本發(fā)明屬于能源技術(shù)和制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無泵噴射式制冷系統(tǒng)和制冷方法。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境和能源問題越來越突出，常規(guī)能源緊缺引發(fā)了國內(nèi)外學(xué)者對(duì)新能源及其利用技術(shù)的探索。太陽能、廢熱等低品位熱源因在某些噴射式制冷系統(tǒng)如太陽能噴射式、低品位廢熱噴射式制冷系統(tǒng)及其熱泵系統(tǒng)中的利用受到人們廣泛關(guān)注。其中，噴射式制冷系統(tǒng)憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長、系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，在近10年受到制冷界的青睞，但由于其制冷效率較低，無法廣泛推廣應(yīng)用。如，太陽能噴射式制冷系統(tǒng)的制冷效率較低，需要通過增加增壓噴射系統(tǒng)的方式改善噴射系統(tǒng)的性能，以提高制冷效率。但是增壓噴射系統(tǒng)的增加，無疑提高了制冷系統(tǒng)的成本。而且，現(xiàn)有的噴射式制冷系統(tǒng)中都需要使用循環(huán)泵將制冷劑液體增壓，所需的循環(huán)泵作為唯一的運(yùn)動(dòng)部件，需要的壓頭高、體積大，造價(jià)昂貴，大大限制了噴射式制冷系統(tǒng)的應(yīng)用。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的噴射式制冷系統(tǒng)的制冷效率低、動(dòng)力設(shè)備循環(huán)泵的造價(jià)昂貴的問題，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明人為了解決噴射式制冷系統(tǒng)中循環(huán)泵的造價(jià)較高的問題，嘗試將循環(huán)泵替換為氣液引射器，在發(fā)生器內(nèi)，循環(huán)制冷劑吸收熱量變?yōu)楦邷馗邏旱恼羝渲幸徊糠指邏赫羝ㄟ^氣體噴射器，在噴嘴的出口處形成較低的壓力，從而將經(jīng)過冷凝器冷凝，再經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)得到的低壓蒸汽引射入氣體噴射器中，兩股流體混合為一股壓力較高的流體后排入冷凝器中冷凝為液體，一部分液體經(jīng)過上述蒸發(fā)器蒸發(fā)，另一部分液體被來自發(fā)生器的剩余的高壓蒸汽引射進(jìn)入替換后的氣液噴射器中，兩股流體充分混合為一股流體后，被重新送回發(fā)生器中循環(huán)。

經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將循環(huán)泵替換為氣液引射器雖然降低了制冷系統(tǒng)的制造成本，但是，當(dāng)發(fā)生器處于不同的低品位熱源時(shí)，制冷系統(tǒng)的制冷效率不同，而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)制冷系統(tǒng)難以運(yùn)行的問題。發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)，該制冷系統(tǒng)中采用一個(gè)發(fā)生器，即該發(fā)生器的蒸汽出口分別與氣體噴射器和氣液引射器的入口連通，也就是氣體噴射器和氣液引射器的高壓蒸汽入口處，高壓蒸汽的溫度和壓力是一樣的，而氣體噴射器引射的是具有較低溫度的蒸汽，氣液引射器引射的是具有較高溫度的液體，而且蒸汽和液體的壓力也不同。所以，相同溫度和壓力的高壓蒸汽引射不同溫度、不同壓力以及不同相態(tài)的制冷劑時(shí)，在不同工況下，容易導(dǎo)致氣液引射器運(yùn)行不穩(wěn)定，乃至失效。而且，制冷系統(tǒng)無法根據(jù)不同的工況進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，難以提高制冷效率和運(yùn)行的穩(wěn)定性。

發(fā)明人針對(duì)上述技術(shù)問題，又進(jìn)行了研發(fā)，得到了本申請(qǐng)的技術(shù)方案。本發(fā)明的目的是提供一種無泵噴射式制冷系統(tǒng)和制冷方法。該制冷系統(tǒng)以另一熱源驅(qū)動(dòng)的氣液噴射器代替了傳統(tǒng)的循環(huán)泵，減少了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件，從而使系統(tǒng)變?yōu)楸粍?dòng)式系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)中電能的消耗，提高了制冷效率，更加充分地利用了低品位能源，降低了系統(tǒng)造價(jià)，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種無泵噴射式制冷系統(tǒng)，包括第一發(fā)生器、氣體噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、第二發(fā)生器和氣液引射器，其中，第一發(fā)生器的出口與氣體噴射器的引射蒸汽入口連接，氣體噴射器的出口與冷凝器的入口連接，冷凝器的出口分為兩個(gè)支路，一個(gè)支路通過蒸發(fā)器與氣體噴射器的蒸汽入口連接；另一支路與氣液引射器的液體入口連接；氣液引射器的出口分為兩個(gè)支路，一個(gè)支路與第一發(fā)生器的入口連接，另一個(gè)支路與第二發(fā)生器的入口連接，第二發(fā)生器的出口與氣液引射器的蒸汽入口連接。

