本發明專利技術公開了一種多功能復疊式跨臨界二氧化碳制冷/熱泵綜合實驗臺。本發明專利技術由高溫級的二氧化碳跨臨界循環和低溫級的二氧化碳亞臨界循環復疊而成，在綜合系統中高溫級和低溫級均有水系統和冷媒系統構成，通過控制冷媒截止閥組中各個冷媒截止閥的開關狀態來實現綜合實驗臺中各個系統之間的切換；操作相應的冷媒截止閥的開關狀態實現模擬復疊式跨臨界二氧化碳的風冷制冷系統、空氣源熱泵、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、水源熱泵、水冷式冷水機組系統和水源冷凝熱回收系統。
【技術實現步驟摘要】
一種多功能復疊式跨臨界二氧化碳制冷/熱泵綜合實驗臺
本專利技術涉及一種熱泵系統，尤其涉及一種多功能復疊式跨臨界二氧化碳制冷/熱泵的綜合實驗系統。
技術介紹
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泵系統，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泵系統進行整合，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。
技術實現思路
針對上述現有技術，本專利技術提供了一種多功能復疊式跨臨界二氧化碳制冷/熱泵綜合實驗臺，可以模擬制冷工況和制熱工況，具有復疊式跨臨界二氧化碳型式的風冷制冷系統、空氣源熱泵、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、水源熱泵、水冷式冷水機組系統和水源冷凝熱回收系統等功能。為了解決上述技術問題，本專利技術多功能復疊式跨臨界二氧化碳制冷/熱泵綜合實驗臺予以實現的技術方案是：包括單式空調機一、電加熱器一、二氧化碳翅片管換熱器一、冷媒截止閥一、流量計一、二氧化碳管殼式換熱器一、冷媒截止閥二、二氧化碳干燥過濾器一、水泵一、流量計二、第一保溫水箱、電磁閥一、節流閥一、二氧化碳高溫級氣液分離器、二氧化碳高溫級壓縮機、二氧化碳高溫級油分離器、閥門一、二氧化碳蒸發冷凝器、流量計三、二氧化碳干燥過濾器二、二氧化碳低溫級氣液分離器、二氧化碳低溫級壓縮機、閥門二、二氧化碳低溫級油分離器、電磁閥二、節流閥二、冷媒截止閥三、單式空調機二、電加熱器二、二氧化碳翅片管換熱器二、冷媒截止閥四、二氧化碳管殼式換熱器二、流量計四、水泵二和第二保溫水箱；所述二氧化碳高溫級壓縮機15有1個出口③、1號進口①和2號進口②；所述二氧化碳高溫級壓縮機15的1號進口①接二氧化碳高溫級氣液分離器14的排氣口，2號進口②通過閥門一17與二氧化碳高溫級油分離器16的2號出口②相連接，出口③接二氧化碳高溫級油分離器16的進氣口；所述二氧化碳高溫級油分離器16有1個進口③、1號出口①和2號出口②；所述二氧化碳高溫級油分離器16的進氣口③接二氧化碳高溫級壓縮機15的排氣口③，1號出口①分別通過冷媒截止閥一4和冷媒截止閥二7與二氧化碳翅片管換熱器一3和二氧化碳管殼式換熱器一6的冷媒進口①相連接，2號出口②通過閥門一17與二氧化碳高溫級壓縮機15的2號進口②相連接；所述冷媒截止閥一4的出口接二氧化碳翅片管換熱器一3的進口；所述二氧化碳翅片管換熱器一3的出口接流量計一5的進口；所述流量計一5的出口接二氧化碳干燥過濾器一8的進口；所述二氧化碳干燥過濾器一8的出口接電磁閥一12的進口；所述電磁閥一12的的出口接節流閥一13的進口；所述節流閥一13的出口接二氧化碳蒸發冷凝器18的高溫級循環的工質的進口①；所述二氧化碳蒸發冷凝器18的高溫級循環的工質的出口②接高溫級二氧化碳氣液分離器14的進口；所述高溫級二氧化碳氣液分離器14的出口接高溫級二氧化碳壓縮機15的1號進口①；所述二氧化碳管殼式換熱器一6有1個冷媒進口①、1個冷媒出口②、一個冷卻水進口③和1個冷卻水出口④；所述二氧化碳管殼式換熱器一6的冷媒進口①接冷媒截止閥二7的出口，冷媒出口②接流量計一5的進口，殼側冷卻水的進口③接水泵一9的出口，冷卻水的出口④接流量計二的進口；所述二氧化碳低溫級壓縮機22有1個出口③、1號進口①和2號進口②；所述二氧化碳低溫級壓縮機22的1號進口①接二氧化碳低溫級氣液分離器21的排氣口，2號進口②通過閥門二23與二氧化碳低溫級油分離器24的2號出口②相連