申请/专利权人：河南理工大学

申请日：2018-12-11

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN109386980B

主分类号：F25B5/02

分类号：F25B5/02;F25B41/20;F25B41/31;F25D17/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2019.03.22#实质审查的生效;2019.02.26#公开

摘要：本发明公开了一种冷热能量利用系统，该系统包括制冷循环子系统、冷量多级运用子系统和热量梯级运用子系统；热量梯级运用子系统包干燥室、换热器和风机盘管；冷量多级运用子系统包括冷间、冷风机、蒸发器、调节站，蒸发器通过膨胀阀与调节站连接；制冷循环子系统包括制冷压缩机、冷凝器、气液分离器以及换热器、蒸发器；冷凝器与气液分离器相连通，气液分离器与压缩机相连通；调节站是将冷量梯级输出的装置。本系统既可以利用制冷循环子系统中蒸发器中制冷剂制造的冷量，为冷库提供冷源；又可以利用从压缩机出来的高温高压制冷剂释放的热量，为干燥室提供热源，是一种节约能源，节省成本，有效提高冷量和热量利用率的系统。

主权项：1.一种冷热能量利用系统，其特征在于，该系统包括制冷循环子系统、冷量多级运用子系统和热量梯级运用子系统；所述热量梯级运用子系统包若干个采用梯级热量干燥的干燥室、若干个串连的换热器和与若干个换热器分别连通的若干个风机盘管，若干个所述风机盘管分别设置在若干个干燥室内；所述冷量多级运用子系统包括可以将冷量梯级输出的调节站、若干个采用梯级冷量制冷的冷间、分别设置于冷间的若干个冷风机、与若干个冷风机相连通的若干个蒸发器，若干个所述蒸发器并联设置并通过若干个膨胀阀与调节站的冷量输出口连通；所述制冷循环子系统包括制冷压缩机、冷凝器、气液分离器、膨胀阀以及若干个串连的换热器；所述冷凝器与气液分离器相连通，所述气液分离器与压缩机相连通，若干个所述换热器串连设置在制冷压缩机与冷凝器之间；所述调节站的高压低温口连接气液分离器的高压低温口，所述调节站设置有若干个低压低温出口以将冷量梯级输出，所述调节站通过若干个膨胀阀分别连接若干个蒸发器，若干个所述蒸发器的低压低温出口连接到气液分离器上；所述气液分离器与制冷压缩机之间的连通管路上连接有膨胀容器，该膨胀容器的进口通道上设置有压力控制阀，出口通道上设置有单向阀；所述冷凝器与气液分离器之间设置有储液器，所述制冷压缩机与第一级的换热器之间设置有集油器，所述集油器的回油管连通制冷压缩机；所述集油器与压缩机的连通通道上、所述风机盘管与冷凝器的连通通道上、所述气液分离器与调节站之间的连通通道上、所述调节站与蒸发器的连通通道上、所述蒸发器与冷风机的连通通道上设置有阀门。

