專利名稱：替代制冷機(jī)節(jié)流元件的兩相流噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種噴射器，尤其是一種噴射器進(jìn)口的主流流體為液態(tài)制冷劑，制冷量可以調(diào)節(jié)的，用來替代制冷機(jī)節(jié)流元件的兩相流噴射器，屬于制冷
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的制冷機(jī)大都由四大件組成壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器，氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝器冷凝成高壓高溫的液體，然后經(jīng)膨脹閥節(jié)流膨脹后成為低溫低壓的兩相流體，再進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，吸收蒸發(fā)器外側(cè)流體的熱量汽化后再進(jìn)入壓縮機(jī)，從而完成一個循環(huán)，在制冷劑的循環(huán)過程中，制冷劑從冷凝器出口的液體狀態(tài)通過膨脹閥的節(jié)流變成兩相流體的過程是一個等焓過程，部分有用功被節(jié)流損失掉了，從而影響了制冷機(jī)效率的提高。隨著人們生活水平的提高，制冷空調(diào)等領(lǐng)域的用電占能源消耗大的比例越來越大，隨著能源形勢的日漸緊張，提高制冷系統(tǒng)的效率是當(dāng)務(wù)之急。利用噴射器代替節(jié)流元件對制冷系統(tǒng)的節(jié)流損失進(jìn)行回收是提高制冷系統(tǒng)效率的有效途徑，已有技術(shù)中，早在1966年，美國的C.A.Kemper申請了專利號為US 3277660的噴射制冷循環(huán)的專利，但由于當(dāng)時對兩相流噴射器理論上研究的不足，實(shí)際裝置并沒有達(dá)到理想效果。隨著技術(shù)的發(fā)展，兩相流噴射器理論日漸完善，噴射制冷循環(huán)又被重新提到制冷裝置的制造領(lǐng)域中；公開號為CN160823A，發(fā)明名稱為噴射器的發(fā)明專利，是一種用于噴射制冷循環(huán)的制冷系統(tǒng)中的噴射器，該發(fā)明與常規(guī)熱驅(qū)動的蒸汽噴射制冷系統(tǒng)的噴射器結(jié)構(gòu)基本相同，由超音速噴嘴、引射腔、混合室和擴(kuò)散室組成，噴嘴為先縮后擴(kuò)形噴嘴，混合室為等面積圓柱形，擴(kuò)散室為圓臺形，該專利的摘要自述為“噴嘴(41)用燒結(jié)金屬制成，而壓力增加部分(混合部分(42)和擴(kuò)散器(43))通過可塑成形一個金屬導(dǎo)管制造，因此，噴嘴(41)可以在很短的時間內(nèi)制造同時保持高加工精度，從而，噴射器(40)的制造成本降低”。由于噴射器進(jìn)口主流流體為液態(tài)制冷劑，在噴嘴內(nèi)的膨脹過程中會出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)流現(xiàn)象，降低噴嘴的效率，該發(fā)明未對亞穩(wěn)態(tài)流采取消除措施，且該發(fā)明的混合室為圓柱形，擴(kuò)壓室為圓臺形，在制冷劑的混合和擴(kuò)壓過程中易產(chǎn)生激波，降低了噴射器的效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種制冷量可以調(diào)節(jié)的兩相流噴射器，替代膨脹閥用于壓縮/噴射混合制冷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制冷裝置效率的提高。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明包括步進(jìn)電機(jī)、密封螺母、密封填料、調(diào)節(jié)閥桿、調(diào)節(jié)閥體、噴嘴、引射流體進(jìn)口接頭、噴射器殼體、吸氣腔、混合室、擴(kuò)壓室、混合流體出口接頭、主流流體進(jìn)口接頭。