一種噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，冷凝器出口液態(tài)制冷劑分為兩路，一路液態(tài)制冷劑出口經(jīng)機械泵與噴射器的噴嘴入口相連；噴射器的被引射制冷劑入口與閃蒸器的飽和氣態(tài)制冷劑出口相連；噴射器出口的氣液兩相制冷劑與壓縮機出口的氣態(tài)制冷劑相混合后與冷凝器的入口相連；冷凝器出口的另一路液態(tài)制冷劑經(jīng)過第一節(jié)流機構(gòu)后與閃蒸器的入口相連；閃蒸器出口的制冷劑分為兩路，一路飽和氣態(tài)制冷劑被噴射器所引射；另一路飽和液態(tài)制冷劑與第二節(jié)流機構(gòu)的入口相連；第二節(jié)流機構(gòu)的出口經(jīng)過蒸發(fā)器后與壓縮機的入口相連接；本發(fā)明通過在單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)中增加噴射器和機械泵，能夠提高現(xiàn)有單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)的制冷與制熱性能。
【專利說明】一種噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制冷與熱泵【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于制冷與熱泵裝置的噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸氣壓縮式制冷(熱泵)循環(huán)被廣泛應用于冰箱，空調(diào)及熱泵系統(tǒng)中。它具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊并能快速制冷或制熱等特點。特別是近年來隨著能源需求迅速增長，環(huán)境氣候問題日益突出以及低碳經(jīng)濟的發(fā)展，對蒸氣壓縮式制冷(熱泵)技術(shù)在節(jié)能、環(huán)保等方面提出更高的要求。但在實際應用中，由于現(xiàn)有循環(huán)系統(tǒng)中仍存在較大的熱力學損失，從而造成制冷(熱泵)系統(tǒng)的性能還偏低，因此，幾十年來，學者就如何提高蒸汽壓縮循環(huán)制冷(熱泵)性能的相關(guān)技術(shù)進行不斷的研究。其中利用機械過冷來提高制冷(熱泵)系統(tǒng)性能被認為是一種行之有效的方法。許多研究表明，機械過冷確實可以提高制冷與熱泵裝置的性能。
[0003]目前，在單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)機械過冷的主要方式是采用一個附加的蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，利用該附加系統(tǒng)的制冷作用實現(xiàn)對主系統(tǒng)中來自冷凝器的制冷劑液體進一步過冷。然而，這種方式一方面需要增加輔助壓縮機及其它輔助部件，造成了系統(tǒng)的復雜性，另一方面也會顯著增加制造成本。針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的這些不足，本發(fā)明提出了一種利用噴射器實現(xiàn)單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)機械過冷的新技術(shù)途徑。
[0004]噴射器結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、無運動部件，適于包括兩相流的任何流體下使用，早期主要應用于低品位熱源驅(qū)動的制冷系統(tǒng)中。國內(nèi)外已有研究者提出了將噴射器引入蒸氣壓縮制冷循環(huán)，構(gòu)成壓縮/噴射復合式制冷循環(huán)并應用于制冷與熱泵裝置。許多研究表明，在蒸氣壓縮系統(tǒng)上采用噴射器確實可以提高制冷與熱泵裝置的性能。然而，目前有關(guān)噴射器在蒸氣壓縮系統(tǒng)上的應用，大多數(shù)是利用噴射器回收蒸氣壓縮制冷與熱泵循環(huán)系統(tǒng)節(jié)流過程中的膨脹功，提升壓縮機的吸氣壓力從而降低循環(huán)中壓縮機的功率消耗和提高壓縮機的輸氣量，有效改善制冷(熱泵)循環(huán)系統(tǒng)性能。但在本發(fā)明中，則是利用噴射器與機械泵相結(jié)合的機械過冷的方式對制冷系統(tǒng)的性能進行提升，即噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)。一方面，通過由機械泵與噴射器構(gòu)成的輔助制冷劑回路可以實現(xiàn)對主循環(huán)回路制冷劑的過冷作用，進而增加其制冷能力；另一方面，用于驅(qū)動噴射器的機械泵僅是對輔助回路的制冷劑液體進行加壓，相比于壓縮制冷劑蒸氣的壓縮機而言，它增加的耗功率要小，而且一般也比采用輔助壓縮機的系統(tǒng)還要簡單及成本低廉。因此，本發(fā)明在實現(xiàn)機械過冷的技術(shù)方面具有明顯的優(yōu)勢，這對蒸氣壓縮式制冷(熱泵)裝置的節(jié)能技術(shù)發(fā)展有著積極的推動作用，而且會帶來較好的社會效益和經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，能夠進一步提高現(xiàn)有單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)的制冷與制熱性能。