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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 單級(jí)壓縮非共沸工質(zhì)低溫制冷裝置的研究
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本裝置采用R22/R23混合工質(zhì)時(shí)，當(dāng)以1：2配比的情況下對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究，成功地使冷柜溫度穩(wěn)定在-62.0℃，并且系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
- 詳細(xì)介紹：
- 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)檢索、分析，針對(duì)多元混合工質(zhì)自動(dòng)復(fù)疊循環(huán)制冷技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行理論分析，進(jìn)一步深入研究單級(jí)壓縮非共沸工質(zhì)低溫制冷循環(huán)的機(jī)理。首次提出了一種新型的多級(jí)冷凝過(guò)濾分離制冷循環(huán)，采用該循環(huán)實(shí)現(xiàn)了非共沸混合工質(zhì)高、低沸點(diǎn)組元的高效分離。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)運(yùn)行和裝置改進(jìn)，在裝置改進(jìn)的過(guò)程中提出了一種應(yīng)用于復(fù)疊制冷系統(tǒng)中的液位自動(dòng)控制的新型方法，設(shè)計(jì)并制作了虹吸式液位自動(dòng)控制管，解決了自動(dòng)復(fù)疊系統(tǒng)中暫時(shí)缺液現(xiàn)象。當(dāng)采用R22/R23混合工質(zhì)時(shí)，以1：2配比的情況下對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究，成功地使冷柜溫度穩(wěn)定在-62.0℃，并且系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 隨著高新技術(shù)的發(fā)展，各種新型試驗(yàn)、食品的冷藏冷凍以及醫(yī)療部門(mén)等行業(yè)都對(duì)特定的低溫環(huán)境有了迫切的需要，許多行業(yè)學(xué)科需要-40℃以下的低溫環(huán)境。要獲得-40℃以下低溫環(huán)境就必須采用單一工質(zhì)的多級(jí)壓縮制冷、混合工質(zhì)的節(jié)流制冷或者復(fù)疊式制冷等制冷方式。 單級(jí)壓縮非共沸工質(zhì)低溫制冷裝置是利用非共沸混合工質(zhì)的自然分離，單機(jī)單級(jí)實(shí)現(xiàn)-40℃以下低溫的新型復(fù)疊制冷循環(huán)裝置（又稱(chēng)為自動(dòng)復(fù)疊制冷裝置）。本裝置的制冷循環(huán)以非共沸混合制冷劑R22和R23作為制冷工質(zhì)，只使用一臺(tái)單級(jí)蒸汽制冷壓縮機(jī)，采用多級(jí)冷凝過(guò)濾分離裝置(正在申報(bào)專(zhuān)利，申報(bào)號(hào)：200820091113.7)，實(shí)現(xiàn)高低沸點(diǎn)組分及潤(rùn)滑油的有效分離，同時(shí)提出了一種應(yīng)用于復(fù)疊制冷系統(tǒng)中的液位自動(dòng)控制的新型方法，設(shè)計(jì)并制作了虹吸式液位自動(dòng)控制管(正在申報(bào)專(zhuān)利，申報(bào)號(hào)：200820091112.2)，解決了自動(dòng)復(fù)疊系統(tǒng)中暫時(shí)缺液現(xiàn)象，并對(duì)該循環(huán)的性能從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面作了較系統(tǒng)的研究。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- (1)與常規(guī)的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)或者經(jīng)典的復(fù)疊制冷循環(huán)相比，單級(jí)壓縮非共沸工質(zhì)低溫制冷裝置由于只采用了一臺(tái)單級(jí)壓縮機(jī)，從而降低了制造成本。并且低溫端沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件使其振動(dòng)很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單靈活，單級(jí)制冷壓縮機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)，制造工藝己非常成熟，在普冷工況下運(yùn)行也非?？煽浚哂辛钊藵M(mǎn)意的可靠性和壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。 (2)與以往的制冷循環(huán)相比，本裝置充分利用混合工質(zhì)的變溫特性，使得它與變溫?zé)嵩粗g實(shí)現(xiàn)最佳的溫差匹配，減小由于傳熱溫差引起的不可逆損失并使得系統(tǒng)的 得到提高。 (3)系統(tǒng)采用多級(jí)冷凝過(guò)濾分離裝置，實(shí)現(xiàn)高低沸點(diǎn)組分的很好分離。另外，潤(rùn)滑油也在組分分離的過(guò)程中隨高沸點(diǎn)組分制冷劑返回到壓縮機(jī)，不會(huì)進(jìn)入低溫系統(tǒng)造成堵塞，影響系統(tǒng)運(yùn)行。 （參考文獻(xiàn)見(jiàn)研究報(bào)告）
