CN105241115A - 蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置及方法 - Google Patents

蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置及方法，其包含的部件有压缩机、发生器、冷凝器、节流阀、气液分离器、蒸发器、喷射器、液体增压泵、液位控制器、电磁阀、压力传感器等。该循环***利用制冷压缩机排气口出来的过热蒸汽来加热气化发生器中由增压泵送入的冷凝后的饱和液体制冷剂，产生发生压力下的饱和气体，用作引射节流后经气液分离器分离的闪蒸气体所用喷射器的工作蒸汽，由于经过节流阀节流之后产生的闪蒸气体被气液分离器分离，并由喷射器引射进入冷凝器，这样不仅避免了闪蒸气体进入蒸发器使蒸发器有限的换热面积不能得到很好利用，在相同制冷量的前提下，必然减少了压缩机的输气量，从而降低了压缩机的耗功。

Description

蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置及方法
技术领域
本发明涉及一种利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩—喷射耦合制冷循环***，可以有效提高蒸发器的换热系数，减少压缩机耗功，从而提高制冷系数。
背景技术
传统压缩式制冷循环中经冷凝器冷却冷凝后的液体制冷剂在节流时会闪发出气态制冷剂，这部分气态制冷剂进入蒸发器后不仅不会在蒸发器中产生冷量，还将占据蒸发器换热面积影响液态制冷剂的蒸发，从而减小了蒸发器换热效率和制冷量，同时这部分没有产生冷量的低压气体还将被压缩机吸入，增加压缩机的耗功。
本发明将利用压缩机排气显热实现制冷压缩机排气在发生器中间接加热气化由液体增压泵增压至发生压力下的饱和液体制冷剂，产生更高压力的气体，用作引射节流后经气液分离器分离后的闪蒸气体所用的喷射器的工作蒸汽，避免了闪蒸气进入蒸发器使蒸发器有限的换热面积不能得到很好利用，同时，可在获得在相同制冷量的前提下，减少压缩机的输气量，降低压缩机的耗功。实现了利用压缩机排气显热的蒸汽压缩—喷射耦合的制冷循环。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置及方法，该***将压缩机排气显热和喷射器结合起来，利用喷射器结构简单，成本低廉，无运动部件，运行可靠，适于包括两相流的任何流型下使用等优点，使节流所闪蒸的气态制冷剂既不进入蒸发器占据换热面积影响换热系数，也不被压缩机吸入增加压缩机耗功。做到了在不提高***复杂程度的基础上有效提高***的制冷系数。
技术内容：本发明的一种蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置为：压缩机的出端接蒸汽发生器中热交换管的输入端，该蒸汽发生器中热交换管的输出端接冷凝器的输入端，冷凝器的输出端分两路，第一路通过节流阀接气液分离器的输入端，第二路通过液体增压泵接蒸汽发生器的输入端；气液分离器的液体输出端通过蒸发器接压缩机的入端；气液分离器的气体输出端分两路，第一路通过第一电磁阀接喷射器的第一输入端，第二路通过第二电磁阀接压缩机的入端；蒸汽发生器的气体输出端通过第三电磁阀接喷射器的第二输入端，喷射器的输出端冷凝器的输入端。
本发明的蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置的制冷循环方法为：该方法利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩喷射耦合制冷循环，通过控制电磁阀的启闭来实现制冷压缩机排气在发生器中间接加热气化由液体增压泵增压至发生压力下的饱和液体制冷剂，产生发生压力下的饱和气体，用作引射节流后经气液分离器分离的闪蒸气体所用喷射器的工作蒸汽。避免了闪蒸气进入蒸发器使蒸发器有限的换热面积不能得到很好利用，同时，可在相同制冷量前提下，减少压缩机的输气量，降低压缩机的耗功。
利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩喷射耦合制冷循环的方法为：冷凝器冷凝后的饱和液体制冷剂分两路，一路经过节流阀节流进入气液分离器，分离后的饱和液体进入蒸发器，在蒸发器中吸收被冷却物体的热量而气化后(状态点a)被制冷剂被压缩机吸入，压缩成高温高压的气体(状态点b)进入发生器降温后(状态点c)再进入冷凝器冷凝；另一路经过液体增压泵增压进入发生器中，通过液位控制器控制增压泵启停，达到控制发生器中液体液位的目的；
在***启动阶段，由于发生器中液体制冷剂(状态点h)被压缩机排出的过热蒸汽(状态点b)加热气化到喷射器工作压力需要一定的时间，所以暂时先关闭第三电磁阀。此时喷射器因为没有工作蒸汽而无法工作，因此要关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，使经气液分离器分离后的闪蒸气体(状态点g)直接被压缩机吸入；
