一種利用低溫熱源的增效製冷的製造方法
2023-08-04 20:34:01
一種利用低溫熱源的增效製冷的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用低溫熱源的增效制冷機。一種利用低溫熱源的增效制冷機，包括噴射製冷部分和壓縮式製冷部分，噴射製冷部分包括氣液分離器，壓縮式製冷部分包括壓縮機、用於製冷的蒸發器和串接在蒸發器的工質入口的節流部件，壓縮機的工質出口連接有用於通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態的回熱裝置，回熱裝置與節流部件的工質入口之間設有至少一級氣相工質分離冷凝裝置，氣相工質分離冷凝裝置包括次級氣液分離器和次級回熱裝置，次級氣液分離器的工質出口與回熱裝置或上級氣相工質分離冷凝裝置中次級回熱裝置的熱工質通道出口連接，次級回熱裝置的工質出口與節流元件的工質入口連接。上述增效制冷機能夠實現更低的製冷溫度。
【專利說明】一種利用低溫熱源的増效制冷機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種利用低溫熱源的增效制冷機。
【背景技術】
[0002]噴射製冷具有利用低品位低溫熱源來實現製冷的優點，且系統結構簡單、不含運動部件、可靠性高。然而，傳統噴射製冷系統採用單一組分製冷劑工質，且受到噴射器壓比較小的限制，難以達到在較低製冷溫度下製冷工質蒸發壓力的要求，故製冷溫度較高，使得其實際應用受到很大限制。因此，為了獲得較低製冷溫度，通常採用復疊製冷循環系統，採用多元非共沸混合工質作為製冷劑，根據非共沸混合工質在氣液相平衡狀態下氣相和液相組分濃度不同的特點，利用氣液分離器將高沸點液態工質和低沸點氣態工質分離開來，通過高沸點工質蒸發來實現低沸點工質冷凝，只需要一個壓縮機便能獲得較低製冷溫度。
[0003]現有的復疊製冷循環系統如申請號為201010510850.8的中國專利公開的一種低品位熱能輔助驅動的複合式低溫製冷系統，包括噴射製冷部分(即低品位熱能輔助部分)和壓縮式製冷部分，噴射製冷部分包括依次連接的發生器、噴射器、冷凝器、氣液分離器、工質泵和第一回熱器等其他相應的回熱元件，壓縮式製冷部分包括壓縮機、用於製冷的蒸發器、串接在蒸發器的工質入口的第二節流部件和由冷凝蒸發器、回熱器等回熱元件形成的回熱裝置，壓縮機的工質入口與氣液分離器的氣相工質出口(即出氣口)相連。為了獲得更好的性能，氣液分離器內還設有分凝器(即第四回熱器)。工作時，複合式低溫製冷系統通過低品位熱能所驅動的噴射器實現高沸點工質冷凝成液體以作為低沸點工質冷卻介質，噴射器另一作用是增大在壓縮機吸氣口的低沸點工質吸氣壓力，降低壓縮機壓縮比，實現更低製冷溫度。由於該循環中高沸點工質的壓縮過程是由噴射器來完成的，因此節省壓縮機耗功量，噴射器還提高壓縮機吸氣口低沸點工質的吸氣壓力，也有助於進一步降低壓縮機功耗。但是，由於氣液分離器氣液分離性能的限制，仍會有較多高沸點工質點進入蒸發器，從而影響製冷系統製冷性能，製冷溫度較高。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種能夠實現更低的製冷溫度的利用低溫熱源的增效制冷機。
[0005]本實用新型一種利用低溫熱源的增效制冷機採用的技術方案是:一種利用低溫熱源的增效制冷機，包括噴射製冷部分和壓縮式製冷部分，所述噴射製冷部分包括氣液分離器，所述壓縮式製冷部分包括壓縮機、用於製冷的蒸發器和串接在蒸發器的工質入口的節流部件，所述壓縮機的工質出口連接有用於通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態的回熱裝置，所述回熱裝置與所述節流部件的工質入口之間設有至少一級氣相工質分離冷凝裝置，所述氣相工質分離冷凝裝置包括次級氣液分離器和次級回熱裝置，所述次級氣液分離器的工質出口與所述回熱裝置或上級氣相工質分離冷凝裝置中次級回熱裝置的熱工質通道出口連接，所述次級回熱裝置的工質出口與所述節流元件的工質入口連接。
