增效串列式噴嘴兩相流引射器及其組成的制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增效串列式噴嘴兩相流引射器及其組成的制冷系統(tǒng)，以提高引射效率。引射器殼體內(nèi)部安裝有噴射結(jié)構(gòu)，噴射結(jié)構(gòu)包括噴射本體，噴射結(jié)構(gòu)的噴射入口端與噴射出口端之間串聯(lián)有至少兩段噴嘴，相鄰兩段噴嘴之間為擴張段；引射器殼體內(nèi)壁與噴射本體之間為接收室，噴射出口端與引射流出口部件之間依次為混合室和擴壓室；制冷劑在首段噴嘴內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，制冷劑加速，然后流入擴張段減速；之后進入下一段噴嘴，經(jīng)過兩次或多次加速、增壓，與被引射流一同依次進入混合室、擴壓室，經(jīng)引射流出口部件流出，流體接近均質(zhì)流狀態(tài)，引射比和制冷系統(tǒng)能效得到提高。
【專利說明】增效串列式噴嘴兩相流引射器及其組成的制冷系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種增效串列式噴嘴兩相流引射器及其組成的制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在兩相流制冷循環(huán)系統(tǒng)中，回收一部分高壓工質(zhì)的壓力能量可以大幅度提高制冷系統(tǒng)性能系數(shù)(COP)。目前，主要有兩種方法:一種是利用膨脹機來代替節(jié)流閥，該方案優(yōu)點是能量回收效率較高，但存在膨脹機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等問題，且膨脹機主要工作在兩相區(qū)，帶液膨脹對其工作可靠性造成較大影響，目前尚有許多技術(shù)難題需要解決。另一種方法用引射器作為增壓泵，將高壓工質(zhì)的膨脹功轉(zhuǎn)化為動能，然后再將動能轉(zhuǎn)成壓力能加以回收，以提高制冷系統(tǒng)性能。引射器制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無運動部件、可靠性高，制冷劑流量容易控制，與采用膨脹機回收機械能的方案相比具有獨特優(yōu)勢，更容易做到實用化。
[0003]但是，在蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中，引射器內(nèi)工質(zhì)呈現(xiàn)兩相流動，流體汽、液相密度相差很大，如果采用普通縮放噴嘴引射器，噴嘴內(nèi)工質(zhì)液滴直徑大，造成引射器內(nèi)工質(zhì)分相十分嚴重，汽、液相間速度差很大，極大影響了噴嘴實際引射效率，從而影響制冷裝備整機性能。
[0004]為了解決單級縮放噴嘴引射效率低的問題，國內(nèi)外許多研究者提出了相應(yīng)的技術(shù)解決方案，如:通過對蒸汽引射制冷循環(huán)進行數(shù)值模擬來預(yù)測系統(tǒng)性能，探尋引射器最佳尺寸，或通過研究冷凝溫度、引射流體溫度的影響，找出工況與制冷循環(huán)系統(tǒng)性能的關(guān)系等。
[0005]但是，目前各種研究工作均是針對單級縮放噴嘴引射器的制冷系統(tǒng)，并未對引射器有實質(zhì)性的改變，具體性能提高狀況也還未見深入報道，且改進措施受多種因素影響，控制難度明顯增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種多段串列式噴嘴兩相流引射器，以提聞引射效率。
[0007]本發(fā)明的另一個目的是提供一種制冷系統(tǒng)性能系數(shù)高的制冷循環(huán)系統(tǒng)。
[0008]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種增效串列式噴嘴兩相流引射器，包括引射器殼體、噴射結(jié)構(gòu)、接收室、混合室、擴壓室和引射流出口部件，所述引射器殼體上設(shè)置有主引射流入口和被引射流入口 ；所述引射器殼體內(nèi)部安裝有所述噴射結(jié)構(gòu)，所述噴射結(jié)構(gòu)包括噴射本體，所述噴射本體一端為噴射入口端，另一端為噴射出口端，所述噴射入口端與所述主引射流入口連接，所述主引射流入口端和所述噴射入口端為圓柱形流道，所述噴射入口端與所述噴射出口端之間串聯(lián)設(shè)置有至少兩段噴嘴，相鄰兩段噴嘴之間為擴張段；所述引射器殼體內(nèi)壁與所述噴射本體之間為所述接收室，所述噴射出口端與所述引射流出口部件之間依次為所述混合室和擴壓室；制冷劑在首段噴嘴內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，制冷劑加速，然后流入擴張段減速；之后進入下一段噴嘴，經(jīng)過兩次或多次加速、增壓，與被引射流一同依次進入混合室、擴壓室，經(jīng)引射流出口部件流出。
