一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，包括冷凝器，冷凝器的輸出分三路，一路與泵的輸入端相連，另一路與第二噴射器的一端相連，第三路與節(jié)流閥一端相連，所述泵的輸出端與發(fā)生器的輸入端相連，發(fā)生器的輸出端通過噴射器與冷凝器的輸入端相連，所述第二噴射器的另一端與第一噴射器的輸入端相連，所述節(jié)流閥另一端依次與蒸發(fā)器、壓縮機及第二噴射器相連。本發(fā)明從冷凝器后引出一個分支，該分支管路經(jīng)第二噴射器與壓縮機出口管路相連接，冷凝液體對壓縮機后氣體進行抽吸增壓，兩者混合后成為氣液兩相流體，再被第一噴射器吸入。該方法可改善噴射器工作狀況，增加噴射器引射比，節(jié)省壓縮機耗功，提高整個系統(tǒng)的能效。
【專利說明】一種液體中間増壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]蒸汽壓縮-噴射耦合式制冷循環(huán)可以充分利用余熱、太陽能、低品位熱源等替代部分壓縮功，從而節(jié)約機械能消耗，提高能源利用效率。
[0003]現(xiàn)有的蒸汽壓縮-噴射耦合式制冷循環(huán)存在效率低，噴射器引射比小，噴射器壓縮比小，難以達到冷凝溫度較高時的壓力要求等缺點，申請?zhí)?2005101110230，提出了一種“壓縮機和尾氣余熱混合驅動的汽車空調制冷系統(tǒng)”，利用汽車尾氣余熱驅動汽車空調，不足部分由壓縮式制冷系統(tǒng)補充。在壓縮機-噴射耦合系統(tǒng)中，壓縮機排氣直接進入噴射器中，溫度較高，比體積較大，會導致噴射器引射比小，系統(tǒng)性能下降，COP降低。根據(jù)已有研宄，噴射器壓比較小，該耦合系統(tǒng)僅僅采用一級噴射器，難以解決冷凝溫度較高時壓比的要求。如果采用壓縮機耦合常規(guī)的兩級噴射器系統(tǒng)，兩級噴射器工作流體均為來自發(fā)生器的氣體，如專利CN200910304106，雖然采用了雙級噴射系統(tǒng)，但是其僅僅用于噴射式制冷系統(tǒng)中，且工質為混合工質，其經(jīng)冷凝器后再經(jīng)氣液分離器，液相部分主要為高沸點制冷劑，該液相部分再經(jīng)泵增壓后才作為第二級噴射器的工作流體，系統(tǒng)較為復雜，且增加了泵功消耗。
[0004]已有研宄表明噴射器的運行受到背壓的限制，其臨界壓力需要小于背壓才能正常運行，否則引射比會迅速下降，噴射器工作失常。已有的專利都沒有對如何控制噴射器的正常運行提出有效的解決方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明公開了一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)可改善噴射器工作狀況，增加噴射器引射比，實現(xiàn)較大壓比，提高整個系統(tǒng)的COP，且具體地控制方式，能夠確保噴射器正常工作。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0007]一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，包括冷凝器，冷凝器的輸出分三路，一路與泵的輸入端相連，另一路與第二噴射器的一端相連，第三路與節(jié)流閥一端相連，所述泵的輸出端與發(fā)生器的輸入端相連，發(fā)生器的輸出端通過第一噴射器與冷凝器的輸入端相連，所述第二噴射器的另一端與第一噴射器的輸入端相連，所述節(jié)流閥另一端依次與蒸發(fā)器、壓縮機及第二噴射器相連。
[0008]所述第一噴射器及第二噴射器均為氣液兩相噴射器。
[0009]所述第二噴射器的出口處安裝有溫度傳感器T2和壓力傳感器P2，第二噴射器由電機驅動，發(fā)生器上設置壓力傳感器Pg，在冷凝器入口處設置壓力傳感器Pc。
[0010]所述溫度傳感器T2、壓力傳感器P2、電機、壓力傳感器Pg、壓力傳感器Pc及泵均與控制器相連，控制器根據(jù)來自第二噴射器的出口處的氣體的溫度傳感器T2和壓力傳感器P2的信號，判斷第二噴射器是否為氣液兩相，如果第二噴射器的輸出溫度及壓力的數(shù)值不在設定范圍內(nèi)，則根據(jù)需要通過控制電機增大或減小第二噴射器b’處的進液量，確保第二噴射器出口處為氣液兩相且溫度和壓力在設定范圍內(nèi)。
[0011]所述控制器接收發(fā)生器上的壓力傳感器Pg和冷凝器入口處壓力傳感器Pc的信號，并比較兩者的大小，根據(jù)需要調整泵的轉速，從而調節(jié)自發(fā)生器g處進入發(fā)生器的液體量，進而改變發(fā)生器壓力Pg，發(fā)生器壓力的改變就會改變自第一噴射器d處進入第一噴射器的工作流體的流量，確保第一噴射器能夠正常工作。