[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，包括冷凝器102，冷凝器102出口的液態(tài)制冷劑分為兩路，一路液態(tài)制冷劑出口經(jīng)過機械泵103與噴射器104的噴嘴入口相連接；噴射器104的被引射制冷劑入口與閃蒸器106的飽和氣態(tài)制冷劑出口相連接；噴射器104出口的氣液兩相制冷劑與壓縮機101出口的過熱氣態(tài)制冷劑相混合后與冷凝器102的入口相連接；冷凝器102出口的另一路液態(tài)制冷劑經(jīng)過第一節(jié)流機構(gòu)105后與閃蒸器106的入口相連接；閃蒸器106出口的制冷劑分為兩路，一路飽和氣態(tài)制冷劑被噴射器104所引射；另一路飽和液態(tài)制冷劑與第二節(jié)流機構(gòu)107的入口相連接；第二節(jié)流機構(gòu)107的出口經(jīng)過蒸發(fā)器108后與壓縮機101的入口相連接。
[0008]所述噴射器104中來自冷凝器102的液態(tài)制冷劑經(jīng)過機械泵103加壓后，其壓力大于從閃蒸器106出來的飽和氣態(tài)制冷劑壓力。
[0009]所述閃蒸器106出口的飽和氣態(tài)制冷劑在噴射器104中被來自于機械泵103出口的高壓液體制冷劑引射，在噴射器104中混合后增壓并與壓縮機101出口的過熱制冷劑混合后進入冷凝器102。
[0010]所述第一節(jié)流機構(gòu)105和第二節(jié)流機構(gòu)107均為膨脹閥。
[0011]相比于常規(guī)的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明通過在單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)中增加噴射器104和機械泵103，利用機械泵驅(qū)動噴射器去引射來自閃蒸器106的制冷劑蒸氣，從而使閃蒸器106中余下的飽和液態(tài)制冷劑比冷凝器出口液體制冷劑具有更低的溫度，即間接地實現(xiàn)了對主循環(huán)回路制冷劑的機械過冷作用，當其進入第二節(jié)流機構(gòu)107進行膨脹后，為蒸發(fā)器提供了更小干度的兩相制冷劑，從而提高了循環(huán)系統(tǒng)的制冷量；另一方面，雖然利用機械泵對來自冷凝器中的部分制冷劑液體進行加壓，會造成循環(huán)系統(tǒng)的總耗功增加，但由于進入機械泵為液體制冷劑，其加壓所需消耗的壓縮功率較小，因此綜合結(jié)果也能在一定程度上有效的提高制冷循環(huán)系統(tǒng)的效率(性能系數(shù))。總之，該系統(tǒng)是一種經(jīng)濟、有效、可行的改善方案，能有效提高單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)性能，促進蒸氣壓縮式制冷與熱泵裝置的節(jié)能技術(shù)發(fā)展。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明制冷循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明制冷循環(huán)系統(tǒng)工作過程的循環(huán)壓-焓圖(P - h圖)。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明是一種噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，一種噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，包括冷凝器102，冷凝器102的出口液態(tài)制冷劑分為兩路，一路液態(tài)制冷劑出口經(jīng)過機械泵103與噴射器104的噴嘴入口相連接；噴射器104的被引射制冷劑入口與閃蒸器106的飽和氣態(tài)制冷劑出口相連接；噴射器104出口的氣液兩相制冷劑與壓縮機101出口的氣態(tài)制冷劑相混合后與冷凝器102的入口相連接；冷凝器102出口的另一路液態(tài)制冷劑經(jīng)過第一節(jié)流機構(gòu)105后與閃蒸器106的入口相連接；閃蒸器106出口的制冷劑分為兩路，一路飽和氣態(tài)制冷劑被噴射器104所引射；另一路飽和液態(tài)制冷劑與第二節(jié)流機構(gòu)107的入口相連接；第二節(jié)流機構(gòu)107的出口經(jīng)過蒸發(fā)器108后與壓縮機101的入口相連接。
[0016]所述噴射器104中來自冷凝器102的液態(tài)制冷劑經(jīng)過機械泵103加壓后，其壓力大于從閃蒸器106出來的飽和氣態(tài)制冷劑壓力。所述閃蒸器106出口的飽和氣態(tài)制冷劑在噴射器104中被來自于機械泵103出口的高壓制冷劑引射，在噴射器104中混合后增壓并與壓縮機101出口的過熱制冷劑混合后進入冷凝器102。通過在單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)中增加噴射器104和機械泵103，利用機械泵驅(qū)動噴射器去引射來自閃蒸器106的制冷劑蒸氣，從而使閃蒸器106中余下的飽和液態(tài)制冷劑比冷凝器出口液體制冷劑具有更低的溫度，即間接地實現(xiàn)了對主循環(huán)回路制冷劑的機械過冷作用，當其進入第二節(jié)流機構(gòu)107進行膨脹后，為蒸發(fā)器提供了更小干度的兩相制冷劑，從而提高了循環(huán)系統(tǒng)的制冷量；另一方面，雖然利用機械泵對來自冷凝器中的部分制冷劑液體進行加壓，會造成循環(huán)系統(tǒng)的總耗功增加，但由于進入機械泵為液體制冷劑，其加壓所需消耗的壓縮功率較小，因此綜合結(jié)果也能在一定程度上有效的提高制冷循環(huán)系統(tǒng)的效率(性能系數(shù))。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述第一節(jié)流機構(gòu)105和第二節(jié)流機構(gòu)107均為膨脹閥。
