一種單機單級跨臨界二氧化碳制冷/熱泵綜合實驗臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱栗系統，尤其涉及一種單機單級跨臨界二氧化碳制冷/熱栗綜合實驗臺。
【背景技術】
[0002]目前，高校使用的跨臨界二氧化碳實驗系統大多都是簡單的熱栗系統，其功能比較單一，設備的利用率較低，在無形中便造成了巨大的資源浪費；同時分散的、功能單一的試驗臺會占用較大的實驗室面積；各高校急需將功能單一的熱栗系統進行整合，以減小占地面積，提高設備的利用率，降低學校在實驗方面的浪費，提升學校實驗設備的綜合利用率。

【發明內容】

[0003]針對上述現有技術，本發明提供一種單機單級跨臨界二氧化碳制冷/熱栗綜合實驗臺，可以模擬制冷工況和制熱工況，具有風冷制冷系統、空氣源熱栗、水冷式制冷系統、空氣源冷凝熱回收系統、風冷式冷水機組系統、水源熱栗、水冷式冷水機組系統和水源冷凝熱回收系統等功能。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明一種單機單級跨臨界二氧化碳制冷/熱栗綜合實驗臺予以實現的技術方案是:
[0005]包括二氧化碳壓縮機、二氧化碳油分離器、冷媒截止閥組，二氧化碳管殼式換熱器一、二氧化碳管殼式換熱器二、二氧化碳翅片管換熱器一、二氧化碳翅片管換熱器二、電加熱器一、電加熱器二、單式空調機一、單式空調機二、水栗一、水栗二、第一保溫水箱、第二保溫水箱，二氧化碳氣液分離器、流量計組、干燥過濾器和節流閥；所述冷媒截止閥組包括四個冷媒截止閥，即冷媒截止閥一4、冷媒截止閥二5、冷媒截止閥三20和冷媒截止閥四22，所述冷媒截止閥的安裝位置均在換熱器的冷媒進口處；
[0006]所述二氧化碳壓縮機I有I個出口③、I號進口①和2號進口②；
[0007]所述二氧化碳油分離器2有I個進口③、I號出口①和2號出口②；
[0008]所述二氧化碳管殼式換熱器一 9和二氧化碳管殼式換熱器二 21均分別有I個冷媒進口①、I個冷媒出口②、I個水進口③和I個水出口④；
[0009]所述二氧化碳壓縮機I的出口③接二氧化碳油分離器2的進氣口③，I號進口①通過閥門3與二氧化碳油分離器2的回油口即I號出口①相連接，2號進口②接二氧化碳氣液分離器26的排氣口 ；
[0010]所述二氧化碳油分離器2的進氣口③接二氧化碳壓縮機I的排氣口③；1號出口①通過閥門3與二氧化碳壓縮機I的回油口即I號進口①相連接；二氧化碳油分離器2的2號出口②分別通過冷媒截止閥一 4和冷媒截止閥二 5與二氧化碳翅片管換熱器一 8和二氧化碳管殼式換熱器一 9冷媒的進口①相連接；
[0011]所述二氧化碳油分離器的出口②接冷媒截止閥一 4的進口 ；所述冷媒截止閥一 4的出口與二氧化碳翅片管換熱器一 8的進口相連接；所述二氧化碳翅片管換熱器的出口接流量計二 13的進口 ；所述流量計二 13的出口接干燥過濾器14的進口 ；所述干燥過濾器14的出口接電磁閥15的進口 ；所述電磁閥15的出口接節流閥16的進口 ；所述節流閥16的出口接冷媒截止閥四22的進口 ；所述冷媒截止閥四22的出口接二氧化碳翅片管換熱器二25的進口 ；所述二氧化碳翅片管換熱器二 25的出口接二氧化碳氣液分離器26的進氣口 ；所述二氧化碳氣液分離器的排氣口與二氧化碳壓縮機I的進氣口②相連接；
[0012]所述二氧化碳管殼式換熱器一 9的冷媒進口①通過冷媒截止閥二 5與二氧化碳油分離器2的2號出口②相連接；冷媒出口②接流量計二 13的進口 ；冷卻水進口③通過水栗一 10與第一保溫水箱12相連接；冷卻水的出口④接流量計一 11的進口；
