一種負壓高沸點工質製冷系統的製作方法

2023-07-31 02:58:01 1

本發明涉及一種製冷系統，具體是一種負壓高沸點工質製冷系統。

背景技術：

目前製冷系統大多採用低沸點工質，如氟利昂等，用壓縮機低壓、高壓冷凝循環。朱黎明在《質疑熱力學第二定律》一文中指出，製冷循環宜採用△Th大的工質（△Th=h/Cv），（△Th——汽化熱等效溫差，h——汽化熱，Cv——等體熱容）。而水及一些高沸點工質的△Th較目前常使用的製冷劑的△Th高數倍，按蒸汽循環效率公式，它的製冷效率也要高數倍，從而大大降低能耗，因此開發一種使用高沸點工質的冷卻系統很有必要。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種負壓高沸點工質製冷系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種負壓高沸點工質製冷系統，包括左工質腔、右工質腔、蒸汽通道、回流管、蒸發器和冷凝器，所述左工質腔和右工質腔通過回流管連通，且左工質腔和右工質腔內均儲存有液態高沸點工質，左工質腔通過蒸發器和蒸汽通道的左端連通，右工質腔通過冷凝器和蒸汽通道的右端連通，且左工質腔、右工質腔、蒸汽通道、回流管、蒸發器和冷凝器之間的連接均為密封連接，使得整個製冷系統形成密封結構，製冷系統內為負壓狀態，蒸汽通道內通過風扇固定架安裝有高速風扇。

作為本發明進一步的方案：所述製冷系統內負壓的大小與環境溫度對應的工質的飽和蒸氣壓相等。

作為本發明再進一步的方案：所述回流管上還安裝有減壓器。

作為本發明再進一步的方案：所述冷凝器和蒸發器的一側均安裝有用於對冷凝器和蒸發器進行散熱的散熱風扇，散熱風扇和高速風扇均與外部電源和控制機構連接。

作為本發明再進一步的方案：所述高速風扇的轉速大於8000~30000轉/分鐘。

一種負壓高沸點工質製冷系統，還包括用於保持製冷系統內負壓狀態的微型真空泵，微型真空泵通過管道與蒸汽通道連接，管道上還設有單向閥。

作為本發明再進一步的方案：所述高沸點工質為水。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：利用負壓狀態下的高沸點液體作為冷卻工質進行熱交換，其製冷效率較高，能耗低。

附圖說明

圖1為一種負壓高沸點工質製冷系統的正視圖。

圖2為一種負壓高沸點工質製冷系統的俯視圖。

圖中：1-左工質腔、2-右工質腔、3-蒸汽通道、4-回流管、5-減壓器、6-蒸發器、7-冷凝器、8-散熱風扇、9-高速風扇、10-風扇固定架。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1～2，本發明實施例中，一種負壓高沸點工質製冷系統，包括左工質腔1、右工質腔2、蒸汽通道3、回流管4、蒸發器6和冷凝器7，所述左工質腔1和右工質腔2通過回流管4連通，且左工質腔1和右工質腔2內均儲存有液態高沸點工質，左工質腔1通過蒸發器6和蒸汽通道3的左端連通，右工質腔2通過冷凝器7和蒸汽通道3的右端連通，且左工質腔1、右工質腔2、蒸汽通道3、回流管4、蒸發器6和冷凝器7之間的連接均為密封連接，使得整個製冷系統形成密封結構，且製冷系統內為負壓狀態，蒸汽通道3內通過風扇固定架10安裝有高速風扇9，工作時，假設液態高沸點工質為水，高速風扇9運動，將內部水蒸氣吹向冷凝器7一側，使得蒸汽通道3內產生低壓狀態，當壓力低於水的飽和蒸汽壓時蒸發器6內液態水沸騰汽化，並吸收大量熱量，水蒸汽經高速風扇9抽到冷凝器7並產生一個相對較小的壓差，使蒸氣在冷凝器7中冷凝為液態，冷凝過程放出大量汽化熱，由散熱風扇強制對流帶走液態水在冷凝器底部匯集，通過回流管4進入到連通的左工質腔1和右工質腔2內，並繼續向蒸發器6處補充，再沸騰汽化，完成循環。

所述製冷系統內負壓的大小與環境溫度對應的工質的飽和蒸氣壓相等。

所述回流管4上還安裝有減壓器5，用於對液態高沸點工質進行降壓。

所述蒸發器6的位置高於冷凝器7，由於本系統採用的高速風扇9的壓差很小，可以由位置差實現，因此也可以使用蒸發器6的位置高於冷凝器7的位置差實現減壓，不需要額外增壓減壓器。

所述冷凝器7和蒸發器6的的一側均安裝有用於對冷凝器7和蒸發器6進行散熱的散熱風扇8，散熱風扇8和高速風扇9均與外部電源和控制機構連接。

所述高速風扇9的轉速大於8000~30000轉/分鐘。

一種負壓高沸點工質製冷系統，還包括用於保持製冷系統內負壓狀態的微型真空泵，微型真空泵通過管道與蒸汽通道3連接，管道上還設有單向閥，在整個封閉系統中，負壓系統是向內洩漏，而漏入的空氣，將大大降低系統效率，為保持足夠的負壓，可考慮設置一個微型真空泵。

所述高沸點工質為水。

本技術方案的製冷效率計算如下：

以水作為本技術方案的液態高沸點工質，假設室外溫度為35℃，室內溫度為25℃，則室內外溫差△T為10℃；15℃時水的△Th=1591k（汽化熱h=44.23KJ/mol，等體熱容cv=27.8J/mol·k），理論效率ŋ==159，引用源《質疑熱力學第二定律》，實際中，本系統的蒸發器和冷凝器各有10℃的傳熱溫差損失，△T=30℃，設電機效率90%，風扇機械效率50%，由於大通道設計，風阻壓降損失較小，加上殘留氣體空耗等綜合損失10%，實際效率為ŋ=×0.9×0.5×（1-0.1）=21.5，引用源《質疑熱力學第二定律》，而國家一級能耗空調，製冷效率為3.5~3.7，相差巨大，節能效果顯著，即使增加傳熱溫差，使△T=40℃製冷效率仍有16.1，另外國家一級能耗空調效率為3.5~3.7，該數據來自各品牌一級能耗空調參數；電機效率，風扇機械效率及損耗係數均為估計值，如電機效率在一些書中為95~98%，本處為90%，實際參數應該以實測值為準。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。