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 實(shí)物 圖片 錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1、多級(jí)冷凝過(guò)濾分離裝置的應(yīng)用 本實(shí)驗(yàn)裝置采用了多級(jí)冷凝過(guò)濾分離裝置對(duì)非共沸混合工質(zhì)R22和R23進(jìn)行分離，實(shí)驗(yàn)表明，在僅開(kāi)啟一級(jí)冷凝過(guò)濾分離器的情況下，R22和R23就有了很好的分離效果，并且使實(shí)驗(yàn)裝置達(dá)到了較低的蒸發(fā)溫度。 2、虹吸液位控制 本裝置提出了一種應(yīng)用于復(fù)疊制冷系統(tǒng)中的液位自動(dòng)控制的新型方法，設(shè)計(jì)并制作了虹吸式液位自動(dòng)控制管，解決了自動(dòng)復(fù)疊系統(tǒng)中暫時(shí)缺液現(xiàn)象。當(dāng)采用R22/R23混合工質(zhì)時(shí)，以1：2配比的情況下，成功地使冷柜溫度穩(wěn)定在-62℃。 3、系統(tǒng)阻力優(yōu)化 為了使實(shí)驗(yàn)裝置中各個(gè)設(shè)備在系統(tǒng)調(diào)試的過(guò)程中便于操作，系統(tǒng)中設(shè)置了許多截止閥，增大了系統(tǒng)的阻力。減少系統(tǒng)局部阻力損失，是提高系統(tǒng)熱力性能的有效措施。 自動(dòng)復(fù)疊制冷循環(huán)的出現(xiàn)為低溫溫區(qū)的應(yīng)用領(lǐng)域提供了一個(gè)嶄新的方向。隨著該技術(shù)的不斷成熟，其在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。因此，這是一項(xiàng)值得投入人力和物力開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 近年來(lái)，隨著物理研究和材料科學(xué)的發(fā)展，每一類(lèi)新體系的出現(xiàn)都會(huì)促使人們首先對(duì)其進(jìn)行物理方面的實(shí)驗(yàn)探索。制冷技術(shù)是為了滿(mǎn)足人們對(duì)低溫條件的需要而產(chǎn)生和發(fā)展的。自1834年英國(guó)人Perkins發(fā)明了世界上第一臺(tái)人工制冷機(jī)以來(lái)，制冷技術(shù)的發(fā)展迄今已經(jīng)有一百多年的歷史了。 2005年，浙江大學(xué)制冷與低溫研究所的王生龍通過(guò)對(duì)精餾塔和回?zé)崞鞯母倪M(jìn)，提高了精餾效果，減小了回?zé)崞髦械淖枇p失，提高了系統(tǒng)性能。并研究了閥門(mén)開(kāi)度對(duì)系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)主閥存在一個(gè)最佳開(kāi)度，此時(shí)精餾效果最好，箱溫最低，偏離此開(kāi)度箱溫升高、 COP降低。隨著主閥開(kāi)度增大，低壓升高、壓比變小。同樣底閥也存在一個(gè)最佳開(kāi)度，越偏離此開(kāi)度，則壓比越大，箱溫越升高，COP越低，精餾效果一直隨其開(kāi)度的增大而變好。 2006年，上海理工大學(xué)劉訓(xùn)海采用R23/R134a混合工質(zhì)，通過(guò)改變系統(tǒng)中混合工質(zhì)配比得出各組分百分含量對(duì)制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、冷柜的最低中心溫度等有較大影響，在R23沖灌比例在40%左右時(shí)，制冷系統(tǒng)性能達(dá)到最佳。 2006年，天津商學(xué)院的姜春英、申江采用非共沸R22/R23混合制冷劑作為制冷工質(zhì)，用精餾裝置實(shí)現(xiàn)高低沸點(diǎn)組分及潤(rùn)滑油的有效分離。當(dāng)配比為R23:R22=1:3,蒸發(fā)溫度為-60.8℃時(shí)，COP值為0.096，當(dāng)混合工質(zhì)配比為R23:R22=1:2,蒸發(fā)溫度為-61.1℃時(shí)，COP值為0.17。 綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)混合工質(zhì)應(yīng)用研究，可以得出以下幾個(gè)結(jié)論: （1）國(guó)內(nèi)對(duì)混合工質(zhì)的研究集中在替代現(xiàn)有單一制冷工質(zhì)，主要針對(duì)替代混合工質(zhì)對(duì)制冷機(jī)循環(huán)性能的影響與沸騰換熱系數(shù)的研究等，較少涉及混合工質(zhì)自然復(fù)疊制冷循環(huán)方面的研究。自然復(fù)疊制冷循環(huán)方面的文獻(xiàn)成果主要集中在少數(shù)高校等科研單位。 （2）有關(guān)混合工質(zhì)自然復(fù)疊制冷循環(huán)方面的研究的文章主要介紹自然復(fù)疊循環(huán)的應(yīng)用，或者以某個(gè)公司的產(chǎn)品為例介紹自然復(fù)疊循環(huán)，均沒(méi)有涉及到深層次的循環(huán)參數(shù)分析研究，這也是實(shí)現(xiàn)自然復(fù)疊循環(huán)所需解決的技術(shù)難題。 （3）對(duì)于自然復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)的研究還處于初步階段，國(guó)內(nèi)研究的自然復(fù)疊系統(tǒng)的能效比與穩(wěn)定性未能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
