两级复叠喷气增焓低温制冷系统的制作方法

本实用新型涉及低温储存领域，具体的说，涉及两级复叠喷气增焓低温制冷系统。

背景技术：

在医学标本保存、生物医疗及气体液化等领域，常需要低于-80℃的低温保存环境，为实现-80℃以下低温，常采用复叠式制冷循环系统，包括经典复叠系统和自然复叠系统。

自然复叠系统利用气液分离器实现高低温制冷剂的自行分离，以获得更低的蒸发温度，但这种系统的缺点是稳定性差，一旦发生泄漏就要将制冷剂全部排掉，然后按比例重新充注，给系统的维修造成很大困难。由于医学标本的珍贵性，在保存过程中不允许出现任何问题，这就对低温系统的稳定性提出了更为严格的要求。本实用新型是对两级复叠低温制冷系统进行改进和优化，使其稳定性好，启停比低，且易实现-86℃低温。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种易于维持低温工况的两级复叠喷气增焓低温制冷系统，通过在低温级制冷循环回路增加喷射回路来实现低温制冷剂的过冷，以维持箱体内低温工况，同时降低机组启停比，提高系统运行的稳定性和可靠度。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

两级复叠喷气增焓低温制冷系统，包括压缩机、第一油分离器、双极冷凝器、第一干燥过滤器、第一毛细管、中间换热器、第二油分离器、第二干燥过滤器、节流阀、板式换热器、第二毛细管、蒸发器、喷气增焓压缩机；其中，双极冷凝器包括高温级和低温级，中间换热器包括高温级和低温级，板式换热器包括高温级和低温级，压缩机包括回气口和排气口，喷气增焓压缩机包括回气口、中间喷气口、排气口；在高温级制冷循环回路，压缩机的排气口、第一油分离器、双极冷凝器的高温级、第一干燥过滤器、第一毛细管、中间换热器的高温级依次相接后，再接回压缩机的回气口；在低温级制冷循环回路，喷气增焓压缩机的排气口、双极冷凝器的低温级、第二油分离器、中间换热器的低温级、第二干燥过滤器依次相接后分成主回路和喷射回路；在喷射回路中，节流阀、板式换热器的低温级依次相接后，再接回喷气增焓压缩机的中间喷气口；在主回路中，板式换热器的高温级、第二毛细管、蒸发器依次相接后，再接回喷气增焓压缩机的回气口。采用这种结构后，双级冷凝器可实现高、低温制冷剂的冷凝与预冷，提高低温级油分效率，减小中间换热器的热负荷。在低温级喷射回路中，部分制冷剂经节流阀节流后进入板式换热器，冷却主回路中的低温制冷剂。

作为一种优选，连接中间换热器的高温级和压缩机的回气口的管路为第一回气管，第一毛细管缠绕第一回气管。连接板式换热器和喷气增焓压缩机的回气口的管路为第二回气管，第二毛细管缠绕第二回气管。采用这种结构后，降低了高、低温制冷剂的蒸发压力。

作为一种优选，高温级制冷循环回路为R404A制冷循环回路，低温级制冷循环回路为R508B制冷循环回路。

作为一种优选，蒸发器为五层丝管式蒸发器，中间换热器为2.5HP，压缩机为1-3/4HP，喷气增焓压缩机为1-1/2HP，第一毛细管为Φ1.5×4m～5m毛细管，第二毛细管为Φ1.5×4m～5m毛细管。采用这种结构后，为医用500L～600L-86℃低温存储箱的最优系统参数配置。

作为一种优选，将第一毛细管替换为1.5P内平衡式热力膨胀阀，将第二毛细管替换为1.5P外平衡式低温膨胀阀。

作为一种优选，双极冷凝器为四排管束翅片管式冷凝器，内侧两排为高温级，外侧两排为低温级。采用这种结构后，两级独立运行，降低后期的维修难度。

作为一种优选，两级复叠喷气增焓低温制冷系统，为-86℃低温制冷系统。

作为一种优选，R404A的加注量为550g～650g，R508B的加注量为540g～600g。此配比为最优配比，极易实现-86℃低温。

作为一种优选，板式换热器的高温级和低温级逆流传热。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

1.通过使用一个四排管束翅片管式冷凝器来实现高温制冷剂的冷凝和低温制冷剂的预冷，外侧冷凝R508B，内侧冷凝R404A，两级独立运行，减小中间换热器的热负荷。

2.通过第一、第二毛细管缠绕第一、第二回气管实现对高、低温制冷剂的过冷，以降低低温制冷剂蒸发压力。

3.高、低温级制冷剂独立运行，省去了气液分离器，后期维修时不必排空制冷剂，在节约成本的同时降低了系统的启停比，提高了机组的使用寿命和系统运行的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