[0006]所述次級回熱裝置包括至少一個次級回熱元件，所述次級氣液分離器的液相工質出口連接有次級節流元件，次級節流元件的工質出口與至少一個回熱裝置的冷工質通道串接。
[0007]所述次級回熱元件包括冷凝蒸發器，所述冷凝蒸發器的熱工質通道串接在所述次級氣液分離器的氣相工質出口且冷工質通道入口與所述次級節流元件連通；所述次級回熱元件還包括設置在次級氣液分離器內的分凝器，冷凝蒸發器的冷工質通道出口與所述分凝器的工質入口連通，所述分凝器的工質出口與所述噴射製冷部分中噴射器的引射流體入口連通或經過相應的所述回熱裝置後與所述引射流體入口連通。
[0008]所述回熱裝置包括壓縮機回熱器，壓縮機回熱器的冷工質通道串接在噴射製冷部分的工質泵與發生器之間，壓縮機回熱器的熱工質通道入口與所述壓縮機的工質出口連通。設置壓縮機回熱器能夠有效回收利用壓縮機排出工質的餘熱對發生器中的介質進行加熱，進一步提升系統能效比，顯著提高製冷效率。
[0009]所述回熱裝置還包括串接在所述壓縮機回熱器與第一級次級氣液分離器之間的冷凝器。
[0010]所述氣相工質分離冷凝裝置僅設有一級。
[0011]本實用新型採用上述技術方案，一種利用低溫熱源的增效制冷機包括噴射製冷部分和壓縮式製冷部分，所述噴射製冷部分包括氣液分尚器，所述壓縮式製冷部分包括壓縮機、用於製冷的蒸發器和串接在蒸發器的工質入口的節流部件，所述壓縮機的工質出口連接有用於通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態的回熱裝置，所述回熱裝置與所述節流部件的工質入口之間設有至少一級氣相工質分離冷凝裝置，所述氣相工質分離冷凝裝置包括次級氣液分離器和次級回熱裝置，所述次級氣液分離器的工質出口與所述回熱裝置或上級氣相工質分離冷凝裝置中次級回熱裝置的熱工質通道出口連接，所述次級回熱裝置的工質出口與所述節流元件的工質入口連接，這樣能夠形成兩級分離，從最末一級的次級氣液分離裝置的氣相工質出口進入節流部件的絕大部分均為低沸點工質，通過利用噴射器降低壓縮機壓縮比，可實現更低的製冷溫度，提高製冷性能，低沸點工質單位容積製冷量比高沸點工質單位容積製冷量大，可縮小壓縮機體積。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型一種利用低溫熱源的增效制冷機的實施例一的結構示意圖；
[0013]圖2是本實用新型一種利用低溫熱源的增效制冷機的實施例二的結構示意圖。
[0014]圖中各附圖標記對應的名稱為:1_發生器，2-噴射器，3-第一回熱器，4-第一冷凝器，5-第一氣液分離器，6-第一分凝器，7-壓縮機，8-第二回熱器，9-第三回熱器，10-第二冷凝器，11-第二氣液分離器，12-第二分凝器，13-冷凝蒸發器，14-第四回熱器，15-第三節流閥，16-蒸發器，17-第二節流閥，18-第一節流閥，19-工質泵。
【具體實施方式】
[0015]本實用新型一種利用低溫熱源的增效制冷機的實施例一如圖1所示，是一種採用了多能源驅動複合製冷系統的制冷機，包括壓縮機式製冷部分和噴射製冷部分。
[0016]其中噴射製冷部分包括發生器1、噴射器2、第一回熱器3、第一冷凝器4、第一氣液分離器5、第一節流閥18和工質泵19等，第一氣液分離器5內還設有第一分凝器6，所述發生器I出口與噴射器2的工作流體入口相連，噴射器2出口經第一回熱器3與第一冷凝器4入口相連，第一冷凝器4出口與第一氣液分離器5的入口相連，第一氣液分離器5底部出液口分為兩路，一路依次經工質泵19、第一回熱器3和第二回熱器8與發生器I入口相連，另一路接入第一節流閥18入口，第一氣液分離器5頂部出氣口與壓縮機7吸氣口相連。第二回熱器8形成壓縮機回熱器。
