带回热式多元混合工质节流制冷的温度试验箱

摘要

一种带回热式多元混合工质节流制冷的温度试验箱，由制冷系统，控制系统，箱体、调温加热模块和循环/搅拌风机模块组成，以回热式多元混合工质节流制冷系统提供所需冷量；所述制冷系统由压缩机模块、前端能力调节模块、冷凝冷却器、回热换热器模块、节流及后端能力调节模块和蒸发换热模块及其连接管路组成。控制系统根据系统对制冷量的需求通过调控前端能力调节模块和节流及后端能力调节模块实现对制冷系统的制冷能力进行调节，并通过对调温加热模块的加热量的调控进一步实现对箱体内部的精确控温，从而实现系统较大幅度地减少能耗；其采用常规油润滑单级压缩机驱动，由同一套硬件仅通过改变工质即可高效地实现下限可至液氮的全温区的温度试验箱。

主权项

一种带回热式多元混合工质节流制冷的温度试验箱，由制冷系统（R）、控制系统（C）、箱体(B)、调温加热模块(H)和搅拌风机模块(F)组成；所述制冷系统（R）为回热式多元混合工质节流制冷系统，其包括压缩机模块(CU)、冷凝冷却器(EX)、回热换热器模块(RU)、节流及后端能力调节模块(JU)和蒸发换热模块(EU)及其连接管路和阀门，其连接为：制冷压缩机模块(CU)的高压出口连接冷凝冷却器(EX)的入口，冷凝冷却器(EX)的出口连接回热换热器模块(RU)的制冷剂高压入口；回热换热器模块(RU)的制冷剂高压出口连接节流及后端能力调节模块(JU)的制冷剂高压入口；节流及后端能力调节模块(JU)的第一制冷剂低压出口连接蒸发换热模块(EU)入口，蒸发换热模块(EU)的出口连接回热换热器模块(RU)的制冷剂低压入口，回热换热器模块(RU)的制冷剂低压出口连接压缩机模块(CU)的低压入口；其特征在于：所述的压缩机模块(CU)由压缩机(CU1)和润滑油过滤回油器(CU2)及其连接管路和阀门组成，其连接方式为：压缩机(CU1)的高压出口连接润滑油过滤回油器(CU2)的高压进口，润滑油过滤回油器(CU2)的高压出口作为压缩机模块(CU)的高压出口，润滑油过滤回油器(CU2)的回油出口连接三通管件N的一个端口，三通管件N的另外两个端口中的一个连接压缩机(CU1)的低压进口，另一个作为压缩机模块(CU)的低压进口；所述的节流及后端能力调节模块(JU)包括主节流组件(EJ1)及其连接管路组成，其连接方式为：主节流组件(EJ1)的进口端为节流及后端能力调节模块(JU)的高压入口，主节流组件(EJ1)的出口端为节流及后端能力调节模块(JU)的第一制冷剂低压出口；所述控制系统(C)根据系统对制冷量的需求通过调控前端能力调节模块(FU)和/或节流及后端能力调节模块(JU)实现对制冷系统(R)的制冷能力进行调节，并通过对调温加热模块(H)加热量的调控进一步实现对箱体(B)内部的精确控温；所述搅拌风机模块(F)用以对所述箱体(B)内部的空气进行扰动；所述回热换热器模块(RU)为回热换热器(RU0)、分凝分离模块(SR)或为相互连接的回热换热器(RU0)与分凝分离模块(SR)；所述回热换热器模块(RU)为回热换热器(RU0)时，其连接为：冷凝冷却器(EX)的出口连接回热换热器模块(RU0)的制冷剂高压入口；回热换热器模块(RU0)的制冷剂高压出口连接节流及后端能力调节模块(JU)的制冷剂高压入口；所述回热换热器模块(RU)为分凝分离模块(SR)时，其连接为：冷凝冷却器(EX)的出口连接回热换热器模块(SR)的制冷剂高压入口；回热换热器模块(SR)的制冷剂高 压出口连接节流及后端能力调节模块(JU)的制冷剂高压入口；所述回热换热器模块(RU)为相互连接的回热换热器(RU0)与分凝分离模块(SR)时，其连接为：冷凝冷却器(EX)的出口连接回热换热器模块(RU0)的制冷剂高压入口；回热换热器模块(RU0)的制冷剂高压出口连接节流及后端能力调节模块(JU)的制冷剂高压入口，经回热换热后连接分凝分离模块(SR)的高压入口，分凝分离模块(SR)的高压出口为回热换热器模块(RU)的高压出口；低压来流连接至作为回热换热器模块(RU)低压入口的分凝分离模块(SR)的低压入口，分凝分离模块(SR)的低压出口连接回热换热器(RU0)的低压入口，经回热换热后由作为回热换热器模块(RU)低压出口的回热换热器(RU0)的低压出口排出；所述分凝分离模块(SR)为第一种分凝分离模块（SR1）、第二种分凝分离模块（SR2）、第三种分凝分离模块（SR3）或第四种分凝分离模块（SR4）；所述第一种分凝分离模块（SR1）包括垂直放置的分凝分离器(RF1)、第一回热换热器(RF2)、中间节流元件(RF3)、第二回热换热器(RF4)及连接管路和阀门组成，其连接为：高压来流连接至分凝分离换热器(RF1)下部的高压入口，经分凝分离后主流从分凝分离换热器(RF1)上部的高压出口连接至第一回热换热器(RF2)的高压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的高压出口连接至第二回热换热器(RF4)的高压入口，经回热换热后由第二回热换热器(RF4)的高压出口排出；低压来流连接至第二回热换热器(RF4)的低压入口，经回热