矿用蓄冷和二氧化碳耦合式制冷系统及方法

摘要

本发明公开了一种矿用蓄冷和二氧化碳耦合式制冷系统及方法，包括二氧化碳钢瓶、二氧化碳汇流排、截止阀、三通换向阀、蓄冷箱、第一段冷却管道、单向阀、一级节流阀、一级蒸发器、第二段冷却管道、二级节流阀、二级蒸发器、气动风机；该系统采取二氧化碳开放式制冷和蓄冷相结合的方式，减少了二氧化碳制冷剂的用量从而减小了密闭空间的尺寸；设置蓄冷箱提高了二级蒸发器的传热和流动特性，提高一级节流阀的节流效率，同时大幅改善流阻。

主权项

一种矿用蓄冷和二氧化碳耦合式制冷系统的制冷方法，其特征在于：所述矿用蓄冷和二氧化碳耦合式制冷系统包括二氧化碳钢瓶(1)、二氧化碳汇流排(2)、截止阀(3)、三通换向阀(4)、蓄冷箱(7)、第一段冷却管道(12)、单向阀(11)、一级节流阀(5)、一级蒸发器(6)、第二段冷却管道(13)、二级节流阀(8)、二级蒸发器(9)和气动风机(10)；所述二氧化碳钢瓶(1)的出气口与二氧化碳汇流排(2)进气口相连，所述二氧化碳汇流排(2)的出气口与截止阀(3)进气口相连，所述截止阀(3)出气口与三通换向阀(4)的第一端相连，所述三通换向阀(4)的第二端与第一段冷却管道(12)的入口相连，所述第一段冷却管道(12)的出口与单向阀(11)的入口相连，所述单向阀(11)的出口分成两路，一路与三通换向阀(4)的第三端相连，另一路与一级节流阀(5)的入口相连，所述一级节流阀(5)的出口与一级蒸发器(6)的入口相连，所述一级蒸发器(6)的出口与第二段冷却管道(13)的入口相连，所述第二段冷却管道(13)的出口与二级节流阀(8)的入口相连，所述二级节流阀(8)的出口与二级蒸发器(9)的入口相连，所述二级蒸发器(9)的出口与气动风机(10)进气口相连；所述气动风机的出气口与密闭空间外相通；所述第一段冷却管道(12)和第二段冷却管道(13)位于蓄冷箱(7)内；所述制冷方法包括以下过程：当矿井内的温度高于31.1℃，所述三通换向阀(4)的第一端和第二端相通；所述二氧化碳钢瓶(1)内的高压常温二氧化碳气体经过第一段冷却管道(12)预冷，变成高压低温的二氧化碳液体；所述高压低温的二氧化碳液体经过一级节流阀(5)后，变成中压低温的二氧化碳液体；所述中压低温的二氧化碳液体通过一级蒸发器(6)与舱内气体热交换后，变成中压常温的二氧化碳气体；所述中压常温的二氧化碳气体经过第二段冷却管道(13)进一步预冷后，变成中压低温的二氧化碳液体；所述中压低温的二氧化碳液体经过二级节流阀(8)后，变成低压低温的二氧化碳气体；所述低压低温的二氧化碳气体通过二级蒸发器(9)与舱内气体实现热量交换后，变成低压常温的二氧化碳气体；所述低压常温的二氧化碳气体驱动气动风机(10)之后排出舱外；所述气动风机(10)带动舱内气体与一级蒸发器(6)和二级蒸发器(9)进行热量交换；当矿井内的温度低于31.1℃，所述三通换向阀(4)的第三端、第一端相通；所述二氧化碳钢瓶(1)内的高压常温二氧化碳液体直接进入一级节流阀(5)后成中压常温二氧化碳气体；所述中压常温二氧化碳气体快速通过一级蒸发器(6)进入第二段冷却管道(13)预冷后成中压低温二氧化碳液体；所述中压低温二氧化碳液体经二级节流阀(8)后变成低压低温二氧化碳气体；所述低压低温二氧化碳气体通过二级蒸发器(9)与舱内气体实现热量交换后变成低压常温二氧化碳气体；所述低压常温二氧化碳气体驱动气动风机(10)之后排出舱外；所述气动风机(10)带动舱内气体与一级蒸发器(6)和二级蒸发器(9)进行热量交换。