技術領域

本發明涉及一種超臨界空氣制冷除濕的系統和方法。

背景技術

2011年8月，蔡玉飛、蔣彥龍等在南京航空航天大學學報中刊登的《開放式二氧化碳制冷性能》論文中，對開放式二氧化碳制冷性能進行了綜合分析，如果將其應用于硐室中，雖然能夠達到制冷的目的，但是需另外設置空氣供給系統，并且需要較大的二氧化碳存儲量，管路和儲罐也需做好嚴格的密封工作。當今在硐室制冷中較為普遍的制冷技術是防爆壓縮制冷空調系統，這種系統是對普通民用空調系統進行的特殊防爆處理，需要在硐室內存儲相應容量的蓄電池，在硐室壁上開孔，而且無法解決室內人員對新空氣的要求，冷凝熱的排出也比較困難。因此在硐室這種相對密閉的空間中對制冷系統具有以下幾點要求：不需電力供應、排熱量少、系統結構簡單。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種結構簡單、安全可靠，適用于礦山避難硐室的制冷除濕系統，以及實現的方法。

發明的技術方案如下：

一種適用于礦山避難硐室的制冷除濕系統，所述系統包括空氣儲罐，膨脹機，減壓閥，溫度傳感器，引射器，板式換熱器及凝水管，其特征在于：

所述空氣儲罐中存儲有常溫高壓的空氣，并輸送至膨脹機；

所述膨脹機將空氣進行等熵膨脹后，經過減壓閥節流至較低壓力，再輸出至引射器；

所述引射器對節流減壓后的空氣和室內回風進行引射混合，使送風速度和溫度滿足人員要求；

所述引射混合后的空氣進入板式換熱器與室內回風進行換熱，使得送風溫度達到空調需求，并且使得回風達到露點以下，從而產生凝水，達到除濕效果；

所述凝水通過凝水管排到硐室以外。

進一步的，所述系統還包括進一步包括：溫度傳感器，所述溫度傳感器安裝在硐室內；溫控電磁閥，所述溫控電磁閥安裝在空氣儲罐后、膨脹機前，并根據溫度傳感器檢測的硐室內溫度控制電磁閥的開閉，實時調控硐室內溫度；所述溫控電磁閥處設置旁通管路，管路上設置球閥，在溫控電磁閥因故障關閉時，通過調節球閥，對硐室內溫度進行控制，提高系統的安全可靠性。在儲罐后、膨脹機前設置受硐室內溫度控制開度的電磁閥，根據硐室內人數及硐室壁傳熱量實時進行調控，保證室內溫度在正常范圍之內。同時在電磁閥處設置旁通管路，管路上設置球閥，在電磁閥因故障關閉時，通過調節球閥，對硐室內溫度進行控制，提高系統的安全可靠性。

一種利用權利要求1的系統實現礦山避難硐室制冷除濕的方法，其特征在于，所述方法具體步驟如下：

(1)空氣儲罐中存儲的常溫高壓空氣輸送至膨脹機，在膨脹機處實現等熵膨脹、降溫，并對外輸出機械能；

(2)在減壓閥處實現等焓節流，獲得低溫、低焓空氣；

(3)在引射器處將冷空氣與回風混合，以便滿足人體舒適度要求；

(4)在引射器后設板式換熱器使回風結露，起到除濕作用。

本發明的積極效果在于本發明在滿足硐室制冷的條件下，通過將冷空氣引射混合后直接排入硐室內，同時實現了通風換氣的功能。不需電力供應，并且能夠為硐室提供部分動力，使設備的功能集成化，為硐室提供舒適的生存環境。該制冷系統不僅單單應用于避難硐室，在其他無源的密閉空間中都能夠達到制冷通風的目的，具有普遍適用性。

附圖說明

附圖1中所示的點為該制冷系統中空氣的工作狀態點：1點—空氣儲存狀態點，2點—儲罐空氣等熵膨脹后狀態點，3點儲罐空氣等焓節流后狀態點，4點—引射混合后空氣狀態點，5點—回風狀態點，6點—回風經換熱器等壓冷卻后的狀態點，7點送風狀態點；1—2為等熵膨脹過程，2—3為等焓節流過程，3→4←6為引射混合過程，5—6為等壓冷卻過程，4—7為等壓加熱過程。

附圖2中表示了系統結構圖：6為設備艙，7為人員艙，8為空氣儲罐，9為溫控電磁閥，10為球閥，11膨脹機輸出軸，12膨脹機，13減壓閥，14溫度傳感器，15引射器，16板式換熱器，17凝水管。

具體實施方式

該制冷系統中空氣主要通過以下過程實現制冷和除濕的目的：

(1)等熵膨脹—常溫高壓存儲的空氣首先經過膨脹機進行等熵膨脹過程，在這個過程中，空氣的內能轉換為對外所做的功，溫度降低，焓值降低。

空氣存儲狀態點的溫度與硐室內溫度相同，但是具有較高的壓力（臨界壓力以上）。因為作為存儲狀態，壓力越大，密度越大，同樣制冷能力的條件下，所需要的存儲體積則較小，能夠有效減少空氣存儲所占用的體積，但是空氣壓力過高也存在安全隱患。