[0012]所述冷凝器經(jīng)第二噴射器與壓縮機出口管路相連接，冷凝后液體經(jīng)第二噴射器抽吸壓縮機壓縮后氣體，兩者混合，混合后仍然為氣液兩相流，溫度比壓縮機出口氣體溫度低，高于冷凝溫度；該混合后氣液兩相流被第一噴射器由b處吸入。在該系統(tǒng)中，與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮-噴射耦合系統(tǒng)不同，其中第一噴射器及第二噴射器均為氣液兩相噴射器。
[0013]工作原理:本發(fā)明從冷凝器出口引出一支管路連接到第二噴射器，冷凝液體經(jīng)過第二噴射器抽吸來自壓縮機增壓后的氣體。經(jīng)第二噴射器之后，冷凝液體壓力降低，同時對壓縮機出口的氣體進行增壓和冷卻，兩者混合后形成的氣液兩相流體再被第一噴射器抽吸，來自發(fā)生器的工作氣體對該氣液兩相流進行增壓，同時自身溫度和壓力也降低，兩者混合后自噴射器2的出口 c處流出進入到冷凝器中。采用第二噴射器的有效作用是:可以利用部分冷凝液體的壓力，對經(jīng)壓縮機之后的氣體進一步壓縮，增加壓力，回收功，同時降低經(jīng)第一噴射器之后的氣體的溫度，形成氣液兩相流，從而可以增加第一噴射器的引射比，降低第一噴射器出口處氣體的過熱度，改善第一噴射器的運行條件，提高整個系統(tǒng)的能效；同時使得整個系統(tǒng)的壓比比傳統(tǒng)兩級噴射器壓比增加，可實現(xiàn)大壓比，能夠獲得更低的制冷溫度，或實現(xiàn)較高的冷凝溫度。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明從冷凝器后引出一個分支，該分支管路經(jīng)第二噴射器與壓縮機出口管路相連接，抽吸自壓縮機壓縮后氣體，對其進行冷卻，兩者混合，再被第一噴射器吸入增壓，相當于三級壓縮，比原來的二級壓縮壓比增加，可以實現(xiàn)較大的壓比。且由于部分流體從節(jié)流后中間壓力被噴射器壓縮到冷凝壓力，節(jié)約了壓縮機功耗，因而可以提高系統(tǒng)能效。相比較氣體噴射器，氣液兩相噴射器2能夠增大噴射器引射比，減小噴射器2的體積。相比較以往采用過冷器或經(jīng)濟器進行中間冷卻的形式，采用噴射器結構簡單，體積較小，相比過冷器或經(jīng)濟器等體積可減小20%，使得空間布置更加緊湊，且成本可降低10%。過冷器或經(jīng)濟器管路系統(tǒng)復雜，體積大，可靠性差，而采用噴射器僅有三個管路，系統(tǒng)可靠性提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1本發(fā)明的整體結構連接示意圖；
[0017]圖中，1、壓縮機；2、第一噴射器；3、冷凝器；4、發(fā)生器；5、泵；6、節(jié)流閥；7、蒸發(fā)器；8、第二噴射器；9、控制器。

【具體實施方式】
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[0018]下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0019]如圖1所示，一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，包括冷凝器3，冷凝器3的輸出分三路，一路與泵5的輸入端相連，另一路與第二噴射器8的一端相連，第三路與節(jié)流閥6 —端相連，所述泵5的輸出端與發(fā)生器4的輸入端相連，發(fā)生器4的輸出端通過第一噴射器2與冷凝器3的輸入端相連，所述第二噴射器8的另一端與噴射器2的輸入端相連，所述節(jié)流閥6另一端依次與蒸發(fā)器7、壓縮機I及第一噴射器2相連。
[0020]本發(fā)明提出一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，其主要特點在于從冷凝器3后引出一個分支，該分支管路經(jīng)第二噴射器8與壓縮機I出口管路相連接，冷凝液體經(jīng)第二噴射器8抽吸壓縮機I壓縮后氣體，兩者混合，對壓縮后氣體進行冷卻增壓，從第二噴射器8出口出來的混合后仍未氣液兩相狀態(tài)，該混合后氣液兩相流體再被第一噴射器2吸入。該方法可改善第一噴射器2工作狀況，增加第一噴射器2引射比，提高整個系統(tǒng)的 COPo