接，出口③接二氧化碳低溫級油分離器24的進口③；所述二氧化碳低溫級油分離器24有1個進口③、1號出口①和2號出口②；所述二氧化碳低溫級油分離器24的進氣口③接二氧化碳低溫級壓縮機22的排氣口③，1號出口①與二氧化碳蒸發冷凝器18低溫級循環工質的進口③相連接，2號出口②通過閥門二23與二氧化碳低溫級壓縮機22的2號進口②相連接；所述二氧化碳蒸發冷凝器18低溫級循環工質的出口④接流量計三19的進口；所述流量計三19的出口接二氧化碳干燥過濾器二20的進口；所述二氧化碳干燥過濾器二的出口接電磁閥二25的進口；所述電磁閥二25的出口接節流閥二26進口，節流閥二26的出口接冷媒截止閥三27的進口；所述冷媒截止閥三27的出口接二氧化碳翅片管換熱器二30的進口；所述二氧化碳翅片管換熱器二30的出口接低溫級二氧化碳氣液分離器21的進氣口；所述水泵一9的出口接二氧化碳管殼式換熱器一6殼側的進水口③；所述二氧化碳管殼式換熱器一6殼側的出水口④接流量計二10的進口；所述流量計二10的出口接第一保溫水箱11的進水口；所述第一保溫水箱11的出水口接水泵一的進水口；所述二氧化碳管殼式換熱器二32有1個冷媒進口①、1個冷媒出口②、一個水進口③和1個水出口④；所述二氧化碳管殼式換熱器二32的冷媒進口①接冷媒截止閥四31的出口，冷媒出口②接二氧化碳低溫級氣液分離器21的進口，殼側水的進口③接水泵二34的出口，水的出口④接流量計四33的進口；所述水泵二34的出口接二氧化碳管殼式換熱器二32殼側的進水口③；所述二氧化碳管殼式換熱器二32殼側的出水口④接流量計四33的進口；所述流量計四33的出口接第二保溫水箱35的進水口；所述第二保溫水箱35的出水口接水泵二的進水口。其中單式空調機一1、電加熱器一2和二氧化碳翅片管換熱器一3設置一個保溫空間內，所述單式空調機二28、電加熱器二29和二氧化碳翅片管換熱器二30安裝于另一個保溫空間內。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一1、單式空調機二28、電加熱器一2和電加熱器二29使模擬庫溫恒定；依據系統實驗目的的不同，通過控制單式空調機一1、單式空調機二28、電加熱器一2、電加熱器二29、第一保溫水箱11和第二保溫水箱35來模擬制冷工況和制熱工況；所述二氧化碳翅片管換熱器一3、二氧化碳翅片管換熱器二30、二氧化碳管殼式換熱器一6和二氧化碳管殼式換熱器二32用于實現模擬復疊式跨臨界二氧化碳型式的風冷式制冷系統、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、空氣源熱泵系統、空氣源冷凝熱回收系統、水源熱泵系統和水源冷凝熱回收系統。另一方面，本專利技術一種多功能復疊式跨臨界二氧化碳制冷/熱泵綜合實驗臺及其實驗方法利用上述新型多功能熱泵、熱泵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。1)復疊式跨臨界二氧化碳風冷式制冷系統(空氣源熱泵)：關閉冷媒截止閥二7和冷媒截止閥四31，開啟冷媒截止閥一4和冷媒截止閥三27，見附圖2；2)復疊式跨臨界二氧化碳水冷式制冷系統(空氣源冷凝熱回收系統)：關閉冷媒截止閥一4和冷媒截止閥四31，開啟冷媒截止閥二7和冷媒截止閥三27，見附圖3；3)復疊式跨臨界二氧化碳風冷式冷水機組系統(水源熱泵系統)：關閉冷媒截止閥二7和冷媒截止閥三27，開啟冷媒截止閥一4和冷媒截止閥四31，見附圖4；4)復疊式跨臨界二氧化碳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和冷媒截止閥三27，開啟冷媒截止閥二7和冷媒截止閥四31，見附圖5。