該制冷系統(tǒng)中，將傳統(tǒng)的噴射式制冷系統(tǒng)中的循環(huán)泵替換為氣液引射器，并針對(duì)氣液引射器單獨(dú)設(shè)置第二發(fā)生器，使獨(dú)立控制氣體噴射器和氣液引射器的入口高溫高壓蒸汽的壓力和溫度成為可能。兩個(gè)發(fā)生器的蒸汽出口的溫度和壓力不相同，可以根據(jù)工況及時(shí)控制調(diào)整第二發(fā)生器出口的蒸汽溫度、壓力和流量，使得氣液引射器能穩(wěn)定運(yùn)行，并且氣液引射器入口處的蒸汽具有足夠的溫度、壓力和流量，可以提供足夠的動(dòng)力，進(jìn)而提高了制冷系統(tǒng)整體的制冷效率。

進(jìn)一步的，氣液引射器與第二發(fā)生器連接的支路上，氣液引射器與第二發(fā)生器之間設(shè)置有止回閥。止回閥可以防止這一支路中的流體回流到噴射器中，保證了氣液引射器的穩(wěn)定運(yùn)行。

進(jìn)一步的，氣液引射器與第一發(fā)生器和第二發(fā)生器之間的管路上均設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。壓力調(diào)節(jié)閥可以調(diào)整兩個(gè)管路中的壓力，使得制冷系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。

更進(jìn)一步的，所述壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)置于止回閥和第二發(fā)生器之間。流經(jīng)止回閥的流體即為進(jìn)入第二發(fā)生器中的流體，只有對(duì)止回閥下游的管路進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，才能真正體現(xiàn)對(duì)第二發(fā)生器所在管路的壓力調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，冷凝器與蒸發(fā)器之間的管路上設(shè)置有節(jié)流閥。節(jié)流閥可以通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制管路流體的流量，可以對(duì)流體進(jìn)行節(jié)流降溫。

利用上述無泵噴射式制冷系統(tǒng)進(jìn)行的制冷方法，包括如下步驟：

第一發(fā)生器中的制冷劑吸熱變?yōu)檫^熱蒸汽，進(jìn)入氣體噴射器中引射來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽，將其增壓后共同進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中冷凝為液體；從冷凝器中流出的液體一部分進(jìn)入所述蒸發(fā)器加熱，另一部分進(jìn)入氣液引射器，被來自第二發(fā)生器的過熱蒸汽引射后增壓，經(jīng)過增壓后的混合流體(液態(tài))一部分返回第一發(fā)生器中循環(huán)，另一部分進(jìn)入第二發(fā)生器中，經(jīng)加熱后成為用于引射液體的過熱蒸汽。

本發(fā)明的有益效果為：

該制冷系統(tǒng)中，將傳統(tǒng)的噴射式制冷系統(tǒng)中的循環(huán)泵替換為氣液引射器，并針對(duì)氣液引射器單獨(dú)設(shè)置第二發(fā)生器，使獨(dú)立控制氣體噴射器和氣液引射器的入口高溫高壓蒸汽的壓力和溫度成為可能。兩個(gè)發(fā)生器的蒸汽出口的溫度和壓力不相同，可以根據(jù)工況及時(shí)控制調(diào)整第二發(fā)生器出口的蒸汽溫度、壓力和流量，使得氣液引射器能穩(wěn)定運(yùn)行，并且氣液引射器入口處的蒸汽具有足夠的溫度、壓力和流量，可以提供足夠的動(dòng)力，進(jìn)而提高了制冷系統(tǒng)整體的制冷效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、第一發(fā)生器；2、氣體噴射器；3、冷凝器；4、節(jié)流閥；5、蒸發(fā)器；6、氣液引射器；7、第二發(fā)生器；8、第一壓力調(diào)節(jié)閥；9、止回閥；10、第二壓力調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

止回閥，又稱單向閥或逆止閥，其作用是防止管路中的介質(zhì)倒流。

壓力調(diào)節(jié)閥，亦稱自力式平衡閥、流量控制閥、流量控制器、動(dòng)態(tài)平衡閥、流量平衡閥等，是一種直觀簡(jiǎn)便的流量調(diào)節(jié)控制裝置。