全文数据：一种冷热能量利用系统技术领域本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种冷热能量利用系统。背景技术单级蒸气压缩式制冷系统，主要四大部件构成，分别是：蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀。制冷剂蒸气，在每次制冷循环中仅被压缩机压缩一次，称为单级蒸气压缩。制冷循环中，制冷剂主要经历四个过程：压缩过程、冷凝过程、节流过程和蒸发过程。在压缩过程中，低温低压的制冷剂蒸气被压缩成高温高压的制冷剂蒸气；在冷凝过程中，高温高压的制冷剂蒸气被冷凝成高温高压的制冷剂液体；在节流过程中，高温高压的制冷剂液体被节流降压成低温低压的制冷剂液体；在蒸发过程中，低温低压的制冷剂液体被蒸发成低温低压的制冷剂蒸气，至此完成一个制冷循环。在蒸发过程中，制冷剂在蒸发器里发生相变，由液态变成气态，蒸发吸热，制造冷量；在冷凝过程中，制冷剂在冷凝器里发生相变，由气态变成液态，释放热量。制冷剂在蒸发器中制造的冷量，在使用过程中，常常由于利用方式不合理，导致冷量不能被充分利用；制冷剂在冷凝器中释放的热量，常常被忽视掉利用价值，导致热量没有被有效利用。发明内容针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种节能、环保、高效、节约成本的冷热能量利用系统，提高冷量和热量的有效利用率，节约能源，节省成本。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种冷热能量利用系统，该系统包括制冷循环子系统、冷量多级运用子系统和热量梯级运用子系统；所述热量梯级运用子系统包若干个采用梯级热量干燥的干燥室、若干个串连的换热器和与若干个换热器分别连通的若干个风机盘管，若干个所述风机盘管分别设置在若干个干燥室内；所述冷量梯级利用系统包括可以将冷量梯级输出的调节站、若干个采用梯级冷量制冷的冷间、分别设置于冷间的若干个冷风机、与若干个冷风机相连通的若干个蒸发器，若干个所述蒸发器并联设置并通过若干个膨胀阀与调节站的冷量输出口连通；所述制冷循环子系统包括制冷压缩机、冷凝器、气液分离器、膨胀阀以及若干个串连的换热器；所述冷凝器与气液分离器相连通，所述气液分离器与压缩机相连通，若干个所述换热器串连设置在制冷压缩机与冷凝器之间；所述调节站的高压低温口连接气液分离器的高压低温口，所述调节站设置有若干个低压低温出口以将冷量梯级输出，所述调节站通过若干个膨胀阀分别连接若干个蒸发器，若干个所述蒸发器的低压低温出口连接到气液分离器上。作为对上述技术方案的改进，所述气液分离器与制冷压缩机之间的连通管路上连接有膨胀容器，该膨胀容器的进口通道上设置有压力控制阀，出口通道上设置有单向阀。作为对上述技术方案的改进，所述冷凝器与气液分离器之间设置有储液器，所述制冷压缩机与第一级的换热器之间设置有集油器，所述集油器的回油管连通制冷压缩机。作为对上述技术方案的改进，所述冷凝器为蒸发式冷凝器，所述换热器为板式换热器且为两个，相应的形成两个干燥室，所述干燥室内设置有风机盘管，所述换热器与风机盘管相连接。作为对上述技术方案的改进，所述冷间为三个，相应的所述冷风机、蒸发器也为三个。作为对上述技术方案的改进，所述集油器与压缩机的连通通道上、所述风机盘管与冷凝器的连通通道上、所述气液分离器与调节站之间的连通通道上、所述调节站与蒸发器的连通通道上、所述蒸发器与冷风机的连通通道上设置有阀门。与现有技术相比，本发明所取得的有益效果是：本发明的冷量梯级利用系统及冷热能量利用系统，在运行时，制冷循环子系统中的制冷剂经过调节站调节，输送到不同蒸发器中，根据制冷剂输送量的不同，可以起到灵活调节各蒸发器制冷量的作用，制造冷库不同冷间所需的制冷温度；冷量多级运用子系统中的载冷剂冷冻液，在蒸发器中与制冷剂发生热交换，经由冷风机向冷库输送冷量，制造低温，并且冷风机采用变频电机，能够灵活控制冷量的输送，使冷库中不同冷间维持各自恒定低温；热量梯级运用子系统，通过逐次热交换，对制冷循环子系统中从压缩机出来的高温高压制冷剂蒸气进行梯级降温，并且将热交换过程中得到的热量，通过传热介质水，经由风机盘管，用于干燥室干燥，以达到梯级利用热量的目的。因此，本发明既可以利用制冷循环子系统中蒸发器中制冷剂制造的冷量，为冷库提供冷源；又可以利用从压缩机出来的高温高压制冷剂释放的热量，为干燥室提供热源，是一种节约能源，节省成本，提高冷量和热量的有效利用率的系统。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的冷热能量利用系统，包括制冷循环子系统、冷量多级运用子系统和热量梯级运用子系统；制冷循环子系统中的主要设备包括：压缩机、集油器、板式换热器、冷凝器、储液器、气液分离器、膨胀阀、调节站、蒸发器、膨胀容器、压力控制阀、管道等；冷量多级利用子系统中的主要设备包括：蒸发器、冷风机、阀门、管道等；热量梯级运用子系统中的主要设备包括：板式换热器、风机盘管、阀门、管道等。制冷循环子系统、冷量多级运用子系统和热量梯级运用子系统中的主要设备各自通过特定管道连接；冷量多级运用子系统与制冷循环子系统通过蒸发器联系起来；热量梯级运用子系统与制冷循环子系统通过板式换热器联系起来。