專利名稱：一種帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于制冷與低溫技術領域，涉及一種制冷循環系統，特別涉及一種帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統。
背景技術：
能源是人類賴以生存的基礎，是整個世界發展的最基本的驅動力。例如煤炭、石油、天然氣這些化石能源為鋼鐵、紡織、化工、醫療等行業提供了生產物質來源和生產動力。 能源也是國民經濟的命脈，對國家工業發展起著重要推動作用。但是，世界能源供應日益緊張，能源問題日益成為國家生活乃至全社會關注的焦點。而在工業生產過程中會產生大量的余熱，因為其可再次利用性往往比較低，經常被作為廢熱排至大氣環境之中。如果能夠把這些熱量收集起來，用于空調與制冷，將會有利于緩解各國的能源供應壓力。近年來太陽能的利用成為制冷與空調領域的一個熱點，但由于其品位較低，故其使用受到限制。目前，為了充分利用這些低品位的熱量，人們作了很多努力，例如蒸汽噴射式制冷就能夠利用低品位熱源驅動，達到制冷的目的。早在1910年，德國工程師Maurice Leblanc就發明了可以利用低品位熱源的噴射制冷循環。由于其具有結構簡單、操作方便、可靠性高等優勢，因此在工業上得到廣泛應用。 但是到了 20世紀30年代，高效率的蒸汽壓縮式制冷機的出現，使得制冷效率低且體積龐大的蒸汽噴射式制冷機逐漸淡出了人們的視線。今天，隨著能源的日益緊張和環境的嚴重污染，提高能源的利用率和保護環境已經變得越來越重要。而蒸汽噴射式制冷具有可以利用余熱、廢熱、太陽能等低品位熱源的優勢，因此又掀起了人們對蒸汽噴射制冷技術的研究熱潮。在利用低品位熱源驅動的噴射制冷循環系統中，噴射器是一個非常重要的部件， 它的性能好壞直接影響到系統性能的高低，而噴射器的性能主要由噴射系數來評價。通常情況下，噴射系數越大，系統性能越好。當發生溫度和冷凝溫度恒定時，蒸發溫度降低，則蒸發壓力降低，導致噴射器的升壓比(混合流體壓力與引射流體壓力之比)增大，從而引起噴射系數的降低，使得系統性能下降。當發生溫度和蒸發溫度恒定時，冷凝溫度升高，則冷凝壓力升高，導致噴射器的升壓比增大，同樣會使得系統性能下降。在實際應用中，系統的蒸發溫度和冷凝溫度通常都與環境因素密切相關，因此系統的性能很容易受到環境影響，當環境條件惡劣時，系統甚至有可能不能正常工作。中國實用新型專利號ZL200620051436. 4， “一種噴射式制冷機”公開了一種兩級噴射制冷循環系統，圖1為該系統的流程示意圖，包括冷凝器、發生器、溶液泵、節流閥、蒸發器、噴射器，該系統利用兩個噴射器串聯(即第一級噴射器的混合流體出口與第二級噴射器的引射流體進口相連，第一級噴射器的背壓為第二級噴射器的弓I射流體壓力，這個壓力被稱為中間壓力)，提高冷凝壓力，使得系統可以在更低蒸發溫度或更高冷凝溫度下工作。但是由于噴射器的效率很低，導致系統效率不高
發明內容
本發明提供了一種帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統，該系統利用經濟器和第一節流閥提高單位質量的制冷劑的制冷量及降低節流不可逆損失，改善了系統性能，從而解決了噴射器效率低的問題。一種帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統，包括發生器、第一噴射器、第二噴射器、 蒸發器、冷凝器、第一膨脹閥、第二膨脹閥、經濟器和溶液泵，所述的發生器的第一出口分成兩路，一路連接所述的第一噴射器的第一進口，另一路連接所述的第二噴射器的第一進口 ； 所述的第二噴射器的氣體出口連接所述的冷凝器的進口，所述的冷凝器的出口分三路，第一路與所述的經濟器的第一進口相連，第二路與所述的第一膨脹閥的進口相連，第一膨脹閥的出口與所述的第一噴射器的氣體出口連成一路后，連接所述的經濟器的第二進口，第三路與所述的溶液泵的進口相連，溶液泵的出口與所述的發生器的第一進口相連；所述的經濟器的第一出口依次串聯所述的第二膨脹閥、蒸發器和第一噴射器的第二進口，經濟器的第二出口連接所述的第二噴射器的第二進口。優選的，在所述的蒸發器的進口前設置一個換熱器，所述的經濟器的第一出口連接所述的換熱器的第一進口，換熱器的第一出口依次串聯第二膨脹閥、蒸發器、換熱器的第二進口，換熱器的第二出口與所述的第一噴射器的第二進口相連。