[0021]在該系統(tǒng)中，與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮-噴射耦合系統(tǒng)不同，其中第一噴射器2為氣液兩相噴射器，因冷凝后液體抽吸壓縮后氣體，兩者相混合會產(chǎn)生兩相流，同時對壓縮后氣體降溫。之后該混合后的兩相流作為被引射流體由發(fā)生器4過來的工作流體抽吸入第一噴射器2，進行壓縮實現(xiàn)進一步增加壓力的目的。兩相流噴射器比以往所采用的氣相噴射器引射比大；同時由于部分流體直接從中間壓力壓縮到冷凝壓力，節(jié)省了壓縮機功耗，提高了整個系統(tǒng)的能效。
[0022]已有研宄表明，噴射器的運行受到背壓的限制，其臨界壓力要小于背壓，否則引射比將迅速降低，噴射器失常。為了保證噴射器能夠正常工作，系統(tǒng)能夠在變工況下工作，本發(fā)明還提出一種控制模式，即第二噴射器8入口有流量調節(jié)裝置由電機驅動，是可以改變從b’點進入的液體的流量的噴射器，其驅動電機由控制器9控制，該控制器接收來自第二噴射器8的出口 b處的氣體的溫度傳感器T2和壓力傳感器P2的信號，并根據(jù)控制程序判斷是否在設定范圍內(nèi)，是否為氣液兩相，如果不在設定范圍內(nèi)，則根據(jù)需要適當增大或減小b’處的進液量，確保第二噴射器8出口 b處為氣液兩相且溫度和壓力在設定范圍內(nèi)。在發(fā)生器上設置壓力傳感器Pg，在冷凝器入口處設置壓力傳感器Pc，兩者均與控制器9相連接，泵5為可以改變轉速的變頻泵，也由控制器9控制。控制器9接收Pg和Pc的信號，并比較兩者的大小，根據(jù)需要調整泵5的轉速，從而調節(jié)自g處進入發(fā)生器4的液體量，進而改變發(fā)生器壓力Pg。發(fā)生器壓力的改變就會改變自d處進入第一噴射器2的工作流體的流量，確保第一噴射器2能夠正常工作。如此控制，整個系統(tǒng)能夠適應變工況運行，且第一噴射器2和第二噴射器8均能正常工作。
[0023]上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權利要求】
1.一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，其特征是，包括冷凝器，冷凝器的輸出分三路，一路與泵的輸入端相連，另一路與第二噴射器的一端相連，第三路與第一節(jié)流閥一端相連，所述泵的輸出端與發(fā)生器的輸入端相連，發(fā)生器的輸出端通過第一噴射器與冷凝器的輸入端相連，所述第二噴射器的另一端與第一噴射器的輸入端相連，所述第一節(jié)流閥另一端依次與蒸發(fā)器、壓縮機及第二噴射器相連。
2.如權利要求1所述的一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，其特征是，所述第一噴射器及第二噴射器均為氣液兩相噴射器。
3.如權利要求1所述的一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，其特征是，所述第二噴射器的出口處安裝有溫度傳感器T2和壓力傳感器P2，第二噴射器由電機驅動，發(fā)生器上設置壓力傳感器Pg，在冷凝器入口處設置壓力傳感器Pc。
4.如權利要求3所述的一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，其特征是，所述溫度傳感器T2、壓力傳感器P2、電機、壓力傳感器Pg、壓力傳感器Pc及泵均與控制器相連，控制器根據(jù)來自第二噴射器的出口處的氣體的溫度傳感器T2和壓力傳感器P2的信號，判斷第二噴射器是否為氣液兩相，如果第二噴射器的輸出溫度及壓力的數(shù)值不在設定范圍內(nèi)，則根據(jù)需要通過控制電機增大或減小第二噴射器b’處的進液量，確保第二噴射器出口處為氣液兩相且溫度和壓力在設定范圍內(nèi)。
5.如權利要求4所述的一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，其特征是，所述控制器接收發(fā)生器上的壓力傳感器Pg和冷凝器入口處壓力傳感器Pc的信號，并比較兩者的大小，根據(jù)需要調整泵的轉速，從而調節(jié)自發(fā)生器g處進入發(fā)生器的液體量，進而改變發(fā)生器壓力Pg，發(fā)生器壓力的改變就會改變自第一噴射器d處進入第一噴射器的工作流體的流量，確保第一噴射器能夠正常工作。
6.如權利要求1所述的一種液體中間增壓的蒸汽壓縮-噴射耦合制冷系統(tǒng)，其特征是，所述冷凝器經(jīng)第二噴射器與壓縮機出口管路相連接，冷凝后液體抽吸壓縮機壓縮后氣體，兩者混合成為兩相流體，再被第一噴射器吸入。
【文檔編號】F25B49/00GK104501449SQ201410782150
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權日:2014年12月16日
【發(fā)明者】趙紅霞, 王雷, 賴艷華, 張科 申請人:山東大學