图2是蒸发器的结构示意图。

图3是蒸发器在低温存储柜内的布置图。

其中，1为压缩机，2为第一油分离器，3为双极冷凝器，4为第一干燥过滤器，5为第一毛细管，6为中间换热器，7为第二油分离器，8为第二干燥过滤器，9为节流阀，10为板式换热器，11为第二毛细管，12为蒸发器，13为喷气增焓压缩机。

具体实施方式

下面来对本实用新型做进一步详细的说明。

两级复叠喷气增焓低温制冷系统，包括压缩机、第一油分离器、双极冷凝器、第一干燥过滤器、第一毛细管、中间换热器、第二油分离器、第二干燥过滤器、节流阀、板式换热器、第二毛细管、蒸发器、喷气增焓压缩机；其中，双极冷凝器包括高温级和低温级，中间换热器包括高温级和低温级，板式换热器包括高温级和低温级，压缩机包括回气口和排气口，喷气增焓压缩机包括回气口、中间喷气口、排气口。两级复叠喷气增焓低温制冷系统为-86℃低温制冷系统，高温级制冷循环回路为R404A制冷循环回路，低温级制冷循环回路为R508B制冷循环回路。

在高温级制冷循环回路，压缩机的排气口、第一油分离器、双极冷凝器的高温级、第一干燥过滤器、第一毛细管、中间换热器的高温级依次相接后，再接回压缩机的回气口。连接中间换热器的高温级和压缩机的回气口的管路为第一回气管，第一毛细管缠绕第一回气管。

在低温级制冷循环回路，喷气增焓压缩机的排气口、双极冷凝器的低温级、第二油分离器、中间换热器的低温级、第二干燥过滤器依次相接后分成主回路和喷射回路；在喷射回路中，节流阀、板式换热器的低温级依次相接后，再接回喷气增焓压缩机的中间喷气口；在主回路中，板式换热器的高温级、第二毛细管、蒸发器依次相接后，再接回喷气增焓压缩机的回气口。连接板式换热器和喷气增焓压缩机的回气口的管路为第二回气管，第二毛细管缠绕第二回气管。

将本实用新型用于600L低温存储柜，最优系统参数配置为：蒸发器为五层丝管式蒸发器，中间换热器为2.5HP，压缩机为1-3/4HP，喷气增焓压缩机为1-1/2HP，第一毛细管为Φ1.5×4m～5m毛细管，第二毛细管为Φ1.5×4m～5m毛细管。双极冷凝器为四排管束翅片管式冷凝器，内侧两排为高温级，外侧两排为低温级。R404A的加注量为550g～650g，R508B的加注量为540g～600g。

整个系统包含两级回路，高温制冷剂经压缩机的排气口、第一油分离器、双级冷凝器的高温级、第一干燥过滤器、第一毛细管及中间换热器的高温级，然后回压缩机的回气口，完成对低温制冷剂的冷凝；低温制冷剂经喷气增焓压缩机的排气口、双级冷凝器的低温级、第二油分离器、中间换热器的低温级、第二干燥过滤器，然后部分制冷剂在喷射回路中经节流阀节流后进入板式换热器，然后回喷气增焓压缩机的的中间喷气口，完成对主回路低温制冷剂的过冷，主回路制冷剂经板式换热器后，在第一毛细管中完成节流，进入蒸发器后回喷气增焓压缩机的回气口，实现箱体内-86℃低温。

系统中，部分低温制冷剂经喷射回路中的节流阀节流后进入板式换热器，以实现主回路中制冷剂的过冷，通过控制节流阀开度变化可实现对箱体内降温速度的控制，以满足某些医学标本、试剂的保存要求。

本实用新型通过第一、第二毛细管缠绕第一、第二回气管可实现高、低温制冷剂的过冷，降低低温制冷剂在箱体内的蒸发压力和机组的启停比；此外，双级冷凝器实现了高、低温制冷剂的冷凝和预冷，减小了中间换热器的热负荷，使系统运行更为稳定。

本实用新型中系统的参数配置为最优配置，包括压缩机的容积，毛细管的长度和直径，高、低温制冷剂的加载量，低温制冷剂过冷的实现及低温压缩机油的更换，避免自然复叠系统维修时制冷剂加注量的匹配问题及降低调节系统至稳定运行的难度。

除了本实施例提及的方式外，可将第一毛细管替换为1.5P内平衡式热力膨胀阀，将第二毛细管替换为1.5P外平衡式低温膨胀阀，这些变换方式均在本实用新型的保护范围内。

上述实施例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实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、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。