[0013]所述第一保溫水箱12的出水口與水栗一 10的進口相連接；所述水栗10的排水口接二氧化碳管殼式換熱器一 9殼側的進水口③；所述二氧化碳管殼式換熱器一 9殼側的出水口④接流量計一 11的進口 ；所述流量計一 11與第一保溫水箱12的進水口相連接；
[0014]所述二氧化碳管殼式換熱器二 21的冷媒進口①通過冷媒截止閥三20與節流閥16相連接；冷媒出口②接二氧化碳氣液分離器26的進氣口 ；進水口③通過水栗二 18與第二保溫水箱17相連接；出水口④接流量計三19的進口 ；
[0015]所述節流閥16的出口接冷媒截止閥三20的進口 ；所述冷媒截止閥三20的出口接二氧化碳管殼式換熱器二 21的冷媒的進口①；所述二氧化碳管殼式換熱器二 21的出口②接二氧化碳氣液分離器26的進氣口 ；所述二氧化碳氣液分離器的排氣口與二氧化碳壓縮機I的進氣口②相連接；
[0016]所述第二保溫水箱17的出水口與水栗二 18的進口相連接；所述水栗18的排水口接二氧化碳管殼式換熱器二 21殼側的進水口③；所述二氧化碳管殼式換熱器二 21殼側的出水口④接流量計三19的進口 ；所述流量計三19與第二保溫水箱17的進水口相連接。
[0017]其中單式空調機一 6、電加熱器一 7和二氧化碳翅片管換熱器一 8安裝于同一保溫空間內；單式空調機二 23、電加熱器二 24和二氧化碳翅片管換熱器二 25安裝于另一個保溫空間內。
[0018]通過控制冷媒截止閥組中冷媒截止閥的開關狀態來進行不同實驗狀態之間的切換；通過控制單式空調機一 6、單式空調機二 23、電加熱器一 7和電加熱器二 24使模擬庫溫保持恒定；依據系統實驗目的的不同，通過控制單式空調機一 6、單式空調機二 23、電加熱器一 7、電加熱器二 24、第一保溫水箱12和第二保溫水箱17來模擬制冷工況和制熱工況；所述二氧化碳翅片管換熱器一 8、二氧化碳翅片管換熱器二 25、二氧化碳管殼式換熱器一 9和二氧化碳管殼式換熱器二 21用于實現模擬風冷式制冷系統、水冷式制冷系統、風冷式冷水機組系統、水冷式冷水機組系統、空氣源熱栗系統、空氣源冷凝熱回收系統、水源熱栗系統和水源冷凝熱回收系統。
[0019]另一方面，本發明一種單機單級跨臨界二氧化碳制冷/熱栗綜合實驗臺利用上述新型多功能熱栗、熱栗熱水器和制冷機組實驗臺在下述系統之間進行切換，用以模擬制冷工況和制熱工況。
[0020]I)風冷式制冷系統(空氣源熱栗):關閉冷媒截止閥二 5和冷媒截止閥三20，開啟冷媒截止閥一 4和冷媒截止閥四22 ;
[0021]2)水冷式制冷系統(空氣源冷凝熱回收系統):關閉冷媒截止閥一 4和冷媒截止閥三20，開啟冷媒截止閥二 5和冷媒截止閥四22 ;
[0022]3)風冷式冷水機組系統(水源熱栗系統):關閉冷媒截止閥二 5和冷媒截止閥四22，開啟冷媒截止閥一 4和冷媒截止閥三20 ;
[0023]4)水冷式冷水機組系統(水源冷凝熱回收系統):關閉冷媒截止閥一 4和冷媒截止閥四22，開啟冷媒截止閥二 5和冷媒截止閥三20 ;
[0024]所述制冷、制熱工況的切換主要通過控制單式空調機組和電加熱器組對模擬庫溫進行調節，從而實現其相互切換。
[0025]所述閥門3依據實驗的目的進行選取；所述各種工況，閥門3應依據二氧化碳壓縮機I內潤滑油量的多少進行啟、閉，以保證二氧化碳壓縮機I正常高效的工作。