節(jié)流閥是通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制流體流量的閥門。

如圖1所示，一種無泵噴射式制冷系統(tǒng)，包括第一發(fā)生器1、氣體噴射器2、冷凝器3、蒸發(fā)器5、第二發(fā)生器7和氣液引射器6，其中，第一發(fā)生器1的出口與氣體噴射器2的引射蒸汽入口連接，氣體噴射器2的出口與冷凝器3的入口連接，冷凝器3的出口分為兩個(gè)支路，一個(gè)支路通過節(jié)流閥4、蒸發(fā)器5與氣體噴射器2的蒸汽入口連接；另一支路與氣液引射器6的液體入口連接；氣液引射器6的出口分為兩個(gè)支路，一個(gè)支路與第一發(fā)生器1的入口連接，第一發(fā)生器1與氣液引射器6之間的支路上設(shè)置有第二壓力調(diào)節(jié)閥10，另一個(gè)支路與第二發(fā)生器7的入口連接，第二發(fā)生器7的出口與氣液引射器6的蒸汽入口連接，第二發(fā)生器7氣液引射器6之間的支路上設(shè)置有止回閥9和第一壓力調(diào)節(jié)閥8。

實(shí)施例1

如果采用r134a為制冷劑，制冷劑在第一發(fā)生器1中被工業(yè)余熱(溫度為：120℃)加熱變?yōu)檫^熱蒸汽，過熱蒸汽的溫度為90℃，壓力為2.8mpa。進(jìn)入氣體噴射器2抽吸來自蒸發(fā)器5的制冷劑蒸汽，將其增壓后共同進(jìn)入冷凝器3，在冷凝器3中被冷凝成液體，液體的溫度為45℃。從冷凝器3中流出來的液體一部分經(jīng)節(jié)流閥4節(jié)流降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器5，另外一部分液體被來自發(fā)生器7的蒸汽在氣液引射器6中引射增壓，這兩部分的液體的體積比為1:2.5。冷凝器3中流出的部分液體，經(jīng)氣液引射器6增壓后壓力為2.85mpa。增壓后為液體；分為兩路，一路經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥10進(jìn)入第一發(fā)生器1，另一路經(jīng)止回閥9和第一壓力調(diào)節(jié)閥8進(jìn)入第二發(fā)生器7重新吸熱蒸發(fā)，得到過熱蒸汽，過熱蒸汽的溫度為100℃，壓力為2.5mpa；進(jìn)入第一發(fā)生器1的流體流量與進(jìn)入第二發(fā)生器7的液體流量的體積比為20：1。第一壓力調(diào)節(jié)閥8和第二壓力調(diào)節(jié)閥10的作用在于調(diào)整兩個(gè)管路的壓力使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。止回閥9的作用在于防止這一路的流體回流到噴射器。采用該方法的制冷效率為0.3。

實(shí)施例2

如果采用hfo-1234ze(e)為制冷劑，制冷劑在第一發(fā)生器1中被工業(yè)余熱(溫度為：80℃)加熱變?yōu)檫^熱蒸汽，過熱蒸汽的溫度為55.7℃，壓力為1.15mpa。進(jìn)入氣體噴射器2抽吸來自蒸發(fā)器5的制冷劑蒸汽，將其增壓后共同進(jìn)入冷凝器3，在冷凝器3中被冷凝成液體，液體的溫度為24℃。從冷凝器3中流出來的液體一部分經(jīng)節(jié)流閥4節(jié)流降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器5，另外一部分液體被來自發(fā)生器7的蒸汽在氣液引射器6中引射增壓，這兩部分的液體的體積比為1:2.5。冷凝器3中流出的部分液體，經(jīng)氣液引射器6增壓后壓力為1.15mpa。增壓后為液體；分為兩路，一路經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥10進(jìn)入第一發(fā)生器1，另一路經(jīng)止回閥9和第一壓力調(diào)節(jié)閥8進(jìn)入第二發(fā)生器7重新吸熱蒸發(fā)，得到過熱蒸汽，過熱蒸汽的溫度為70℃，壓力為1.15mpa；進(jìn)入第一發(fā)生器1的流體流量與進(jìn)入第二發(fā)生器7的液體流量的體積比為20：1。第一壓力調(diào)節(jié)閥8和第二壓力調(diào)節(jié)閥10的作用在于調(diào)整兩個(gè)管路的壓力使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。止回閥9的作用在于防止這一路的流體回流到噴射器。采用該方法的制冷效率為0.33。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。