制冷循环子系统中的制冷剂采用氨；冷量多级运用子系统中的载冷剂采用低温冷冻液；热量梯级运用子系统中的传热介质采用水。图1是本发明的系统原理示意图。实际应用中，制冷循环子系统中低温低压制冷剂氨蒸气经管道1进入压缩机A，在压缩机A中压缩成高温高压制冷剂氨蒸气；高温高压制冷剂氨蒸气经管道2，进入集油器B，分离收集高温高压制冷剂氨蒸气中携带的润滑油滴；之后高温高压制冷剂氨蒸气依次经过管道3、板式换热器C1、管道４、板式换热器C2，逐次在板式换热器C1、板式换热器C2中发生换热，之后经由管道５，进入蒸发式冷凝器C3，冷凝成低温高压制冷剂氨液体；低温高压制冷剂氨液体依次经过管道6、储液器D、管道７，进入气液分离器E；在气液分离器E中管道内的高压低温制冷剂氨液体与气液分离器E中的低温低压制冷剂氨液体发生热交换，形成过冷的高压低温制冷剂氨液体；过冷的高压低温制冷剂氨液体，经阀门K3进入调节站L；经由调节站L调节分成三路完成制冷循环。第一路：高压低温制冷剂氨液体从调节站Ｌ，依次经过阀门K4、膨胀阀G1、管道９，节流降压，成为低压低温制冷剂氨液体，之后进入蒸发器F3，蒸发吸热，成为低压低温制冷剂氨蒸气；低压低温制冷剂氨蒸气依次经过管道、管道８，进入气液分离器E，与气液分离器E中的过热制冷剂氨蒸气混合，同时分离出低温低压制冷剂氨蒸气中带有的低温低压制冷剂氨液体；低温低压制冷剂氨蒸气经管道１，进入压缩机A，压缩成高温高压制冷剂氨蒸气；第二路：高压低温制冷剂氨液体从调节站L，依次经过阀门K5、膨胀阀G2、管道10，节流降压，成为低压低温制冷剂氨液体，之后进入蒸发器F2，蒸发吸热，成为低压低温制冷剂氨蒸气；低压低温制冷剂氨蒸气依次经过管道、管道８，进入气液分离器E，与气液分离器E中的过热制冷剂氨蒸气混合，同时分离出低温低压制冷剂氨蒸气中带有的低温低压制冷剂氨液体；低温低压制冷剂氨蒸气经管道１，进入压缩机A，压缩成高温高压制冷剂氨蒸气；第三路：高压低温制冷剂氨液体从调节站Ｌ，依次经过阀门K6、膨胀阀G3，节流降压，成为低压低温制冷剂氨液体，之后进入蒸发器F1，蒸发吸热，成为低压低温制冷剂氨蒸气；低压低温制冷剂氨蒸气依次经过管道11、管道８，进入气液分离器E，与气液分离器E中的过热制冷剂氨蒸气混合，同时分离出低温低压制冷剂氨蒸气中带有的低温低压制冷剂氨液体；低温低压制冷剂氨蒸气经管道１，进入压缩机Ａ，压缩成高温高压制冷剂氨蒸气，至此完成一个制冷循环。实际应用中，当制冷循环子系统停止运行时，系统中的制冷剂氨吸热膨胀，系统内压力升高，压力控制阀I打开，制冷剂氨经过压力控制阀I、管道23，进入膨胀容器H，使系统内压力降低；当制冷循环子系统运行时，膨胀容器H中的制冷剂氨依次经过管道22、单向阀J进入系统，进行制冷循环。实际应用中，冷量多级运用子系统的载冷剂冷冻液分别在蒸发器F1、蒸发器F2、蒸发器F3中与低温低压制冷剂氨各自发生热交换，输送冷量；冷间1中，载冷剂冷冻液依次经过阀门K9、管道16、冷风机N1、管道17、蒸发器F1、阀门K9，完成一个循环，载冷剂冷冻液中的冷量，通过冷风机N1输送至冷间1；冷间2中，载冷剂冷冻液依次经过阀门K10、管道18、冷风机N2、管道19、蒸发器F2、阀门K10，完成一个循环，载冷剂冷冻液中的冷量，通过冷风机N2输送至冷间2；冷间3中，载冷剂冷冻液依次经过阀门K11、管道20、冷风机N3、管道21、蒸发器F3、阀门K11，完成一个循环，载冷剂冷冻液中的冷量，通过冷风机N3输送至冷间3。本发明采用调节站L调节输送到不同蒸发器中的制冷剂流量，具有根据制冷剂输送流量的不同，灵活调节各蒸发器制冷量，制造冷库不同冷间所需制冷温度的优点；冷量多级运用子系统中的载冷剂冷冻液，在蒸发器F1、蒸发器F2、蒸发器F3中，与制冷剂各自发生热交换，经由冷风机向冷库冷间输送冷量，制造低温，并且冷风机采用变频电机，具有能够灵活控制冷量的输送，使冷库中不同冷间维持各自恒定低温的优点，提高了冷量的利用率。实际应用中，热量梯级运用子系统的传热介质水，分别在板式换热器C1、板式换热器C2中与高温高压制冷剂氨蒸气发生热交换，输送热量；干燥室1中，传热介质水依次经过阀门K7、管道12、风机盘管M1、管道13、板式换热器C1、阀门K7，完成一个循环，传热介质水中的热量，通过风机盘管M1输送到干燥室1；干燥室2中，传热介质水依次经过阀门K8、管道14、风机盘管M2、管道15、板式换热器C2、阀门K8，完成一个循环，传热介质水中的热量，通过风机盘管M2输送到干燥室2。本发明采用板式换热器C1、板式换热器C2，逐次对从制冷循环子系统压缩机A中出来的高温高压制冷剂氨蒸气降温，并且将热交换得来的热量，经由风机盘管M1、风机盘管M2，分别输送到干燥室1和干燥室2中，形成两个温度不同的恒温干燥室，具有梯级利用制冷循环子系统中从压缩机A中出来的高温高压制冷剂氨蒸气释放的热量的优点，提高了热量的利用率。实际应用中，采用的管道均具有良好的耐温性、耐压性，以及对制冷剂氨的抗腐蚀性。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

