專利名稱：一種低溫熱源驅動的低溫制冷機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種低溫制冷技術領域，尤其涉及一種低溫熱源驅動的低 溫制冷機。
背景技術：
噴射式制冷機是一種利用低溫低品位能源驅動的制冷機，以水、碳氫化合 物或氫氟烴類為制冷工質，清潔環保。與電力驅動蒸汽壓縮式制冷機相比，噴 射式制冷機不消耗電能，運動部件少，不存在回油問題，可利用太陽能、地熱
等可再生能源，節能效果顯著；與吸收式制冷機相比不需要吸收器等部件，解 決吸收式制冷機小型風冷化難題，發生溫度更低，提高低品位能源利用效率。 因此，在全球化石油能源日益枯竭的今天，噴射式制冷機將會得到越來越廣泛 的應用。
傳統噴射式制冷機主要由發生器、噴射器、蒸發器、冷凝器、節流閥和工 質泵等通過管路組成制冷系統，由于該系統中采用的是單一組分的制冷劑，所 以通常只能獲得0。C以上的制冷溫度，即便是最低制冷溫度也約在一l(TC左右， 而且現有噴射式制冷機的效率也比較低，使得現有結構的噴射式制冷機的實際 應用受到了很大的限制。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種能夠實現混合工質自動復疊制冷循環的低溫 熱源驅動的低溫制冷機。
為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案 一種低溫熱源驅動的低 溫制冷機，包括發生器、低沸點工質氣體噴射器、第一回熱器、第二冷凝器、 工質泵、第三節流闊和蒸發器，發生器內設有加熱裝置，該制冷機還包括第二 回熱器和精餾部件，發生器的高壓出口分為兩支， 一支與低沸點工質氣體噴射 器的一個入口連接，另一支與一高沸點工質氣體噴射器的一個入口連接；低沸 點工質氣體噴射器的出口通過第一回熱器中的一個換熱管、第二冷凝器、第二 回熱器中的一個換熱管及第一節流閥連入精餾部件中的噴頭的入口，精餾部件 噴頭位于精餾部件中的填料層的下方；精餾部件的高沸點工質出口分為兩路， 一路連入一個液體噴射器的一個入口，液體噴射器的出口通過工質泵及第一回 熱器的另一個換熱管連入發生器的入口，另一路通過第二節流閥連入高沸點工 質氣體噴射器的另一個入口，高沸點工質氣體噴射器的出口支路通過第一冷凝
4器連入液體噴射器的另一個入口；精餾部件的低沸點工質出口經過第三節流閥 連入蒸發器的入口，蒸發器的出口支路經過第二回熱器的另一個換熱管連入低 沸點工質氣體噴射器的另一個入口。
所述制冷機的工質為高沸點制冷劑和低沸點制冷劑混合而成的二元混合工 質或二元以上的多元混合工質。
在精餾部件的低沸點工質出口與第三節流閥之間的支路上串裝有一液體儲罐。
所述蒸發器的出口與第二回熱器的第二個換熱管的入口之間串設有第三回 熱器，第三回熱器設置于液體儲罐的腔體內進行換熱。
所述第二節流閥的出口與高沸點工質氣體噴射器的另一入口之間的管路上 還串設有冷凝蒸發器，冷凝蒸發器設置于液體儲罐的腔體內進行換熱。
在第二節流閥的出口與冷凝蒸發器的入口之間的管路上還旁路設置有一高 沸點工質換熱器，高沸點工質換熱器設置于精餾部件的腔體內進行換熱。
所述的高沸點工質換熱器處于精餾部件的低沸點工質出口處的腔體內。
所述第三回熱器處于液體儲罐出口處的腔體內，冷凝蒸發器處于液體儲罐 入口處的腔體內。
所述精餾部件內的填料層的填料為散堆填料或規整填料。