調(diào)節(jié)閥桿的一端與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接，另一端做成錐形，穿過密封螺母和密封填料后伸入調(diào)節(jié)閥體內(nèi)，調(diào)節(jié)閥桿的中部與調(diào)節(jié)閥體接觸部分螺紋連接，主流流體進(jìn)口接頭與調(diào)節(jié)閥體制成一體，噴嘴的進(jìn)口與調(diào)節(jié)閥體的出口螺紋連接，噴嘴的進(jìn)口端開有節(jié)流孔，調(diào)節(jié)閥桿的錐形部分伸入噴嘴的節(jié)流孔內(nèi)，通過控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，調(diào)整調(diào)節(jié)閥桿的端部錐形體的位置，以決定節(jié)流孔的開度，噴嘴與噴射器殼體螺紋連接，吸氣腔、混合室、擴(kuò)壓室、混合流體出口接頭均包容在噴射器殼體內(nèi)組成一體，吸氣腔的出口即是混合室的入口，混合室的出口即是擴(kuò)壓室的入口，擴(kuò)壓室的出口即是混合流體出口接頭的入口，引射流體進(jìn)口接頭與噴射器殼體制成一體，并與吸氣腔相通，吸氣腔進(jìn)口段呈圓柱形，出口段呈漸縮形，混合室呈漸縮圓臺形，擴(kuò)壓室為漸擴(kuò)喇叭形，噴嘴伸入吸氣腔內(nèi)直至吸氣腔的出口處，噴嘴進(jìn)口段腔體在節(jié)流孔后先突擴(kuò)后突縮，中段腔體呈圓柱形，伸入到吸氣腔內(nèi)部分呈漸縮漸擴(kuò)形。主流流體進(jìn)口接頭、引射流體進(jìn)口接頭、混合流體出口接頭分別與制冷系統(tǒng)中冷凝器的出口、蒸發(fā)器出口、汽液分離器的進(jìn)口連接，噴嘴節(jié)流孔的直徑大于普通節(jié)流孔板，噴嘴在節(jié)流孔后的一段直徑突然擴(kuò)大，目的是使從冷凝器來的過冷液體制冷劑在經(jīng)過節(jié)流孔后產(chǎn)生氣泡，而此后的流道直徑又突縮，使產(chǎn)生的氣泡破碎，氣泡的直徑變小，從而減輕亞穩(wěn)態(tài)流現(xiàn)象；制冷劑在噴嘴的先漸縮后漸擴(kuò)的流道內(nèi)，被不斷加速，壓力不斷降低，在出口處通常超過音速，使吸氣腔內(nèi)的壓力降低，從蒸發(fā)器來的氣態(tài)制冷劑被引射進(jìn)吸氣腔，然后進(jìn)入混合室與冷凝器來的主流流體混合后進(jìn)入擴(kuò)壓室進(jìn)行擴(kuò)壓，壓力逐漸升高，最后流出噴射器殼體；本發(fā)明的混合室做成漸縮圓臺形，主流流體和引射流體的混合為近似等壓混合，擴(kuò)壓室是根據(jù)等動量變化率理論進(jìn)行設(shè)計(jì)的漸擴(kuò)喇叭形腔體，可以提高噴射器的效率。本發(fā)明的噴射器可根據(jù)制冷系統(tǒng)的負(fù)荷變化進(jìn)行制冷量調(diào)節(jié)，制冷量的調(diào)節(jié)是通過控制步進(jìn)電機(jī)帶動調(diào)節(jié)閥桿調(diào)整節(jié)流孔的過流面積來實(shí)現(xiàn)的。
此兩相流噴射器可用于各種常用的制冷劑，如R134a、R404A、R22，以及二氧化碳等，用來提高制冷循環(huán)的效率。
本發(fā)明的有益效果是，該兩相流噴射器運(yùn)動部件少，可以回收制冷系統(tǒng)的節(jié)流損失，提高制冷系統(tǒng)的效率，在制冷工況下，采用本發(fā)明的兩相流噴射器的壓縮/噴射混合制冷系統(tǒng)可以比傳統(tǒng)的膨脹閥節(jié)流的制冷系統(tǒng)效率提高約5％～20％，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1本發(fā)明兩相流噴射器結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括步進(jìn)電機(jī)1、密封螺母2、密封填料3、調(diào)節(jié)閥桿4、調(diào)節(jié)閥體5、噴嘴6、引射流體進(jìn)口接頭7、噴射器殼體8、吸氣腔9、混合室10、擴(kuò)壓室11、混合流體出口接頭12、主流流體進(jìn)口接頭13。