的冷却物，那么对制冷主管道4的液态制冷剂进行过冷的蒸发温度可以高于正在制冷的蒸发器5(b)的蒸发温度(亦即前者蒸发压力大于后者的蒸发压力)。根据制冷蒸发规律可知，蒸发温度越低，则制冷系统的制冷量越小，运行效率越低，耗能越大；所以在本实用新型中，将融霜后的制冷剂输送至第二冷却器8(蒸发温度较高)中对制冷主管道4的制冷剂进行过冷，获得制冷量大于将融霜后的制冷剂输送至正在制冷的蒸发器5(b)(蒸发温度较低)进行蒸发的制冷量，更加充分地利用融霜后的制冷剂，获得更多的制冷量。

实施例2

参见图2，与实施例1不同的是，液体制冷剂在第一冷却器3中蒸发吸热，对位于制冷主管道4中的液体制冷剂进行过冷后，转化为气体制冷剂，如过程9-6。通过融霜管道6将气体制冷剂输送至待融霜的蒸发器5(a)处，所述气体制冷剂作为融霜介质，放热融化蒸发器上的结霜，如过程6-7。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例中充当融霜介质的制冷剂首次蒸发吸热用于对设定的制冷环境进行冷却时，可提高能源利用效率。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，集成在制冷系统中，其特征在于，包括二次冷凝机构和主管道过冷机构；其中，所述二次冷凝机构包括用于供冷凝器冷凝后的液体制冷剂进行蒸发吸热的第一冷却器、用于将制冷主管道中的液体制冷剂输送至第一冷却器中的分流管道以及用于将蒸发吸热形成的汽液混合体制冷剂或气体制冷剂输送至待融霜的蒸发器处的融霜管道；所述分流管道的首端旁接在用于输送液体制冷剂的制冷主管道上，末端连接在第一冷却器的进口处；所述融霜管道的首端连接在第一冷却器的出口处，末端连接在待融霜的蒸发器的进口处；

所述主管道过冷机构包括用于对制冷主管道的制冷剂进行过冷的第二冷却器以及用于将融霜后的制冷剂输送至第二冷却器中的融霜出液管道，所述融霜出液管道的首端连接在待融霜的蒸发器的出口处，末端连接在第二冷却器的进口处。

2.根据权利要求1所述的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，其特征在于，所述第一冷却器包括第一膨胀阀和第一蒸发换热器，所述第一膨胀阀设置在分流管道上。

3.根据权利要求2所述的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，其特征在于，所述第一蒸发换热器设置在用于输送液体制冷剂的制冷主管道的外侧。

4.根据权利要求1所述的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，其特征在于，所述融霜管道上设有用于调节管道中的融霜介质的压力的融霜压力控制器和用于检测管道中的融霜介质的温度的温度传感器。

5.根据权利要求1所述的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，其特征在于，所述第二冷却器的进口与回路管道的首端连接，该回路管道的首端的末端连接在压缩机的进口处。

6.根据权利要求5所述的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，其特征在于，所述回路管道上设有用于调节管道中的气体制冷剂压力的回路压力控制器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的二次冷凝并对主路制冷剂进行过冷的融霜装置，其特征在于，所述第二冷却器包括过冷蒸发器，该过冷蒸发器设置在制冷主管道的外侧。

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