[0018]如圖2所示為本發(fā)明的單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)工作過程的循環(huán)壓-焓圖(P -h圖)，所示意的系統(tǒng)工作過程為:冷凝器102出口的液態(tài)制冷劑(圖中4點處)分為兩路，一路液態(tài)制冷劑經(jīng)過機械泵103被加壓成高壓過冷制冷劑(圖中9點處)，機械泵103出口的過冷液態(tài)制冷劑作為工作流體進入噴射器104的噴嘴，并經(jīng)噴嘴膨脹后變?yōu)榈蛪焊咚贇庖簝上嗷旌现评鋭?圖中9'點處)，在噴射器104的吸入室進一步引射從閃蒸器106出來的飽和氣態(tài)制冷劑(圖中6點處)，在噴射器104的混合室中混合后(圖中10'點處)再經(jīng)噴射器104的擴壓器增壓后排出(圖中10點處)，與壓縮機101出口的高壓過熱蒸氣(圖中2點處)相混合后(圖中3點處)進入冷凝器102。冷凝器102出口的另一路液態(tài)制冷劑經(jīng)過第一節(jié)流機構(gòu)105被膨脹為兩相制冷劑(圖中5點處)，隨后進入閃蒸器106被分離為飽和液態(tài)(圖中7點處)和飽和氣態(tài)制冷劑(圖中6點處)，飽和氣態(tài)制冷劑被噴射器104所引射(圖中6點處)，飽和液態(tài)制冷劑進入第二節(jié)流機構(gòu)107再次被膨脹成為兩相制冷劑(圖中8點處)后進入蒸發(fā)器108中吸熱蒸發(fā)成為飽和氣態(tài)制冷劑(圖中I點處)，蒸發(fā)器108出口的氣態(tài)制冷劑進入壓縮機101被壓縮為高壓過熱蒸汽，以上完成整個循環(huán)過程。
[0019]本發(fā)明的整個系統(tǒng)循環(huán)工作過程中存在有四個不同的工作壓力，依次是冷凝器102冷凝壓力、機械泵103出口壓力、第一節(jié)流機構(gòu)105出口壓力、蒸發(fā)器108蒸發(fā)壓力。其中冷凝器102冷凝壓力、蒸發(fā)器108蒸發(fā)壓力是由循環(huán)系統(tǒng)的工作工況及使用的制冷劑所決定，這又取決于制冷溫度要求和環(huán)境冷卻介質(zhì)溫度；機械泵103出口壓力和第一節(jié)流機構(gòu)105出口壓力均為設計壓力，其取值可根據(jù)機械泵和噴射器的工作特性以系統(tǒng)實現(xiàn)最大效率情況選取。
【權(quán)利要求】
1.一種噴射器過冷增效的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，包括冷凝器(102)，冷凝器(102)的出口液態(tài)制冷劑分為兩路，一路液態(tài)制冷劑出口經(jīng)過機械泵(103)與噴射器(104)的噴嘴入口相連接；噴射器(104)的被引射制冷劑入口與閃蒸器(106)的飽和氣態(tài)制冷劑出口相連接；噴射器(104)出口的氣液兩相制冷劑與壓縮機(101)出口的過熱氣態(tài)制冷劑相混合后與冷凝器(102)的入口相連接；冷凝器(102)出口的另一路液態(tài)制冷劑經(jīng)過第一節(jié)流機構(gòu)(105)后與閃蒸器(106)的入口相連接；閃蒸器(106)出口的制冷劑分為兩路，一路飽和氣態(tài)制冷劑被噴射器(104)所引射；另一路飽和液態(tài)制冷劑與第二節(jié)流機構(gòu)(107)的入口相連接；第二節(jié)流機構(gòu)(107)的出口經(jīng)過蒸發(fā)器(108)后與壓縮機(101)的入口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:所述噴射器(104)中來自冷凝器(102)的液態(tài)制冷劑經(jīng)過機械泵(103)加壓后，其壓力大于從閃蒸器(106)出來的飽和氣態(tài)制冷劑壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:所述閃蒸器(106)出口的飽和氣態(tài)制冷劑在噴射器(104)中被來自于機械泵(103)出口的高壓制冷劑引射，在噴射器(104)中混合后增壓并與壓縮機(101)出口的過熱制冷劑混合后進入冷凝器(102)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級蒸氣壓縮式循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一節(jié)流機構(gòu)(105)和第二節(jié)流機構(gòu)(107)均為膨脹閥。
【文檔編號】F25B1/00GK103954061SQ201410146243
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】魚劍琳, 朱琳, 邢美波 申請人:西安交通大學