本實用新型通過在發生器出口高沸點工質氣體噴射器抽吸低壓狀態高沸點 的氣態工質并獲得高沸點工質的冷凝壓力，實現高沸點工質在第一冷凝器中冷 凝為液體，通過在發生器出口低沸點工質氣體噴射器抽吸低壓狀態低沸點氣態 工質并獲得較高冷凝壓力，大大節省了加熱器的加熱量，通過在工質泵入口處 設置液體噴射器降低了工質泵的功率；由于精餾部件使高沸點組分與低沸點組 分分離，通過高沸點組分液體節流后低溫流體冷凝高沸點的組分成液體狀態， 從而獲得低溫制冷溫度。本實用新型將混合工質的自動復疊制冷循環原理應用 到噴射式制冷機中，能有效利用低品位低溫熱源，如太陽能、地熱等可再生能 源，可獲得一8(TC的低溫深度制冷溫度，實現低溫熱源驅動的低溫制冷機的小 型風冷化，并且運行穩定，節能效果好，特別適用于既有低溫熱源又要求低溫 深度制冷的水資源缺少場合，應用前景廣闊。
本實用新i中，在精餾部件內增設高沸點工質換熱器后，可與精餾部件低 沸點工質出口處的工質進行換熱，進一步對此處的工質進行精餾提純，實現了 精餾部件對高、低沸點混合工質較徹底的分離。本實用新型在精餾部件的低沸 點工質出口與第三節流閥之間串裝液體儲罐后，在儲罐內增設冷凝蒸發器和第 三回熱器，增加了循環系統中的換熱環節，使系統中的冷能得到了充分的利用，提高了系統的制冷性能，從而獲得了更低的制冷溫度。
圖l是本實用新型的系統原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型的低溫熱源驅動的低溫制冷機如圖1所示，該制冷機包括發生
器1、低沸點工質氣體噴射器2、高沸點工質氣體噴射器14、液體噴射器16、 第一回熱器3、第二回熱器6、第一冷凝器15、第二冷凝器4、工質泵5、精餾 部件7、液體儲罐10、第三節流閥11和蒸發器12，發生器1內設有加熱器13。
該制冷機的工質為由高沸點制冷劑和低沸點制冷劑混合而成的二元混合工質， 當然在具體實施時，也可以釆用由高沸點制冷劑和低沸點制冷劑混合而成的二
元以上的多元混合工質。
發生器1的高壓出口分為兩支， 一支與低沸點工質氣體噴射器2的一個入 口連接，另一支與高沸點工質氣體噴射器14的一個入口連接；低沸點工質氣體 噴射器2的出口依次通過第一回熱器3中的一個換熱管、第二冷凝器4、第二回 熱器6中的一個換熱管及第一節流閥8連入精餾部件7的入口，該入口與精餾 部件內部的噴頭7c連通。
精餾部件7具有兩個工質出口，低沸點工質出口和高沸點工質出口，其中， 低沸點工質出口經過依次串接的液體儲罐10和第三節流閥11連入蒸發器12的 入口，蒸發器12的出口支路經過第三回熱器10b和第二回熱器6的另一個換熱 管連入低沸點工質氣體噴射器2的另一個入口，第三回熱器10b設置于液體儲 罐10的腔體內進行換熱；精餾部件7的高沸點工質出口分為兩路， 一路連入液 體噴射器16的一個入口，液體噴射器16的出口通過工質泵5及第一回熱器3 的另一個換熱管連入發生器1的入口，另一路通過第二節流閥9和冷凝蒸發器 10a連入高沸點工質氣體噴射器14的另一個入口，高沸點工質氣體噴射器14的 出口支路通過第一冷凝器15連入液體噴射器16的另一個入口 ，冷凝蒸發器10a 設置于液體儲罐10的腔體內進行換熱;在第二節流閥9的出口與冷凝蒸發器10a 的入口之間的管路上還旁路設置有一高沸點工質換熱器7b，高沸點工質換熱器 7b設置于精餾部件7的腔體內進行換熱。
本實用新型中，所述的高沸點工質換熱器7b處于精餾部件7的低沸點工質 出口處的腔體內；所述的精餾部件7內具有填料層7a，該填料層的填料可以為 散堆填料或者規整填料，所述噴頭7c位于精餾部件中的填料層7a的下方；所 述的第三回熱器10b處于液體儲罐10出口處的腔體內，所述的冷凝蒸發器10a 處于液體儲罐10入口處的腔體內。發牛器1出口的高壓過熱狀態氣體分為兩部分， 一部分進入低沸點工質氣
