多压力级混合工质深冷节流制冷系统

摘要

一种多压力级混合工质深冷节流制冷系统，由多级压缩机组单元MCPU、回热预冷单元MRU和蒸发器单元EVU组成。其连接方式为：多级压缩机组单元MCPU的高压出口CPHO连接回热预冷单元MRU的高压入口MPHI，多级压缩机组单元MCPU的低压入口CPLI连接回热预冷单元MRU的低压出口MPLO；回热预冷单元MRU的高压出口MPHO连接蒸发器单元EVU的入口EVI，蒸发器单元EVU出口EVO连接回热预冷单元MRU的低压入口MPLI。采用高效多元混合工质，该制冷系统从热力学本征上降低了压缩和回热过程的不可逆损失，并降低了实际流动和换热过程的损失，因此具有高热力学效率，尤其适用于大中型低温制冷及气体液化领域。

主权项

1、一种多压力级混合工质深冷节流制冷系统，其特征在于：由多级压缩机组单元(MCPU)、回热预冷单元(MRU)和蒸发器单元(EVU)组成；其连接方式为：多级压缩机组单元(MCPU)的高压出口(CPHO)连接回热预冷单元(MRU)的高压入口(MPHI)，多级压缩机组单元(MCPU)的低压入口(CPLI)连接回热预冷单元(MRU)的低压出口(MPLO)；回热预冷单元(MRU)的高压出口(MPHO)连接蒸发器单元(EVU)的入口(EVI)，蒸发器单元(EVU)出口(EVO)连接回热预冷单元(MRU)的低压入口(MPLI)；所述的多级压缩机单元由一个多级压缩机，每级为(CPj)，和级间冷却器(AFCj)组成，j为压缩级数；其连接方式为：1)第一级压缩机(CP1)的吸气口为多级压缩机单元(MCPU)的低压入口(CPLI)，对应工质压力为第1压力级；2)第一级压缩机(CP1)排气口连接第一级间冷却器(AFC1)，第一级间冷却器(AFC1)排气口连接第2压力级补气口(PMI1)，然后连接第二级压缩机(CP2)吸气口，对应工质压力为第2压力级；3)第二级压缩机(CP2)排气口连接第二级间冷却器(AFC2)，第二级间冷却器(AFC2)出口连接第3压力级补气口(PMI2)，然后连接第三级压缩机(CP3)入口，对应工质压力为第3压力级；4)上述过程持续进行，第n级压缩机(CPn)排气口连接第n级间冷却器(AFCn)，第n级间冷却器(AFCn)出口连接第n+1压力级补气口(PMIn)，然后连接第n+1级压缩机(CPn+1)入口，对应工质压力为第n+1压力级，其中：n＝1，2，...，j-1；5)对应第j级压缩机(CPj)的排气口连接第j级间冷却器(AFCj)，第j级间冷却器(AFCj)出口为多级压缩机单元的高压排气口(CPHO)，对应工质压力为第j+1压力级；所述的回热预冷单元(MRU)由n个压力级子模块(MRUZn)串连构成；其级数n由多级压缩机级数决定，即n＝1，2...，j-1；各压力级子模块(MRUZn)的最基本结构为：由一个第n汽液相分离器(SPZn)，一个第n节流元件(JTZn)和一个第n回热换热器(HXZn)组成。其连接方式为：前级模块的第j+1压力级出口连接第n级汽液相分离器(SPZn)入口，第n级汽液相分离器(SPZn)气相出口连接第n回热换热器(HXZn)的第j+1压力级入口，第n回热换热器(HXZn)的第j+1压力级出口连接下级子模块的第j+1压力级入口；第n级汽液相分离器(SPZn)液相相出口连接第n节流元件入口，第n节流元件出口连接第n回热换热器(HXZn)第n+1压力级入口，第n回热换热器(HXZn)第n+1压力级出口连接上级模块回热换热器的第n+1压力级入口，最终通过中间压力级出口(PMOn+1)与多级压缩机单元(MCPU)的中间压力级补气口(MPIn+1)连接；所述的蒸发器单元(EVU)包括逆流换热器(E1)、节流元件(E2)和蒸发器(E3)，其连接方式为：前一级单元的高压出口与逆流换热器(E1)的高压入口(EVI)相连，逆流换热器(E1)高压出口连接节流元件(E2)入口，(E2)出口连接蒸发器(E3)入口，蒸发器(E3)出口连接逆流换热器(E1)低压入口，(E1)低压出口(EVO)连接前一级单元低压入口。