[0017]壓縮機式製冷部分包括壓縮機7、第三節流閥15和用於製冷的蒸發器16等，第三節流閥15為串接在蒸發器16的工質入口的節流部件。壓縮機7的工質出口連接有用於通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態的回熱裝置，包括第二回熱器8、第三回熱器9和第二冷凝器10。第二冷凝器10與第三節流閥15的工質入口之間設有一級氣相工質分離冷凝裝置，該氣相工質分離冷凝裝置包括次級氣液分離器和次級回熱裝置，次級氣液分離器為第二氣液分離器11，第二氣液分離器11的工質入口與第二冷凝器10的工質出口連接；回熱裝置包括冷凝蒸發器13、第四回熱器14、和設置在第二氣液分離器11內的第二分凝器12等多個次級回熱元件。第二氣液分離器11頂部出氣口接入冷凝蒸發器13高壓側入口，冷凝蒸發器13高壓側出口經第四回熱器14、第三節流閥15接入蒸發器16入口，蒸發器16出口經第四回熱器14接入冷凝蒸發器13低壓側入口，第二氣液分離器11底部出液口經第二節流閥17接入冷凝蒸發器13低壓側入口，冷凝蒸發器13低壓側出口經第二分凝器12後與第一節流閥18出口相連，再經第一分凝器6和第三回熱器9接入噴射器2引射流體入
□ O
[0018]上述增效制冷機所用的混合工質(製冷劑)包括高沸點工質和低沸點工質，所述高沸點工質為R600a、R152a、R134a和R22中的一種，所述低沸點工質為R23、R170、R290和R32中的一種。
[0019]工作時，發生器I中液態混合製冷劑加熱汽化為高壓過熱狀態製冷劑蒸汽，作為工作氣體進入噴射器2引射第三回熱器9冷工質通道出口(低壓側出口)的低壓混合製冷劑蒸汽，製冷劑蒸汽在噴射器2內混合增壓，噴射器2出口的中間壓力狀態過熱製冷劑混合蒸汽經第一回熱器3換熱後進入第一冷凝器4進一步冷卻為汽液兩相混合製冷劑，再進入第一氣液分離器5實現氣相和液相分離，第一氣液分離器5內氣相製冷劑經第一分凝器6的進一步提純後，氣相部分主要為低沸點製冷劑和少量高沸點製冷劑，液相部分主要為高沸點製冷劑和少量低沸點製冷劑，第一氣液分離器5底部流出液態製冷劑分為兩路，一路經工質泵19加壓後經第一回熱器3和第二回熱器8換熱後進入發生器I被加熱汽化為噴射器2的工作流體，另一路進入第一節流閥18節流降壓成為低溫低壓混合製冷劑，第一氣液分離器5頂部流出的氣態製冷劑經壓縮機7、第二回熱器8和第三回熱器9換熱後進入第二冷凝器10進一步冷卻為汽液兩相混合製冷劑，再進入第二氣液分離器11實現氣相和液相分離，第二氣液分離器11內氣相製冷劑經第二分凝器12的進一步提純後，氣相部分主要為低沸點製冷劑和少量高沸點製冷劑，液相部分主要為高沸點製冷劑和少量低沸點製冷劑，第二氣液分離器11底部流出液態製冷劑進入第二節流閥17節流降壓成為低溫低壓混合製冷劑，第二氣液分離器11頂部流出氣態製冷劑進入冷凝蒸發器13高壓側冷凝後再經第四回熱器14換熱、第三節流閥15節流降壓進入蒸發器16蒸發吸熱製冷，流出蒸發器16的低溫低壓製冷劑蒸汽經第四回熱器14換熱後與第二節流閥17流出的低溫低壓製冷劑混合進入冷凝蒸發器13低壓側蒸發，蒸發後的低壓製冷劑經第二分凝器12換熱後與第一節流閥18出口的低溫低壓製冷劑混合後經第一分凝器6和第三回熱器9換熱後被來自發生器I的高壓製冷劑蒸汽引射進入噴射器2。經上述循環過程，在蒸發器16中獲得-100?-30°C低溫製冷溫度。
[0020]實施例二如圖2所示，與實施例一的不同之處在於，本實施例中，第二分凝器12工質出口不接入第一分凝器6的工質入口，而是直接接入第三回熱器9的冷工質通道入口。
[0021]工作時，發生器I中液態混合製冷劑加熱汽化為高壓過熱狀態製冷劑蒸汽，作為工作氣體進入噴射器2引射第三回熱器9冷工質通道出口(低壓側出口)的低壓混合製冷劑蒸汽，製冷劑蒸汽在噴射器2內混合增壓，噴射器2出口的中間壓力狀態過熱製冷劑混合蒸汽經第一回熱器3換熱後進入第一冷凝器4進一步冷卻為汽液兩相混合製冷劑，再進入第一氣液分離器5實現氣相和液相分離，第一氣液分離器5內氣相製冷劑經第一分凝器6的進一步提純後，氣相部分主要為低沸點製冷劑和少量高沸點製冷劑，液相部分主要為高沸點製冷劑和少量低沸點製冷劑，第一氣液分離器5底部流出液態製冷劑分為兩路，一路經工質泵19加壓後經第一回熱器3和第二回熱器8換熱後進入發生器I被加熱汽化為噴射器2的工作流體，另一路進入第一節流閥18節流降壓後進入第一分凝器6換熱，第一氣液分離器5頂部流出的氣態製冷劑經壓縮機7、第二回熱器8和第三回熱器9換熱後進入第二冷凝器10進一步冷卻為汽液兩相混合製冷劑，再進入第二氣液分離器11實現氣相