所述制冷、制熱工況的切換主本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種多功能復疊式跨臨界二氧化碳制冷/熱泵綜合實驗臺，其特征在于，所述綜合實驗臺由高溫級循環系統和低溫級循環系統組成；高溫級循環系統包括：單式空調機一(1)、電加熱器一(2)、二氧化碳翅片管化熱器一(3)、冷媒截止閥一(4)、流量計一(5)、二氧化碳管殼式換熱器一(6)、冷媒截止閥二(7)、二氧化碳干燥過濾器一(8)、水泵一(9)、流量計二(10)第一保溫水箱(11)、電磁閥一(12)、節流閥一(13)、二氧化碳高溫級氣液分離器(14)、二氧化碳高溫級壓縮機(15)、二氧化碳高溫級油分離器(16)、閥門一(17)和二氧化碳蒸發冷凝器(18)；所述二氧化碳高溫級壓縮機(15)有1個出口③、1號進口①和2號進口②；所述二氧化碳高溫級壓縮機(15)的1號進口①接二氧化碳高溫級氣液分離器(14)的排氣口，2號進口②通過閥門一(17)與二氧化碳高溫級油分離器(16)的2號出口②相連接，出口③接二氧化碳高溫級油分離器(16)的進氣口；所述二氧化碳高溫級油分離器(16)有1個進口③、1號出口①和2號出口②；所述二氧化碳高溫級油分離器(16)的進氣口③接二氧化碳高溫級壓縮機(15)的排氣口③，1號出口①分別通過冷媒截止閥一(4)和冷媒截止閥二(7)與二氧化碳翅片管換熱器一(3)和二氧化碳管殼式換熱器一(6)的①相連接，2號出口②通過閥門一(17)相連接；所述二氧化碳管殼式換熱器一(6)有1個冷媒進口①、1個冷媒出口②、一個冷卻水進口③和1個冷卻水出口④；所述二氧化碳管殼式換熱器一(6)的冷媒進口①接冷媒截止閥二(7)的出口，冷媒出口②接流量計一(5)的進口，殼側冷卻水的進口③接水泵一(9)的出口，冷卻水的出口④接流量計二的進口；所述冷媒截止閥一(4)的出口接二氧化碳翅片管換熱器一(3)的進口；所述二氧化碳翅片管換熱器(3)的出口接流量計一(5)的進口；所述流量計一(5)的出口接二氧化碳干燥過濾器一(8)的進口；所述二氧化碳干燥過濾器一(8)的出口接電磁閥一(12)的進口；所述電磁閥一(12)的的出口接節流閥一(13)的進口；所述節流閥一(13)的出口接二氧化碳蒸發冷凝器(18)的高溫級循環的工質的進口①；所述二氧化碳蒸發冷凝器(18)的高溫級循環的工質的出口②接高溫級二氧化碳氣液分離器(14)的進口；所述高溫級二氧化碳氣液分離器(14)的出口接高溫級二氧化碳壓縮機(15)的1號進口①；所述低溫級循環系統包括：流量計三(19)、二氧化碳干燥過濾器二(20)、二氧化碳低溫級氣液分離器(21)、二氧化碳低溫級壓縮機(22)、閥門二(23)、二氧化碳低溫級油分離器(24)、電磁閥二(25)、節流閥二(26)、冷媒截止閥三(27)、單式空調機二(28)、電加熱器二(29)、二氧化碳翅片管換熱器二(30)、冷媒截止閥四(31)、二氧化碳管殼式換熱器二(32)、流量計四(33)、水泵二(34)和第二保溫水箱(35)；所述二氧化碳低溫級壓縮機(22)有1個出口③、1號進口①和2號進口②；所述二氧化碳低溫級壓縮機(22)的1號進口①接二氧化碳低溫級氣液分離器(21)的排氣口，2號進口②通過閥門一(23)與二氧化碳低溫級油分離器(24)的2號出口②相連接，出口③接二氧化碳低溫級油分離器(24)的2號進口②；所述二氧化碳低溫級油分離器(24)有1個進口③、1號出口①和2號出口②；所述二氧化碳低溫級油分離器(24)的進氣口③接二氧化碳低溫級壓縮機(22)的排氣口③，1號出口①分別通過冷媒截止閥三(17)和冷媒截止閥四(31)與二氧化碳翅片管換熱器二(30)和二氧化碳管殼式換熱器二(32)相連接，2號出口②通過閥門二(23)相連接；所述二氧化碳管殼式換熱器二(32)有1個冷媒進口①、1個冷媒出口②、一個水進口③和1個水出口④；所述二氧化碳管殼式換熱器二(32)的冷媒進口①接冷媒截止閥四(31)的出口，冷媒出口②接二氧化碳低溫級氣液分離器(21)的進口，殼側水的進口③接水泵二(34)的出口，水的出口④接流量計四(33)的進口；所述二氧化碳蒸發冷凝器(18)低溫級循環工質的出口④接流量計三(19)的進口；所述流量計三(19)的出口接二氧化碳干燥過濾器(20)的進口；所述二氧化碳干燥過濾器的出口接電磁閥二(25)的進口；所述電磁閥二(25)的出口接節流閥二(26)進口，節流閥二(26)的出口冷媒截止閥三(27)的進口；所述冷媒截止閥三(27)的出口接二氧化碳翅片管換熱器二(30)的進口；所述二氧化碳翅片管換熱器二(30)的出口接低溫級二氧化碳氣液分離器(21)的進氣口；所述水泵一(9)的出口接二氧化碳管殼式換熱器一(6)殼側的進水口③；所述二氧化碳管殼式換熱器一(6)殼側的出水口④接流量計二(10)的進口；所述流量計二(10)的出口接第一保溫水箱(11)的進水口；所述第一保溫...