加入換熱器后，可回收蒸發器出口制冷劑氣體的冷量，使單位質量的制冷劑制取更多的冷量，改善系統性能。所述的發生器是用于將流體工質加熱至高壓氣體狀態。優選的，本發明的發生器的第二進口、第二出口分別與低品位熱源相連，所述的低品位熱源為55 100°C的熱源，如此連接可使其從低品位熱源吸收熱量，利用該熱源驅動系統的運行。當溫度較高時，系統性能提高明顯，故優選為70 90°C的廢熱。所述的經濟器是通過一側制冷劑流體的蒸發，將另一側進入第二膨脹閥的制冷劑液體過冷，優選為換熱效果較好的板式換熱器。采用板式換熱器可以達到更低的夾點溫度， 減小換熱過程中的溫差不可逆損失，從而提高系統性能。本發明系統中的制冷劑采用的是純工質，優選為R32，利用低品位熱源驅動，可以達到_33°C的低溫制冷溫度。相比于采用混合工質達到低溫的噴射式制冷系統，由于混合工質的噴射理論還很不成熟，要實現產業化還需進行大量研究，而采用純工質的噴射式制冷技術漸趨成熟，方便進行產業化。而且選擇R32，可使整個系統的性能提升更加明顯。本發明的帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統利用經濟器，冷卻冷凝器出口制冷劑液體，提高進入第二膨脹閥的制冷劑液體的過冷度，使得單位質量的制冷劑可以制取更多的冷量；同時冷凝器出口的制冷劑液體經第一膨脹閥節流到中間壓力，第一膨脹閥前后制冷劑的壓降降低，使得節流不可逆損失降低，系統的性能提高。在相同條件下，本發明系統可達到比現有的兩級噴射制冷循環系統更高的性能系數(COP)和制冷量。本發明系統適用條件很廣，對蒸發溫度為0°C以上及以下的狀況均適用。尤其在蒸發溫度小于-10°c的情況下，本發明系統對性能的提高更加明顯。此外，本發明系統可以利用低品位熱源驅動，無需耗費額外的能量，節能效果好。 而且整個系統，除了溶液泵外，沒有運動部件，系統結構簡單，操作和維護方便，運行可靠且費用低廉。
圖1是現有的兩級噴射制冷循環系統的流程示意圖；圖2是本發明的一種實施方式的流程示意圖；圖3是本發明的另一種實施方式的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述。實施例1參見圖2，圖2是本發明的一種實施方式的流程示意圖。圖2中所示的帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統包括發生器1、冷凝器2、蒸發器3、經濟器4、第一噴射器5、第二噴射器6、第一膨脹閥7、第二膨脹閥8、溶液泵9。發生器1的第一出口分兩路，一路制冷劑氣體作為工作流體通過第一噴射器5的第一進口進入第一噴射器5，另一路制冷劑氣體作為工作流體通過第二噴射器6的第一進口進入第二噴射器6。第二噴射器6的氣體出口連接冷凝器2的進口，冷凝器2的出口分三路，第一路與經濟器4的第一進口相連；第二路與第一膨脹閥7的進口相連，第一膨脹閥7的出口與第一噴射器5的氣體出口連成一路后，連接經濟器4的第二進口 ；第三路與溶液泵9的進口相連，溶液泵9的出口與發生器1的第一進口相連。經濟器4的第一出口依次串聯第二膨脹閥、蒸發器和第一噴射器5的第二進口，蒸發器3的出口制冷劑氣體作為引射流體進入第一噴射器5中，經濟器4的第二出口連接第二噴射器6的第二進口，經濟器4的第二出口的制冷劑氣體作為引射流體進入第二噴射器6。 發生器1的第二進口、第二出口與低品位熱源相連。在本實施例中，制冷劑采用R32，低品位熱源為太陽能集熱器產生的70-90°C的熱水。發生器1采集70-90°C的熱水的熱量，將液態R32制冷劑加熱后，使其達到75°C下的高壓氣體狀態，出口氣態制冷劑再過熱10°C，然后作為工作流體分成兩路進入第一噴射器5 和第二噴射器6。第二噴射器6引射由經濟器4第二出口出來的氣態制冷劑后，將氣態制冷劑排入冷凝器2中冷凝到飽和液態，液態飽和制冷劑從冷凝器2出來后分成三路，第一路制冷劑在經濟器4中被冷卻，過冷的液態制冷劑進入第二膨脹閥8，然后在蒸發器3中蒸發吸熱；第二路制冷劑經第一膨脹閥7節流到中間壓力，溫度和壓力降低，變成氣液兩相混合的制冷劑與從第一噴射器5出來的氣態制冷劑混合后進入經濟器4的第二進口，在經濟器 4中蒸發吸熱，冷卻經濟器4另一側的液態制冷劑；第三路制冷劑進入溶液泵9，增壓后從發生器1的第一進口進入發生器1中。