和液相分離，第二氣液分離器11內氣相製冷劑經第二分凝器12的進一步提純後，氣相部分主要為低沸點製冷劑和少量高沸點製冷劑，液相部分主要為高沸點製冷劑和少量低沸點製冷劑，第二氣液分離器11底部流出液態製冷劑進入第二節流閥17節流降壓成為低溫低壓混合製冷劑，第二氣液分離器11頂部流出氣態製冷劑進入冷凝蒸發器13高壓側冷凝後再經第四回熱器14換熱、第三節流閥15節流降壓進入蒸發器16蒸發吸熱製冷，流出蒸發器16的低溫低壓製冷劑蒸汽經第四回熱器14換熱後與第二節流閥17流出的低溫低壓製冷劑混合進入冷凝蒸發器13低壓側蒸發，蒸發後的低壓製冷劑經第二分凝器12換熱後與第一分凝器6出口的低溫低壓製冷劑混合再經第三回熱器9換熱後被來自發生器I的高壓製冷劑蒸汽引射進入噴射器2。經上述循環過程，在蒸發器16中獲得-100?_30°C低溫製冷溫度。
[0022]在上述實施例中，一種利用低溫熱源的增效制冷機中的氣相工質分離冷凝裝置僅設有一級，在本實用新型的其他實施例中，氣相工質分離冷凝裝置也可以設置兩級以上。另夕卜，上述實施例中設有第一回熱器3、第二回熱器8、第三回熱器9、第四回熱器14，而回熱器屬於制冷機【技術領域】中常用但非必需安裝的部件，在本實用新型的其他實施例中也可以全部省去或者部分省去，也可以在需要對工質冷卻的位置另外增加回熱器。
【權利要求】
1.一種利用低溫熱源的增效制冷機，包括噴射製冷部分和壓縮式製冷部分，所述噴射製冷部分包括氣液分離器，所述壓縮式製冷部分包括壓縮機、用於製冷的蒸發器和串接在蒸發器的工質入口的節流部件，其特徵在於:所述壓縮機的工質出口連接有用於通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態的回熱裝置，所述回熱裝置與所述節流部件的工質入口之間設有至少一級氣相工質分離冷凝裝置，所述氣相工質分離冷凝裝置包括次級氣液分離器和次級回熱裝置，所述次級氣液分離器的工質出口與所述回熱裝置或上級氣相工質分離冷凝裝置中次級回熱裝置的熱工質通道出口連接，所述次級回熱裝置的工質出口與所述節流元件的工質入口連接。
2.根據權利要求1所述的一種利用低溫熱源的增效制冷機，其特徵在於:所述次級回熱裝置包括至少一個次級回熱元件，所述次級氣液分離器的液相工質出口連接有次級節流元件，次級節流元件的工質出口與至少一個回熱裝置的冷工質通道串接。
3.根據權利要求2所述的一種利用低溫熱源的增效制冷機，其特徵在於:所述次級回熱元件包括冷凝蒸發器，所述冷凝蒸發器的熱工質通道串接在所述次級氣液分離器的氣相工質出口且冷工質通道入口與所述次級節流元件連通；所述次級回熱元件還包括設置在次級氣液分離器內的分凝器，冷凝蒸發器的冷工質通道出口與所述分凝器的工質入口連通，所述分凝器的工質出口與所述噴射製冷部分中噴射器的引射流體入口連通或經過相應的所述回熱裝置後與所述引射流體入口連通。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種利用低溫熱源的增效制冷機，其特徵在於:所述回熱裝置包括壓縮機回熱器，壓縮機回熱器的冷工質通道串接在噴射製冷部分的工質泵與發生器之間，壓縮機回熱器的熱工質通道入口與所述壓縮機的工質出口連通。
5.根據權利要求4所述的一種利用低溫熱源的增效制冷機，其特徵在於:所述回熱裝置還包括串接在所述壓縮機回熱器與第一級次級氣液分離器之間的冷凝器。
6.根據權利要求1或2或3所述的一種利用低溫熱源的增效制冷機，其特徵在於:所述氣相工質分離冷凝裝置僅設有一級。
7.根據權利要求1或2或3所述的一種利用低溫熱源的增效制冷機，其特徵在於:所述增效制冷機所用的混合工質包括高沸點工質和低沸點工質，所述高沸點工質為R600a、R152a、R134a和R22中的一種，所述低沸點工質為R23、R170、R290和R32中的一種。
【文檔編號】F25B25/00GK204165270SQ201420571205
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】談瑩瑩, 段麗平, 王林, 白得坡, 馬愛華, 周西文 申請人:河南科技大學