[0026]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0027]本發明克服上述缺點，本發明具有2個獨立的水系統，能夠實現不同形式的熱栗、熱水器和制冷機組系統。通過相應的冷媒截止閥的切換可實現模擬風冷式制冷、水冷式制冷、風冷式冷水機組、水冷式冷水機組、空氣源熱栗、空氣源冷凝熱回收系統、水源熱栗和水源冷凝熱回收等不同的系統。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明一種單機單級跨臨界二氧化碳制冷/熱栗綜合實驗臺原理圖；
[0029]圖2是風冷式制冷和空氣源熱栗的系統原理圖；
[0030]圖3是水冷式制冷和空氣源冷凝熱回收的系統原理圖；
[0031]圖4是風冷式冷水機組和水源熱栗系統的原理圖；
[0032]圖5是水冷式冷水機組系統和水源冷凝熱回收系統的原理圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細地描述。
[0034]如圖1所示，本發明是一種單機單級跨臨界二氧化碳制冷/熱栗綜合實驗臺，包括二氧化碳壓縮機1、二氧化碳油分離器2、閥門3、冷媒截止閥一4、冷媒截止閥二 5、單式空調機一 6、電加熱器一 7、二氧化碳翅片管換熱器一 8、二氧化碳管殼式換熱器一 9、水栗一 10、流量計一 11、第一保溫水箱12、流量計二 13、干燥過濾器14、電磁閥15、節流閥16、第二保溫水箱17、水栗二 18、流量計三19、冷媒截止閥三20、二氧化碳管殼式換熱器二 21、冷媒截止閥四22、單式空調機二 23、電加熱器二 24、二氧化碳翅片管換熱器二 25、二氧化碳氣液分離器26 ;所述二氧化碳壓縮機I有I個出口③、I號進口①和2號進口②；所述二氧化碳油分離器2有I個進口③、I號出口①和2號出口②；所述二氧化碳管殼式換熱器一 9和二氧化碳管殼式換熱器二 21均分別有I個冷媒進口①、I個冷媒出口②、I個水進口③和I個水出口④；
[0035]所述冷媒截止閥組包括冷媒截止閥一 4、冷媒截止閥二 5、冷媒截止閥三20和冷媒截止閥四22 ;其中:所述冷媒截止閥一 4連接在二氧化碳油分離器2的出口②和二氧化碳翅片管換熱器一 8的進口之間；所述冷媒截止閥二 5連接在二氧化碳油分離器2的出口②和二氧化碳管殼式換熱器一 9冷媒進口①之間；所述冷媒截止閥三20連接在節流閥16出口和二氧化碳管殼式換熱器二 21冷媒的進口①之間；所述冷媒截止閥四22連接在節流閥16出口和二氧化碳翅片管換熱器二 25冷媒的進口之間。
[0036]依據實驗目的的不同，通過控制冷媒截止閥組中冷媒截止閥的開關狀態及調節單式空調機一 6、單式空調機二 23、電加熱器一 7和電加熱器二 24來模擬制冷工況和制熱工況；所述二氧化碳翅片管換熱器一 8、二氧化碳翅片管換熱器二 25、二氧化碳管殼式換熱器一 9和二氧化碳管殼式換熱器二 21用于實現模擬風冷式制冷、水冷式制冷、風冷式冷水機組、水冷式冷水機組、空氣源熱栗、空氣源冷凝熱回收系統、水源熱栗和水源冷凝熱回收等不同的系統。
[0037]以下結合附圖詳細說明利用上述一種單機單級跨臨界二氧化碳制冷/熱栗綜合實驗臺，實現在下述系統之間進行切換，用以模擬多種實驗。
[0038]一、風冷式制冷和空氣源熱栗的系統:如圖2所示，關閉冷媒截止閥二 5和冷媒截止閥三20，開啟冷媒截止閥一 4和冷媒截止閥四22。
[0039]所述二氧化碳壓縮機I的排氣口③與二氧化碳油分離器2的進口③連接，二氧化碳壓縮機I的回油口即I號進口①通過閥門3與二氧化碳油分離器的I號出口①相連接；所述二氧化碳油分離器的出口②接冷媒截止閥一 4的進口 ；所述冷媒截止閥一 4的出口與二氧化碳翅片管換熱器一 8的進口相連接