本发明涉及吸收式制冷技术和热电制冷技术领域，尤其涉及一种吸收式制冷与膨胀机协同辅助过冷的co2跨临界制冷循环远洋船舶制冷系统。
背景技术：
当今世界，人类可利用的多是不可再生资源，世界各地逐步出现不同程度的能源危机。近年来，国际油价大幅波动。另外化石能源的过度使用，使人类赖以生存和发展的环境遭到了很大的破坏。因而，节能环保成为当今时代的热点话题。远洋船舶具有一定的特殊性，一方面，其耗能巨大，船舶主机热效率不高，存在着大量的能源浪费现象；另一方面，长时间远离陆地，为了储藏船员食品，必须设置船舶伙食冷库，又进一步增加能源的消耗。传统压缩式制冷完全依靠发电机20％的电能来产生制冷量，仍有50％的余热尚未利用，造成能源的浪费。所以，应提升远洋船舶制冷系统效率，降低了其营运成本，提高经济效益，从而达到节约能源，保护环境的目的。
在当前环保和节能双重压力下，发展绿色制冷剂是大势所趋。对于目前远洋船舶制冷系统，充注的制冷剂大多为r22，其全球暖化潜势(gwp)高达1700，远洋船舶在行驶过程中的震动不可避免会导致制冷系统中制冷剂的泄漏，加剧了温室效应。2014年4月欧盟推出了更严格的f-gas条例限制高gwp制冷剂在制冷空调设备的使用，减少温室气体排放、减缓全球变暖已成为现阶段全球环境保护工作面临的首要问题，全球各国也加速推进环保制冷剂替代高gwp的hfc类制冷剂的进程。其中，co2由于其环境友好的特性被再次受到了人们的普遍关注。挪威科技大学的lorentzen教授认为co2是最具潜力的自然工质。co2有诸多优点：1)环境友好，odp＝0、gwp＝1；2)安全无毒不可燃，化学性质稳定；3)廉价易获取；4)与润滑油的相容性；5)粘度低、导热系数高，具有良好的热物性以及流动和传热特性；6)单位容积制冷/热量较高，与普通工质相比，co2设备体积更加小巧紧凑。然而，由于co2的临界温度仅为31.1℃，而临界压力高达7.38mpa，其运行压力较高、节流损失大，造成co2跨临界循环效率低于常规制冷剂系统，这是限制其推广应用的最主要原因。
因此，迫切需要新的技术来降低远洋船舶制冷系统的能耗，充注零臭氧消耗潜值(odp)、低gwp的制冷剂保证制冷系统的环境友好。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种吸收式制冷与热电制冷协同辅助过冷的co2跨临界制冷循环远洋船舶制冷系统。
为了解决以上问题，本发明所采取的技术方案是：提出一种吸收式与热电制冷协同辅助过冷的co2船用制冷系统，包括基于余热的吸收式制冷系统和co2跨临界制冷系统；
所述基于余热的吸收式制冷系统包括吸收器、发生器、溶液泵、蒸发器二、冷凝器、节流阀；船舶柴油机连接发生器，吸收器溶液出口通过溶液泵与发生器溶液入口连接，发生器制冷剂蒸气出口通过冷凝器和减压调节阀连接蒸发器二制冷剂入口，蒸发器二制冷剂出口连接吸收器；发生器通过节流阀连接吸收器；
所述co2跨临界制冷系统包括压缩机、气体冷却器、膨胀机和蒸发器一；压缩机出口、气体冷却器、热电过冷器、蒸发器二、膨胀机和蒸发器一进口依次连接，蒸发器一出口连接压缩机进口；电源管理器分别连接膨胀机和热电过冷器。
制冷系统内充注的工质为co2，低温低压的co2蒸汽进入压缩机吸气口，由压缩机压缩至高温高压超临界流体，进入气体冷却器放热，此时的制冷剂温度稍高于环境温度。后进入co2冷却蒸发器与辅助循环的制冷剂进行换热，经过节流阀膨胀节流后变为低温低压的气液两相流体，进入蒸发器吸收车厢内的热量，而后进入压缩机，完成制冷循环。
co2超临界流体在经过膨胀机时，对外做功变为低温低压的气液两相流体，同时输出电能驱动热电过冷器。热电过冷器是基于帕尔帖效应的一种半导体制冷装置，通电即制冷。热电过冷器与吸收式制冷系统输出的冷量一同为气冷器出口的co2进行过冷。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)制冷系统的制冷剂为自然工质co2。co2的gwp为1，odp为0，安全无毒不可燃、廉价易获取，是环境友好的制冷剂，与现有远洋船舶使用的制冷剂相比，大大缓解了温室效应，环保优势明显。