體噴射器2抽吸來自第二回熱器6的低沸點的氣態工質經擴壓后變成較高壓力 混合氣態工質，另一部分進入高沸點工質氣體噴射器14抽吸蒸發冷凝器10a出 口高沸點的氣態工質經擴壓后變成較低壓力混合氣體；液體噴射器16的工質為 高沸點液態制冷劑，從精餾部件7底部排出的部分液態制冷劑進入液體噴射器 16抽吸來自第一冷凝器15出口液態制冷劑經擴壓后變為中間壓力狀態的液態制 冷劑，送至工質泵5。
下面以制冷劑R290 (標準沸點一42. IT)和R23 (標準沸點一82. TC)組 成混合工質為例說明本實用新型低溫熱源驅動的低溫制冷機的工作原理
在發生器1中的富R290液體(R23含量很小)被加熱器13加熱后變成高壓 過熱狀態氣體混合物， 一部分高壓過熱氣體進入高沸點工質氣體噴射器14抽吸 來自蒸發冷凝器10a出口氣態R290后變成富R290混合氣體，經第一冷凝器15 冷凝成液態混合工質，而另一部分高壓過熱氣體則進入低沸點工質氣體噴射器2 抽吸來自第二回熱器6的富R23氣體經擴壓后變成混合氣體，然后進入第一回 熱器3與來自工質泵5的較低溫度的富R290的液態混合工質換熱后再進入第二 冷凝器4冷凝成氣液兩相混合物，之后進入第二回熱器6與來自第三回熱器10b 的低溫的富R23蒸汽換熱，然后進入精餾部件7內，經閃蒸、填料層7a提餾、 高沸點工質換熱器7b的精餾后，使R290和R23較徹底地分離開來，從精餾部 件7頂部流出富R23蒸汽經液體儲罐10內蒸發冷凝器10a冷凝成液體，再經第 三回熱器10b過冷后進入第三節流閥11節流后進入蒸發器12吸收熱量而蒸發 成低溫富R23蒸汽，再經第三回熱器10b換熱后流入第二回熱器6，而后被抽吸 進入低沸點氣體噴射器2。從精鎦部件7底部流出的富R290液體混合物分為兩 部分， 一部分液體混合物經第二節流閥9節流后進入高沸點工質換熱器7b起精 餾作用而提純R23和進入蒸發冷凝器10a使液體儲罐10內富R23冷凝為液體， 而另一部分液體混合物則進入液體噴射器16抽吸來自第一冷凝器15的富R290 液體，然后依次經過工質泵5和第一冋熱器3回到發生器1。
上述實施方式僅是根據本實用新型設計理念設計而成的一個最佳實施例， 在具體實施時，倘若省去其中的某個器件或者某幾個器件同樣可以實現本實用 新型的目的，但隨之而來的是會有不同程度的降低系統的性能和節能效果。比 如上述循環系統中省略掉液體儲罐10和其中的冷凝蒸發器10a及第三回熱器 10b后，減少了系統中的換熱環節，系統中的冷能就得不到充分的利用；再比如， 精餾部件內省略掉高沸點工質換熱器7b后，高、低沸點混合工質分離的純度就 會有所降低。
權利要求1.一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，包括發生器(1)、低沸點工質氣體噴射器(2)、第一回熱器(3)、第二冷凝器(4)、工質泵(5)、第三節流閥(11)和蒸發器(12)，發生器(1)內設有加熱器(13)，其特征在于該制冷機還包括第二回熱器(6)和精餾部件(7)，發生器(1)的高壓出口分為兩支，一支與低沸點工質氣體噴射器(2)的一個入口連接，另一支與一高沸點工質氣體噴射器(14)的一個入口連接；低沸點工質氣體噴射器(2)的出口通過第一回熱器(3)中的一個換熱管、第二冷凝器(4)、第二回熱器(6)中的一個換熱管及第一節流閥(8)連入精餾部件中的噴頭(7c)的入口，精餾部件噴頭位于精餾部件中的填料層(7a)的下方；精餾部件(7)的高沸點工質出口分為兩路，一路連入一個液體噴射器(16)的一個入口，液體噴射器(16)的出口通過工質泵(5)及第一回熱器(3)的另一個換熱管連入發生器(1)的入口，另一路通過第二節流閥(9)連入高沸點工質氣體噴射器(14)的另一個入口，高沸點工質氣體噴射器(14)的出口支路通過第一冷凝器(15)連入液體噴射器(16)的另一個入口；精餾部件(7)的低沸點工質出口經過第三節流閥(11)連入蒸發器(12)的入口，蒸發器(12)的出口支路經過第二回熱器(16)的另一個換熱管連入低沸點工質氣體噴射器(2)的另一個入口。