制冷劑在蒸發器3中蒸發吸熱，產生制冷效果以后，變成氣態制冷劑并作為引射流體被第一噴射器5引射后，壓力提高，然后與經第一膨脹閥7節流后的氣液兩相混合的制冷劑混合，變成氣液兩相混合的制冷劑從經濟器4的第二進口進入經濟器4中。圖1所示為一種兩級噴射制冷循環系統，其包括發生器1、冷凝器2、蒸發器3、第一噴射器5、第二噴射器6、第二膨脹閥8和溶液泵9。發生器1的出口分成兩路，第一路連接第一噴射器5的第一進口，第二路連接第二噴射器6的第一進口，第一噴射器5的出口連接第二噴射器6的第二進口，第二噴射器6的出口連接冷凝器2的進口 ；冷凝器2的出口分成兩路，第一路依次串聯第二節流閥8和蒸發器3，蒸發器3的出口連接第一噴射器5的第二進口，冷凝器2的第二路連接溶液泵8，溶液泵8的出口與發生器1的第一進口相連。發生器1的第二進口、第二出口分別連接熱源。
將圖1所示兩級噴射制冷循環系統的發生器1與本實施例所用的70-90°C的熱水連接，所用制冷劑同樣為R32。通過對本實施例及圖3所示的兩級噴射制冷循環系統進行模擬計算，得到表1。表1不同蒸發溫度和冷凝溫度條件下本系統及現有兩級噴射制冷循環系統的性能
權利要求
1.一種帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統，包括發生器、第一噴射器、第二噴射器、蒸發器、冷凝器、第二膨脹閥和溶液泵，其特征在于還包括經濟器、第一膨脹閥，所述的發生器的第一出口分成兩路，一路連接所述的第一噴射器的第一進口，另一路連接所述的第二噴射器的第一進口 ；所述的第二噴射器的氣體出口連接所述的冷凝器的進口，所述的冷凝器的出口分三路，第一路與所述的經濟器的第一進口相連，第二路與所述的第一膨脹閥的進口相連，第一膨脹閥的出口與所述的第一噴射器的氣體出口連成一路后，連接所述的經濟器的第二進口，第三路與所述的溶液泵的進口相連，溶液泵的出口與所述的發生器的第一進口相連；所述的經濟器的第一出口依次串聯所述的第二膨脹閥、蒸發器和第一噴射器的第二進口，經濟器的第二出口連接所述的第二噴射器的第二進口。
2.根據權利要求1所述的帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統，其特征在于還包括換熱器，所述的經濟器的第一出口連接所述的換熱器的第一進口，所述的換熱器的第一出口依次串聯第二膨脹閥、蒸發器、換熱器的第二進口，換熱器的第二出口連接所述的第一噴射器的第二進口。
3.根據權利要求1所述的帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統，其特征在于所述的發生器的第二進口、第二出口分別與低品位熱源相連，所述的低品位熱源為55-100°C的熱源。
4.根據權利要求1所述的帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統，其特征在于所述的兩級噴射制冷循環系統中使用的流體工質為R32。
5.根據權利要求1所述的帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統，其特征在于所述的經濟器為板式換熱器。
全文摘要
本發明公開一種帶經濟器的兩級噴射制冷循環系統，該系統包括經濟器和第一膨脹閥，發生器的第一出口分成兩路，一路連接第一噴射器的第一進口，另一路連接第二噴射器的第一進口；第二噴射器的氣體出口連接冷凝器，冷凝器的出口分三路，第一路與經濟器的第一進口相連；第二路與第一膨脹閥的進口相連，第一膨脹閥的出口與第一噴射器的氣體出口連成一路后，連接經濟器的第二進口；第三路與溶液泵的進口相連，溶液泵的出口與發生器的第一進口相連；經濟器的第一出口依次串聯第二膨脹閥、蒸發器和第一噴射器的第二進口，經濟器的第二出口連接第二噴射器的第二進口。本發明利用經濟器和第一節流閥，可以達到更高的性能系數和制冷量。
文檔編號F25B41/06GK102230702SQ20111014906
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者吳孔祥, 唐黎明, 李濤, 王征, 陳光明 申請人:浙江大學