当发生器与冷凝器压差达到0.3MPa时,关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀、第三电磁阀，喷射器开始工作。从气液分离器出来的闪蒸气态制冷剂(状态点g)经喷射器引射升压(m状态点)后进入冷凝器冷凝。
有益效果：该***利用制冷压缩机排气口出来的过热蒸汽来加热气化发生器中由增压泵送入的冷凝后的饱和液体制冷剂，产生更高压力的气体，用作引射节流后经气液分离器分离的闪蒸气体的工作蒸汽。由于经过节流阀节流之后产生的闪蒸气体被分离，并被喷射器引射进入冷凝器，这样不仅避免了闪蒸气进入蒸发器使蒸发器有限的换热面积不能得到很好利用，同时，在相同制冷量的前提下，一定减少了压缩机的输气量，降低了压缩机的耗功；如果在压缩机输气量不变的前提下，压缩机的输气中没有闪蒸气部分，蒸发器的制冷能力必将得以提高。初步估算可得：如果闪蒸气量占压缩机输气量的10％，采用该发明制冷循环***较原***制冷能力将提高10％。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩—喷射耦合制冷循环***流程图。
其中有：压缩机1、发生器2、冷凝器3、节流阀4、气液分离器5、蒸发器6、喷射器7、液体增压泵8、液位控制器9、第一电磁阀10、第二电磁阀11、第三电磁阀12、第一压力传感器13、第二压力传感器14；a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、m为各状态点。
图2是利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩—喷射耦合制冷***循环P-h图。
具体实施方式
本发明的一种利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置与普通制冷***相比增加了：
用于分离节流后闪发的气态制冷剂而设置的气液分离器；
用于提升冷凝后液态制冷剂压力的增压泵；
用于感应发生器液位以及控制增压泵启停的液位控制器；
用于利用压缩机排气显热而产生更高压力供喷射器运行的工作蒸汽而设置的蒸汽发生器；
用于引射节流后闪发的气态制冷剂而设置的喷射器；
用于切换流程及控制流量的电磁阀若干；
用于测量容器压力的压力传感器若干。
该***可以有效提高蒸发器的换热系数，在制冷量不变的前提下有效减少压缩机耗功，从而显著提高***制冷系数
其结构为：
压缩机1的出端接蒸汽发生器2中热交换管的输入端，该蒸汽发生器2中热交换管的输出端接冷凝器3的输入端，冷凝器3的输出端分两路，第一路通过节流阀4接气液分离器5的输入端，第二路通过液体增压泵8接蒸汽发生器2的输入端；气液分离器5的液体输出端通过蒸发器6接压缩机1的入端；气液分离器5的气体输出端分两路，第一路通过第一电磁阀10接喷射器7的第一输入端，第二路通过第二电磁阀11接压缩机1的入端；蒸汽发生器2的气体输出端通过第三电磁阀12接喷射器7的第二输入端，喷射器7的输出端冷凝器3的输入端。
其方法是：
将冷凝器冷却冷凝后的饱和液体制冷剂分两路，一路经过节流阀节流降温降压，另一路经过液体增压泵增压进入发生器中，液位控制器根据发生器液位控制增压泵启停，达到控制发生器液体液位的目的。
在***启动阶段，由于发生器中由液体增压泵增压至发生压力下的饱和液体制冷剂(状态点h)被压缩机排气口出来的过热蒸汽(状态点b)加热气化成发生压力下的饱和气体需要一定的时间，所以暂时先关闭第三电磁阀。此时喷射器因为没有工作蒸汽而无法工作，所以要关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，使经气液分离器分离后的闪蒸气体(状态点g)直接被压缩机吸入而不经过蒸发器，避免了闪蒸气进入蒸发器使蒸发器有限的换热面积不能得到很好利用而降低换热系数。
此阶段发生器内充有的由液体增压泵增压至发生压力下的饱和液体制冷剂(状态点h)正在被压缩机排气口出来的过热蒸汽(状态点b)加热气化。当发生器与冷凝器压差达到0.3MPa时，关闭第二电磁阀2，打开第一电磁阀、第三电磁阀。由于第二电磁阀的关闭和第一电磁阀的打开，从气液分离器出来的闪蒸气态制冷剂(状态点g)并不会被压缩机吸入，而是经喷射器被引射升压至m状态点，此时m状态点的压力为冷凝压力(具体流程：处于发生压力下的i状态点工作蒸汽先在喷射器膨胀腔内膨胀至状态点j，此时g状态点制冷剂气体被吸入接受室，两者在喷射器混合室内混合成状态点k，再经过喷射器的扩压器升压至状态点m)。c状态点和m状态点进入冷凝器冷凝至d状态点，然后分两路，一路经过液体增压泵增压进入发生器，另一路进入节流阀节流至e状态点，节流后产生的闪蒸气(g状态点)被气液分离器分离并由喷射器引射进入冷凝器冷却。此时进入蒸发器蒸发制冷的只有液态制冷剂(状态点f)，所以蒸发器的有效换热面积和换热系数都将得到提高。f状态点液体制冷剂在蒸发器中气化吸热完成制冷成为饱和气体(状态点a)被压缩机吸入，压缩成高温高压的气体(状态点b)，经过发生器时释放显热，温度降低至状态点c后进入冷凝器冷凝至状态点d。至此完成利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩—喷射耦合制冷循环。