調(diào)節(jié)閥桿4的一端與步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸連接，另一端做成錐形，穿過密封螺母2和密封填料3后伸入調(diào)節(jié)閥體5內(nèi)，調(diào)節(jié)閥桿4的中部與調(diào)節(jié)閥體5接觸部分螺紋連接，主流流體進(jìn)口接頭13與調(diào)節(jié)閥體5制成一體，噴嘴6的進(jìn)口與調(diào)節(jié)閥體5的出口螺紋連接，噴嘴6的進(jìn)口端開有節(jié)流孔，調(diào)節(jié)閥桿4的錐形部分伸入噴嘴6的節(jié)流孔內(nèi)，通過控制步進(jìn)電機(jī)1的轉(zhuǎn)動，調(diào)整調(diào)節(jié)閥桿4的端部錐形體的位置，以決定節(jié)流孔的開度，噴嘴6與噴射器殼體8螺紋連接，吸氣腔9、混合室10、擴(kuò)壓室11、混合流體出口接頭12均包容在噴射器殼體8內(nèi)組成一體，吸氣腔9的出口即是混合室10的入口，混合室10的出口即是擴(kuò)壓室11的入口，擴(kuò)壓室11的出口即是混合流體出口接頭12的入口，引射流體進(jìn)口接頭7與噴射器殼體8制成一體，并與吸氣腔9相通，吸氣腔9進(jìn)口段呈圓柱形，出口段呈漸縮形，混合室10呈漸縮圓臺形，擴(kuò)壓室11為漸擴(kuò)喇叭形，噴嘴6伸入吸氣腔9內(nèi)直至吸氣腔9的出口處，噴嘴6進(jìn)口段腔體在節(jié)流孔后先突擴(kuò)后突縮，中段腔體呈圓柱形，伸入到吸氣腔9內(nèi)的腔體呈漸縮漸擴(kuò)形。主流流體進(jìn)口接頭13、引射流體進(jìn)口接頭7、混合流體出口接頭12分別與制冷系統(tǒng)中冷凝器的出口、蒸發(fā)器出口、汽液分離器的進(jìn)口連接。
噴嘴6節(jié)流孔的直徑大于普通節(jié)流孔板，節(jié)流孔后的一段直徑突然擴(kuò)大，目的是使從冷凝器來的過冷液體制冷劑在經(jīng)過節(jié)流孔后產(chǎn)生氣泡，而此后的流道直徑又突縮，使產(chǎn)生的氣泡破碎，氣泡的直徑變小，從而減輕亞穩(wěn)態(tài)流現(xiàn)象；制冷劑在噴嘴的先漸縮后漸擴(kuò)的流道內(nèi)，被不斷加速，壓力不斷降低，在出口處通常超過音速，使吸氣腔9內(nèi)的壓力降低，從蒸發(fā)器來的氣態(tài)制冷劑被引射進(jìn)吸氣腔9，然后進(jìn)入混合室10與冷凝器來的主流流體混合后進(jìn)入擴(kuò)壓室11進(jìn)行擴(kuò)壓，壓力逐漸升高，最后流出噴射器殼體8；本發(fā)明的混合室10做成漸縮圓臺形，主流流體和引射流體的混合為近似等壓混合，擴(kuò)壓室11是根據(jù)等動量變化率理論進(jìn)行設(shè)計(jì)的漸擴(kuò)喇叭形腔體，可以提高噴射器的效率。本發(fā)明的噴射器可根據(jù)制冷系統(tǒng)的負(fù)荷變化進(jìn)行制冷量調(diào)節(jié)，制冷量的調(diào)節(jié)是通過控制步進(jìn)電機(jī)1帶動調(diào)節(jié)閥桿4調(diào)整節(jié)流孔的過流面積來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的兩相流噴射器的制作材料可以采用銅、鋼等。
權(quán)利要求
1.一種替代制冷機(jī)節(jié)流元件的兩相流噴射器，包括步進(jìn)電機(jī)(1)、密封螺母(2)、密封填料(3)、調(diào)節(jié)閥桿(4)、調(diào)節(jié)閥體(5)、噴嘴(6)、引射流體進(jìn)口接頭(7)、噴射器殼體(8)、吸氣腔(9)、混合室(10)、擴(kuò)壓室(11)、混合流體出口接頭(12)、主流流體進(jìn)口接頭(13)。