2. 根據權利要求l所述的一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其特征在于 所述制冷機的工質為高沸點制冷劑和低沸點制冷劑混合而成的二元混合工質或 二元以上的多元混合工質。
3. 根據權利要求1或2所述的一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其特征在 于在精餾部件(7)的低沸點工質出口與第三節流閥(11)之間的支路上串裝 有一液體儲罐(10)。
4. 根據權利要求3所述的一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其特征在于 所述蒸發器(12)的出口與第二回熱器(6)的第二個換熱管的入口之間串設有 第三回熱器(10b)，第三回熱器(10b)設置于液體儲罐(10)的腔體內進行換 扭。"、、o
5. 根據權利要求4所述的一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其特征在于所述第二節流閥(9)的出口與高沸點工質氣體噴射器(14)的另一入口之間的 管路上還串設有冷凝蒸發器(10a)，冷凝蒸發器(10a)設置于液體儲罐(10) 的腔體內進行換熱。
6. 根據權利要求5所述的一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其特征在于在第二節流閥(9)的出口與冷凝蒸發器(10a)的入口之間的管路上還旁路設 置有一高沸點工質換熱器(7b)，高沸點工質換熱器(7b)設置于精餾部件(7) 的腔體內進行換熱。
7. 根據權利要求6所述的一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其特征在于 所述的高沸點工質換熱器(7b)處于精餾部件(7)的低沸點工質出口處的腔體 內。
8. 根據權利要求7所述的一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其特征在于 所述第三回熱器(10b)處于液體儲罐(10)出口處的腔體內，冷凝蒸發器(10a) 處于液體儲罐(10)入口處的腔體內。
9. 根據權利要求8所述的一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其特征在于 所述精餾部件(7)內的填料層(7a)的填料為散堆填料或規整填料。
專利摘要本實用新型涉及一種低溫熱源驅動的低溫制冷機，其發生器高壓出口分別與低沸點工質氣體噴射器的一個入口和高沸點工質氣體噴射器的一個入口連接；低沸點噴射器出口經第一回熱器、第二冷凝器、第二回熱器及第一節流閥連入精餾部件入口；精餾部件高沸點工質出口的一路連入液體噴射器入口，液體噴射器出口經工質泵及第一回熱器連入發生器入口，另一路經第二節流閥連入高沸點噴射器另一個入口，高沸點噴射器出口支路經第一冷凝器連入液體噴射器另一個入口；精餾部件低沸點工質出口經第三節流閥連入蒸發器入口，蒸發器出口支路經第二回熱器連入低沸點噴射器另一個入口。本實用新型實現了噴射式制冷機的小型風冷化，運行穩定，節能效果好。
文檔編號F25B19/02GK201340140SQ20092008800
公開日2009年11月4日 申請日期2009年1月4日 優先權日2009年1月4日
發明者任秀宏, 周西文, 林 王, 雨 王, 星 許, 談瑩瑩, 馬愛華 申請人:河南科技大學