(2)co2相对于现在使用的制冷剂，更适用于较低温度的制冷工况，具有较高的单位容积制冷量，压缩机的体积和制冷剂的充注量减小，降低了制冷系统的重量以及船舶的重量，从而降低了远洋船舶的油耗。
(3)采用吸收式制冷与膨胀机协同对气体冷却器出口的制冷剂进行过冷，通过对余热余压的回收利用即可将气体冷却器出口的co2冷却，易于实现，并且可将其温度降至环境温度以下，能显著减小高压co2节流过程中的不可逆损失。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图中：1、压缩机；2、气体冷却器；3、膨胀机；4、蒸发器一；5、热电过冷器；6、电源管理器；7、蒸发器二；8、吸收器；9、溶液泵；10、节流阀；11、发生器；12、冷凝器；13、减压调节阀；14、船舶柴油机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及作用，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1所示，本发明包括基于余热的吸收式制冷系统和co2跨临界制冷系统；
基于余热的吸收式制冷系统包括吸收器8、发生器11、溶液泵9、蒸发器二7、冷凝器12、节流阀10；船舶柴油机14连接发生器11，吸收器8溶液出口通过溶液泵9与发生器11溶液入口连接，发生器11制冷剂蒸气出口通过冷凝器12和减压调节阀13连接蒸发器二7制冷剂入口，蒸发器二7制冷剂出口连接吸收器8；发生器11通过节流阀10连接吸收器8；以船舶柴油机出口船舶柴油机冷却水作为吸收式系统的驱动热源，输出的冷量对气体冷却器出口的co2进行过冷。
co2跨临界制冷系统包括压缩机1、气体冷却器2、膨胀机3和蒸发器一4；压缩机1出口、气体冷却器2、热电过冷器5、蒸发器二7、膨胀机3和蒸发器一4进口依次连接，蒸发器一4出口连接压缩机1进口；电源管理器6分别连接膨胀机3和热电过冷器5。
制冷系统内充注的工质为co2，低温低压的co2蒸汽进入压缩机吸气口，由压缩机压缩至高温高压超临界流体，进入气体冷却器放热，
本实施例关于吸收式制冷与膨胀机协同辅助过冷的co2跨临界制冷循环远洋船舶制冷系统的工作原理是：
第一阶段：气液两相co2流体从蒸发器一4吸热后进入1(压缩机)压缩为高温高压流体，然后进入气体冷却器2向周围环境放热，此时超临界的co2流体的温度略高于环境温度。
第二阶段：热电过冷器5从气体冷却器出口的co2流体中吸收热量，实现对co2流体的过冷；利用船舶柴油机14的余热在发生器11中加热由溶液泵9和吸收器8输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来。制冷剂蒸气进入冷凝器12中，又被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经减压调节阀13降压到蒸发压力。制冷剂经节流进入蒸发器二7中，吸收从热电过冷器出口的co2流体中的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸气，实现二次过冷；发生器11中经发生过程剩余的溶液经节流阀10降到蒸发压力进入吸收器中，与从蒸发器出来的低压制冷剂蒸气相混合，并吸收低压制冷剂蒸气并恢复到原来的浓度，后经溶液泵9升压后送入发生器中继续循环。此时co2为低温高压的气体。
第三阶段：低温高压的气体进入到膨胀机3，对外膨胀做功，输出电能，储存在电源管理器6中，由电源管理器协调电能的分配，用于驱动热电过冷器。
第四阶段：从膨胀机3出来的低温低压两相流体再次进入蒸发器吸收热量，从而完成整个系统的循环。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。