换热后由第二回热换热器(RF4)的低压出口连接至第一回热换热器(RF2)的低压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的低压出口连接至分凝分离换热器(RF1)上部的低压入口，经回热换热后由分凝分离换热器(RF1)下部的低压出口排出；由分凝分离产生的一部分高压流体由分凝分离换热器(RF1)下部的高压出口连接中间节流元件(RF3)的入口，经节流后在第二回热换热器(RF4)的低压出口和第一回热换热器(RF2)的低压入口之间并入低压主流；第二种分凝分离模块（SR2）包括分凝分离换热器(RF1)、带第二高压流路的第一回热换热器(RF2)、中间节流元件(RF3)、第二回热换热器(RF4)及连接管路和阀门组成，其连接方式为：高压来流连接至分凝分离换热器(RF1)下部的高压入口，经分凝分离后主流从分凝分离换热器(RF1)上部的高压出口连接至第一回热换热器(RF2)的第一高压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的第一高压出口连接至第二回热换热器(RF4)的高压入口，经回热换热后由第二回热换热器(RF4)的高压出口排出；低压来 流连接至第二回热换热器(RF4)的低压入口，经回热换热后由第二回热换热器(RF4)的低压出口连接至第一回热换热器(RF2)的低压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的低压出口连接至分凝分离换热器(RF1)上部的低压入口，经回热换热后由分凝分离换热器(RF1)下部的低压出口排出；由分凝分离产生的一部分高压流体由分凝分离换热器(RF1)下部的高压出口连接第一回热换热器(RF2)的第二高压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的第二高压出口连接中间节流元件(RF3)的入口，经节流后在第二回热换热器(RF4)的低压出口和第一回热换热器(RF2)的低压入口之间并入低压主流；第三种分凝分离模块（SR3）包括带第二高压流路的分凝分离换热器(RF1)、第一回热换热器(RF2)、中间节流元件(RF3)、第二回热换热器(RF4)及连接管路和阀门组成，其连接方式为：高压来流连接至分凝分离换热器(RF1)下部的第一高压入口，经分凝分离后主流从分凝分离换热器(RF1)上部的第一高压出口连接至第一回热换热器(RF2)的高压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的高压出口连接至第二回热换热器(RF4)的高压入口，经回热换热后由第二回热换热器(RF4)的高压出口排出；低压来流连接至第二回热换热器(RF4)的低压入口，经回热换热后由第二回热换热器(RF4)的低压出口连接至第一回热换热器(RF2)的低压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的低压出口连接至分凝分离换热器(RF1)上部的低压入口，经回热换热后由分凝分离换热器(RF1)下部的低压出口排出；由分凝分离产生的一部分高压流体由分凝分离换热器(RF1)底部的高压出口连接分凝分离换热器(RF1)下部的第二高压入口，经回热换热后由分凝分离换热器(RF1)上部的第三高压出口连接中间节流元件(RF3)的入口，经节流后在第二回热换热器(RF4)的低压出口和第一回热换热器(RF2)的低压入口之间并入低压主流；所述第四种分凝分离模块（SR4）包括带第二高压流路的分凝分离换热器(RF1)、带第二高压流路的第一回热换热器(RF2)、中间节流元件(RF3)、第二回热换热器(RF4)及连接管路和阀门组成，其连接方式为：高压来流连接至分凝分离换热器(RF1)下部的第一高压入口，经分凝分离后主流从分凝分离换热器(RF1)上部的第一高压出口连接至第一回热换热器(RF2)的第一高压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的第一高压出口连接至第二回热换热器(RF4)的高压入口，经回热换热后由第二回热换热器(RF4)的高压出口排出；低压来流连接至第二回热换热器(RF4)的低压入口，经回 热换热后由第二回热换热器(RF4)的低压出口连接至第一回热换热器(RF2)的低压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的低压出口连接至分凝分离换热器(RF1)上部的低压入口，经回热换热后由分凝分离换热器(RF1)下部的低压出口排出；由分凝分离产生的一部分高压流体由分凝分离换热器(RF1)底部的第二高压出口连接分凝分离换热器(RF1)下部的第二高压入口，经回热换热后由分凝分离换热器(RF1)上部的第三高压出口连接第一回热换热器(RF2)的第二高压入口，经回热换热后由第一回热换热器(RF2)的第二高压出口连接中间节流元件(RF3)的入口，经节流后在第二回热换热器(RF4)的低压出口和第一回热换热器(RF2)的低压入口之间并入低压主流。