Claims (3)

1.一种蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置，其特征在于：压缩机(1)的出端接蒸汽发生器(2)中热交换管的输入端，该蒸汽发生器(2)中热交换管的输出端接冷凝器(3)的输入端，冷凝器(3)的输出端分两路，第一路通过节流阀(4)接气液分离器(5)的输入端，第二路通过液体增压泵(8)接蒸汽发生器(2)的输入端；气液分离器(5)的液体输出端通过蒸发器(6)接压缩机(1)的入端；气液分离器(5)的气体输出端分两路，第一路通过第一电磁阀(10)接喷射器(7)的第一输入端，第二路通过第二电磁阀(11)接压缩机(1)的入端；蒸汽发生器(2)的气体输出端通过第三电磁阀(12)接喷射器(7)的第二输入端，喷射器(7)的输出端冷凝器(3)的输入端。
2.一种如权利要求1所述的蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置的制冷循环方法，其特征在于：该方法利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩喷射耦合制冷循环，通过控制电磁阀的启闭来实现制冷压缩机排气在发生器中间接加热气化由液体增压泵增压至发生压力下的饱和液体制冷剂，产生发生压力下的饱和气体，用作引射节流后经气液分离器分离的闪蒸气体所用喷射器的工作蒸汽。
3.如权利要求2所述的蒸汽压缩-喷射耦合制冷循环装置的制冷循环方法，其特征在于利用制冷压缩机排气显热的蒸汽压缩喷射耦合制冷循环的方法为：冷凝器冷凝后的饱和液体制冷剂分两路，一路经过节流阀节流进入气液分离器，分离后的饱和液体进入蒸发器，在蒸发器中吸收被冷却物体的热量而气化后被制冷剂被压缩机吸入，压缩成高温高压的气体进入发生器降温后再进入冷凝器冷凝；另一路经过液体增压泵增压进入发生器中，通过液位控制器控制增压泵启停，达到控制发生器中液体液位的目的；
在***启动阶段，由于发生器中液体制冷剂被压缩机排出的过热蒸汽加热气化需要一定的时间，所以暂时先关闭第三电磁阀。此时喷射器因为没有工作蒸汽而无法工作，因此要关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，使经气液分离器分离后的闪蒸气体直接被压缩机吸入；
当发生器与冷凝器压差达到0.3MPa时,关闭第二电磁阀，打开第一电磁阀、第三电磁阀，喷射器开始工作。从气液分离器出来的闪蒸气态制冷剂经喷射器引射升压后进入冷凝器冷凝。
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