一種閉式空氣制冷機的制作方法

本發明涉及制冷領域，主要涉及一種閉式空氣制冷機，是專門以空氣作為制冷介質的制冷系統，更具體的說，是涉及一種壓縮機和膨脹機一體的閉式空氣制冷機。

背景技術：
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隨著CFC制冷劑的被替代，HCFC制冷劑的被限制、替代以及HFC制冷劑的溫室效應，低溫制冷行業正在開發研究新的天然制冷劑。以空氣為制冷劑的制冷機，無論從保護臭氧層或者從延緩全球氣候變暖來說都是理想的制冷機。

空氣作為一種環保且極易得到的氣體，將它作為制冷劑代替傳統制冷劑具有極大的潛力。但是，空氣的臨界溫度非常低（-140.75℃），在空氣調節和冷凍冷藏溫度領域內空氣制冷機沒有相變，只能利用顯熱。但其在低溫冷凍冷藏領域有一定優勢，又因空氣制冷機無毒、不燃、低壓，ODP和GWP都為零，對環境友好，在一些特殊領域得到了廣泛應用，目前主要應用于飛機空調系統、列車空調、環境實驗室、石油化工加工、食物保鮮及快速冷凍等領域。

為了提高空氣制冷系統中的效率，需要提供相應措施，比如回收膨脹功，設置回冷器，以提高熱效率。在現有的制冷系統中，壓縮機和膨脹機往往是分開的，制冷機通過膨脹機產生的膨脹功只能白白浪費，若將此部分膨脹功回收，作為壓縮機的動能使用，勢必增加整個系統的效率。

技術實現要素：
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本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種閉式空氣制冷機，其采用膨脹功回收的方法和通過在系統中加入回冷器來提高整個系統的效率，從而達到節省制冷系統消耗電能，提高整個系統的效率。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種閉式空氣制冷機，其特征在于：包括有通過管道相互連通的離心風機、膨脹功回收裝置、回冷器、用冷單位，所述膨脹功回收裝置包括有離心壓縮機和透平膨脹機，所述離心風機出口與所述離心壓縮機入口通過管道相連，所述離心壓縮機出口與所述回冷器熱端入口通過管道相連，所述回冷器熱端出口與所述透平膨脹機入口通過管道相連，所述透平膨脹機出口與所述用冷單位入口通過管道相連，所述用冷單位出口與所述回冷器冷端入口通過管道相連，所述回冷器冷端出口與所述離心風機入口通過管道相連。

所述的透平膨脹機的出口處連接有消音器。

所述的連接軸通過支座支撐。

所述的離心壓縮機和透平膨脹機之間通過連接軸同步傳動連接，通過回收膨脹功作為該離心壓縮機的動能達到膨脹功回收的作用。

所述的回冷器為雙通道，其中冷端入口接入用冷裝置回氣，經換熱后，冷端出口接到離心風機入口處；熱端入口與膨脹功回收裝置的離心壓縮機出口相連，出口與膨脹功回收裝置的透平膨脹機入口相連。

其原理是：沒有外部空氣進入系統內，是一個與外界隔開的閉式結構，所示膨脹功回收裝置是將透平膨脹機的制動風機改造成離心壓縮機作為第二級壓縮機應用在系統中，該改造后的離心壓縮機與膨脹機直接通過連桿相連，該膨脹功回收裝置通過回收膨脹功作為該離心壓縮機的動能，從而達到膨脹功回收的作用。

本發明的優點是：

1.本空氣制冷機中，作為第二級壓縮機的離心壓縮機與透平膨脹機直接用連接軸相連，第二級壓縮機實質就是此透平膨脹機的制動風機。當氣體進入透平膨脹機對此裝置做工，獲得的膨脹功直接由它們之間的連桿傳導到離心壓縮機，將這部分膨脹功作為第二級壓縮機的動能，從而達到節能的目的，提高整機效率。

2.由于本系統使用空氣作為其制冷劑，免去了傳統制冷機所必須的蒸發器。所以本制冷系統最主要的設備只有離心風機、膨脹功回收裝置和回冷器。所以本系統結構簡單，節省了安裝本系統的初期投資，同時易于維修，并且由于省去了蒸發器，也不需要加強換熱的風扇等裝置，從而節省了電能。

3.由于本系統的壓縮比較低，作為第一級壓縮機的離心風機所需要做的功較少，相對于傳統制冷機較高的壓縮比，節省了能量的投入。

4.本系統加入了回冷器，通過將用冷單位出氣與壓縮機出氣進行熱交換，提高了壓縮機入口溫度，降低了透平膨脹機入口溫度，從而提高了整機的熱效率。

附圖說明：

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式：

參見附圖。

一種閉式空氣制冷機，包括有離心風機1、膨脹功回收裝置2、回冷器3、用冷單位4、消音器5，其中膨脹功回收裝置2包括離心壓縮機21、透平膨脹機22和它們之間相連的連接軸23、支座24，所述離心風機出口與所述離心壓縮機21入口相連，所述離心壓縮機21出口與所述回冷器3熱端入口相連，所述回冷器3熱端出口與所述透平膨脹機22入口相連，所述透平膨脹機22出口與所述用冷單位4入口相連，所述用冷單位4出口與所述回冷器3冷端入口相連，所述回冷器3冷端出口與所述離心風機1入口相連。所述離心壓縮機21與透平膨脹機22通過連接軸23相連。

所述的透平膨脹機22出口和消音器5相連。

所述的離心壓縮機21和透平膨脹機22之間的軸通過支座24固定。

工作時：空氣先通過離心風機1進行增壓，而后進入離心壓縮機21再次增壓，之后進入回冷器3與用冷單位的低溫回氣進行熱交換從而降低溫度，然后進入透平膨脹機22氣體在膨脹機中等熵膨脹，所獲得膨脹功通過連接軸23傳導給離心壓縮機21作為其壓縮能量。通過透平膨脹機22的低溫氣體送入用冷單位4。低溫氣體在用冷單位4中吸收熱量之后再次進入到制冷系統中，雖然氣體在用冷單位吸收了一定熱量，但總的來說還是屬于溫度較低的氣體，之后進入回冷器3的冷端，與第二級壓縮機的高溫出氣進行熱交換，提高自身溫度，然后進入離心風機1。這樣就完成了一次循環。

本發明的制冷系統將透平膨脹機22與離心壓縮機21用同一個軸相連，使得氣體經過膨脹機所產生的膨脹功得以回收利用，作為離心壓縮機的輸入功來使用。使得此系統相比于傳統系統在獲得相同壓力的空氣條件下，所需要投入的功更少。而回冷器的作用是提高了離心風機1的入口溫度，同時降低了透平膨脹機22的入口溫度，使得整個系統相比較于傳統制冷機有著更高的熱效率，并且更加節省電能。