自动复叠制冷技术的应用研究

发明人： 程有凯

一、自动复叠制冷技术的优势

目前。国家把节能减排作为大政方针来执行。节能减排已经成为国策。自动复叠制冷技术经过国内不少专家学者多年研究，现在已经成为一项制冷行业节能减排的优异技术。特别是在-60℃以下替代现有的两级压缩系统可以达到理想的节能效果。

1.自动复叠制冷可以大大减小压缩机的输气量

两级压缩在-60℃以下蒸发温度工作时，蒸发压力很低，压缩机的输汽系数接近极限状态，耗能大，效率低，与自动复叠式相比，在相同的制冷负荷情况下，活塞式两级压缩压缩机的输汽量要比自动复叠式大4倍左右，压缩机体积大，能效比低，经济性很差。

现有的速冻装置大多采用活塞式两级压缩氨制冷为主。在-55℃制冷时，氨压缩机的吸气压力只有0.03Mpa(0.3bar).压缩机在很大的负压下工作。活塞压缩机效率低，制冷系数低、系统经常因为吸入过多的空气而无法正常工作。采用螺杆机比活塞机在效率上有一定改善。但是单级螺杆的压力比很高也影响了效率。如在-55℃蒸发，30℃冷凝的氨系统压力比将达到39以上。

   图1 .压力比与输气系数关系

采用自动复叠制冷技术要比两级活塞式及螺杆式都优越。有吸气为正压力，压力比不大（不大于10）输气系数高，所需压缩机的输气量小等优点。

以每小时速冻1000kg的速冻机为例。需要配备174kw的制冷量，蒸发温度要求-55℃，当冷凝温度为30℃时进行循环的热力计算，并结合有关资料数据列在表中。    

 自动复叠制冷与其他形式的比较

类型 所需输气量（m3/h） 轴功率（kw） 吸气压力（bar） 能效比 采用自动复叠可节能（%）

两级活塞式（氨） 3600 187 0.3 0.93 40.6

螺杆压缩式（氨） 3515 184 0.3 0.95 38

两级螺杆压缩式（氨） 2000 166.5 0.3 1.05 33

自动复叠（R134a/R23） 1209 111 ›1 1.57 0

由表可见，当采用自动复叠制冷时，输气量只需要活塞式两级压缩的三分之一左右及螺杆式的二分之一左右。可以明显降低制冷设备的费用为企业节省设备投资。

2. 自动复叠制冷可以大大减小压缩机的消耗功率节能效果显著

由表中可见，当采用自动复叠制冷时，低温速冻装置可分别比两级压缩活塞式氨系统节能40﹪左右；比氨螺杆压缩系统节能38﹪左右；比两级压缩的螺杆机组节能33﹪左右。

   3.自动复叠制冷温度可以更低

    由于自动复叠制冷系统工作时，排气压力不高，压力比不大，蒸发压力在大气压力以上。更适合在：-50～-70℃蒸发制冷。更低的食品速冻温度有利于提高冻品质量，加快冻结速度，对提高速冻食品质量是不可缺少的。

二、自动复叠制冷技术的应用理论研究

 混合制冷剂无需固定配比的自动复叠制冷技术的创新意义

(发明专利：ZL200610045838.8)

（1）理论意义：打破了混合制冷剂必须按固定配比充注的原有理论，创立了新理论。丰富了对自动复叠制冷循环的学术研究的理论，有利于理论研究的深入。

（2）实际应用意义

由于大中型系统运行中泄漏不可避免，一旦发生泄漏会使制冷剂配比发生变化，按原有理论，由于配比改变从而导致系统无法正常的工作。因此能否打破固定配比充注是影响在大中型制冷系统中应用的关键。新理论使该技术可以很方便的在大中型系统中推广应用。

三、混合制冷剂无需固定配比的自动复叠制冷技术

1.可不受制冷剂配比影响的自行复叠制冷循环

    我们对自动复叠式制冷循环进行大量的研究，为了证明不用固定配比的理论，设计制作了一台小型自行复叠制冷试验装置。该机组的试验证明了理论的正确。在此基础上，为了更贴近实际应用，又制作了试验样机并进行了大量试验，取得大量技术数据。对系统与设备进行试验与改进，为该技术的实际推广应用打下坚实基础。

图 ：自动复叠制冷试验样机

2. 该自动复叠式制冷技术的主要特点

1、技术创新

（1）采用了自动泄压阀，使压缩机开机后超过泄压调定压力时，自动打开泄压，防止压缩机排气压力过高。（在不加泄压阀时开机后排气压力可上升到3Mpa以上）。而且使分凝器可以正常工作，使机组的降温过程大大缩短，经本项目试验可在5～10分钟内使排气压力降到正常工作范围内机组可以正常降温工作。（专利：201220271495.8）

（2）分凝器采用强化传热和排除不凝性气体影响的措施。本技术采用了排除不凝性气体影响的方法，达到了理想的传热效果。

（3）采用了特殊的自动膨胀阀给蒸发冷凝器和蒸发器供液，在混合制冷剂分别提纯后仍有少量融合而改变蒸发温度时也可以准确供给液体。（发明专利201210139620.4）。

最大的创新是混合制冷剂不用固定配比的理论，使自动复叠制冷技术可以很方便的在大中型制冷系统中实际推广应用。

2、应用创新

首次把自动复叠制冷新技术用于食品速冻装置，首先开发出自动复叠制冷速冻装置。（专利：2012202024960.7）该应用开创了自动复叠制冷新技术在大中型制冷装置中应用先例，并可以推动该节能技术在更多制冷领域实际应用，以及高温热泵的研究开发。

四、自动复叠制冷技术的应用前景

1.应用该技术的节能优势

该技术首先在食品速冻中进行应用。就可以看到显著的节能优势。据中商情报网统计：我国2010年全国速冻水产品484.51万吨，2011年速冻水产品609.39万吨，增长25.8﹪。2011年速冻米面食品346万吨，增长27.14﹪。（肉类与水果没有计算在内）。

  如果全部用自动复叠制冷技术替代目前以氨两级压缩为主的系统，按表中数据打折保守的节能20﹪计算可以节省电力：每吨节电22.2度，每年可以节约电力21209.6万度。还可以给冷冻企业至少节省16967.68万元电费。

2.设备生产厂的市场优势                                                                                        

    生产自动复叠制冷速冻装置的生产企业可以获得巨大的经济效益。以每年25﹪以上的设备新增和20﹪速冻设备更新，全国每年大约有1300套速冻设备的需求。按每套90万元计算，企业有117000万元的产值（即11.7亿元）。由于技术设备节能优势和装置成本不高，企业可以很快占领市场并获得可观的利润。

3.广阔的发展空间

该技术在食品速冻方面推广应用只是该技术应用的开始。还有广阔的扩展应用空间。可以研究开发在化工、煤炭、建筑等低温应用。还可以研究开发工业用高温热泵等。

  在节能减排的大背景下，自动复叠制冷技术将在制冷各领域有广阔的应用前景。为节能减排做出卓越贡献。

    愿技术转让、合作开发。