【技術特征摘要】
1.一種多功能復疊式跨臨界二氧化碳制冷/熱泵綜合實驗臺，其特征在于，所述綜合實驗臺由高溫級循環系統和低溫級循環系統組成；高溫級循環系統包括：單式空調機一(1)、電加熱器一(2)、二氧化碳翅片管換熱器一(3)、冷媒截止閥一(4)、流量計一(5)、二氧化碳管殼式換熱器一(6)、冷媒截止閥二(7)、二氧化碳干燥過濾器一(8)、水泵一(9)、流量計二(10)第一保溫水箱(11)、電磁閥一(12)、節流閥一(13)、二氧化碳高溫級氣液分離器(14)、二氧化碳高溫級壓縮機(15)、二氧化碳高溫級油分離器(16)、閥門一(17)和二氧化碳蒸發冷凝器(18)；所述二氧化碳高溫級壓縮機(15)有1個出口③、1號進口①和2號進口②；所述二氧化碳高溫級壓縮機(15)的1號進口①接二氧化碳高溫級氣液分離器(14)的排氣口，2號進口②通過閥門一(17)與二氧化碳高溫級油分離器(16)的2號出口②相連接，出口③接二氧化碳高溫級油分離器(16)的進氣口；所述二氧化碳高溫級油分離器(16)有1個進口③、1號出口①和2號出口②；所述二氧化碳高溫級油分離器(16)的進口③接二氧化碳高溫級壓縮機(15)的排氣口③，1號出口①分別通過冷媒截止閥一(4)和冷媒截止閥二(7)與二氧化碳翅片管換熱器一(3)和二氧化碳管殼式換熱器一(6)的冷媒進口①相連接，2號出口②通過閥門一(17)與二氧化碳高溫級壓縮機(15)的2號進口②相連接；所述二氧化碳管殼式換熱器一(6)有1個冷媒進口①、1個冷媒出口②、一個冷卻水進口③和1個冷卻水出口④；所述二氧化碳管殼式換熱器一(6)的冷媒進口①接冷媒截止閥二(7)的出口，冷媒出口②接流量計一(5)的進口，殼側冷卻水的進口③接水泵一(9)的出口，冷卻水的出口④接流量計二的進口；所述冷媒截止閥一(4)的出口接二氧化碳翅片管換熱器一(3)的進口；所述二氧化碳翅片管換熱器一(3)的出口接流量計一(5)的進口；所述流量計一(5)的出口接二氧化碳干燥過濾器一(8)的進口；所述二氧化碳干燥過濾器一(8)的出口接電磁閥一(12)的進口；所述電磁閥一(12)的的出口接節流閥一(13)的進口；所述節流閥一(13)的出口接二氧化碳蒸發冷凝器(18)的高溫級循環的工質的進口①；所述二氧化碳蒸發冷凝器(18)的高溫級循環的工質的出口②接高溫級二氧化碳氣液分離器(14)的進口；所述高溫級二氧化碳氣液分離器(14)的出口接高溫級二氧化碳壓縮機(15)的1號進口①；所述低溫級循環系統包括：流量計三(19)、二氧化碳干燥過濾器二(20)、二氧化碳低溫級氣液分離器(21)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫志利，臧潤清，劉圣春，郭江河，
申請(專利權)人：天津商業大學，
類型：發明
國別省市：天津;12
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