权利要求：1.一种冷热能量利用系统，其特征在于，该系统包括制冷循环子系统、冷量多级运用子系统和热量梯级运用子系统；所述热量梯级运用子系统包若干个采用梯级热量干燥的干燥室、若干个串连的换热器和与若干个换热器分别连通的若干个风机盘管，若干个所述风机盘管分别设置在若干个干燥室内；所述冷量梯级利用系统包括可以将冷量梯级输出的调节站、若干个采用梯级冷量制冷的冷间、分别设置于冷间的若干个冷风机、与若干个冷风机相连通的若干个蒸发器，若干个所述蒸发器并联设置并通过若干个膨胀阀与调节站的冷量输出口连通；所述制冷循环子系统包括制冷压缩机、冷凝器、气液分离器、膨胀阀以及若干个串连的换热器；所述冷凝器与气液分离器相连通，所述气液分离器与压缩机相连通，若干个所述换热器串连设置在制冷压缩机与冷凝器之间；所述调节站的高压低温口连接气液分离器的高压低温口，所述调节站设置有若干个低压低温出口以将冷量梯级输出，所述调节站通过若干个膨胀阀分别连接若干个蒸发器，若干个所述蒸发器的低压低温出口连接到气液分离器上。2.根据权利要求1所述的冷热能量利用系统，其特征在于：所述气液分离器与制冷压缩机之间的连通管路上连接有膨胀容器，该膨胀容器的进口通道上设置有压力控制阀，出口通道上设置有单向阀。3.根据权利要求2所述的冷热能量利用系统，其特征在于：所述冷凝器与气液分离器之间设置有储液器，所述制冷压缩机与第一级的换热器之间设置有集油器，所述集油器的回油管连通制冷压缩机。4.根据权利要求3所述的冷热能量利用系统，其特征在于：所述冷凝器为蒸发式冷凝器，所述换热器为板式换热器且为两个，相应的形成两个干燥室，所述干燥室内设置有风机盘管，所述换热器与风机盘管相连接。5.根据权利要求4所述的冷热能量利用系统，其特征在于：所述冷间为三个，相应的所述冷风机、蒸发器也为三个。6.根据权利要求5所述的冷热能量利用系统，其特征在于：所述集油器与压缩机的连通通道上、所述风机盘管与冷凝器的连通通道上、所述气液分离器与调节站之间的连通通道上、所述调节站与蒸发器的连通通道上、所述蒸发器与冷风机的连通通道上设置有阀门。

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