調(diào)節(jié)閥桿(4)的一端與步進(jìn)電機(jī)(1)的輸出軸連接，另一端做成錐形，穿過密封螺母(2)和密封填料(3)后伸入調(diào)節(jié)閥體(5)內(nèi)，調(diào)節(jié)閥桿(4)的中部與調(diào)節(jié)閥體(5)接觸部分螺紋連接，主流流體進(jìn)口接頭(13)與調(diào)節(jié)閥體(5)制成一體，噴嘴(6)的進(jìn)口與調(diào)節(jié)閥體(5)的出口螺紋連接，噴嘴(6)的進(jìn)口端開有節(jié)流孔，調(diào)節(jié)閥桿(4)的錐形部分伸入噴嘴(6)的節(jié)流孔內(nèi)，噴嘴(6)與噴射器殼體(8)螺紋連接，吸氣腔(9)、混合室(10)、擴(kuò)壓室(11)、混合流體出口接頭(12)均包容在噴射器殼體(8)內(nèi)組成一體，引射流體進(jìn)口接頭(7)與噴射器殼體(8)制成一體，并與吸氣腔(9)相通，吸氣腔(9)進(jìn)口段呈圓柱形，出口段呈漸縮形，混合室(10)呈漸縮圓臺形，擴(kuò)壓室(11)為漸擴(kuò)喇叭形，噴嘴(6)伸入吸氣腔(9)內(nèi)直至吸氣腔(9)的出口處，噴嘴(6)進(jìn)口段腔體在節(jié)流孔后先突擴(kuò)后突縮，中段腔體呈圓柱形，伸入到吸氣腔(9)內(nèi)的腔體呈漸縮漸擴(kuò)形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代制冷機(jī)節(jié)流元件的兩相流噴射器，其特征是通過控制步進(jìn)電機(jī)1的轉(zhuǎn)動，調(diào)整調(diào)節(jié)閥桿(4)的端部錐形體的位置，以決定節(jié)流孔的開度，調(diào)節(jié)噴射器的制冷量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代制冷機(jī)節(jié)流元件的兩相流噴射器，其特征是所述的混合室(10)內(nèi)主流流體和引射流體的混合為近似等壓混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代制冷機(jī)節(jié)流元件的兩相流噴射器，其特征是所述的擴(kuò)壓室(11)的喇叭形腔體是根據(jù)等動量變化率理論設(shè)計(jì)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代制冷機(jī)節(jié)流元件的兩相流噴射器，其特征是吸氣腔(9)的出口即是混合室(10)的入口，混合室(10)的出口即是擴(kuò)壓室(11)的入口，擴(kuò)壓室(11)的出口即是混合流體出口接頭(12)的入口，主流流體進(jìn)口接頭(13)、引射流體進(jìn)口接頭(7)、混合流體出口接頭(12)分別與制冷系統(tǒng)中冷凝器的出口、蒸發(fā)器出口、汽液分離器的進(jìn)口連接。
全文摘要
替代制冷機(jī)節(jié)流元件的兩相流噴射器，屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域，包括步進(jìn)電機(jī)、密封螺母、密封填料、調(diào)節(jié)閥桿、調(diào)節(jié)閥體、噴嘴、噴射器殼體、引射流體接頭、吸氣腔、混合室、擴(kuò)壓室、混合流體接頭。制冷劑在噴嘴內(nèi)不斷加速，壓力降低，使吸氣腔內(nèi)的壓力降低，從蒸發(fā)器來的氣態(tài)制冷劑被引射進(jìn)吸氣腔，進(jìn)入混合室與冷凝器來的主流流體混合，進(jìn)擴(kuò)壓室擴(kuò)壓，流出噴射器殼體；主流流體和引射流體的混合為近似等壓混合，擴(kuò)壓室根據(jù)等動量變化率理論設(shè)計(jì)，可提高噴射器的效率。該兩相流噴射器運(yùn)動部件少，可以回收制冷系統(tǒng)的節(jié)流損失，提高制冷系統(tǒng)的效率，在制冷工況下，采用本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的效率可提高約5％～20％，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號B05B7/04GK1776324SQ20051011102
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月1日
發(fā)明者劉敬輝, 陳江平, 陳芝久 申請人:上海交通大學(xué)