[0010]所述噴射本體與所述引射器殼體之間采用螺紋連接。
[0011]一種含有所述引射器的制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、冷凝器、主蒸發(fā)器、輔助蒸發(fā)器、汽液分離器和所述的引射器，所述壓縮機的出口與所述冷凝器的入口連接，所述冷凝器的出口與所述引射器的主引射流入口端連接，所述主蒸發(fā)器的出口與所述引射器的被引射流入口連接，所述引射器的引射流出口部件的出口與所述汽液分離器的進口連接，所述汽液分離器的氣體出口通過所述輔助蒸發(fā)器與所述壓縮機的進口連接。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1、本發(fā)明的引射器采用多段串列式噴嘴，制冷劑在串列式噴嘴內(nèi)動能、壓力勢能經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化，制冷劑液滴更加細化，流體更接近于均質(zhì)流，引射效率高。
[0014]2、本發(fā)明的引射器結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無運動部件、可靠性高，更容易加工和推廣應(yīng)用。
[0015]3、本發(fā)明的制冷系統(tǒng)中采用串列式噴嘴，制冷系統(tǒng)能效比COP得到提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1所示為本發(fā)明增效串聯(lián)式兩相流引射器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2所示為噴射結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0018]圖3所示為本發(fā)明的引射器組成的制冷系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖4所示為冷凝溫度不變蒸發(fā)溫度改變時的單級縮放噴嘴與串列式噴嘴性能對比實驗曲線；
[0020]圖5所示為蒸發(fā)溫度不變冷凝溫度改變時單級縮放噴嘴與串列式噴嘴性能對比實驗曲線。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0022]本發(fā)明增效串列式噴嘴兩相流引射器的示意圖如圖1和圖2所示，包括引射器殼體1、噴射結(jié)構(gòu)2、接收室3、混合室4、擴壓室5和引射流出口部件6，所述引射器殼體I上設(shè)置有主引射流入口(圖1中左側(cè)箭頭處)和被引射流入口 7。所述引射器殼體I內(nèi)部安裝有所述噴射結(jié)構(gòu)2，所述噴射結(jié)構(gòu)2包括噴射本體8，所述噴射本體8 一端為噴射入口端9，另一端為噴射出口端10，所述噴射入口端9與所述主引射流入口連接，所述主引射流入口端和所述噴射入口端9為圓柱形流道，所述噴射入口端9與所述噴射出口端10之間串聯(lián)設(shè)置有至少兩段噴嘴11-1、11_2，相鄰兩段噴嘴之間為擴張段12。所述引射器殼體I內(nèi)壁與所述噴射本體8之間為所述接收室3，所述噴射出口端10與所述引射流出口部件6之間依次為所述混合室4和擴壓室5。制冷劑在首段噴嘴內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽评鋭┘铀?，然后流入擴張段減速；之后進入下一段噴嘴，經(jīng)過兩次或多次加速、增壓，與被引射流一同依次進入混合室、擴壓室，經(jīng)引射流出口部件流出。
[0023]本實施例中，所述噴射本體8與所述引射器殼體之間采用螺紋連接。
[0024]本發(fā)明含有上述引射器的制冷系統(tǒng)的示意圖如圖3所示，包括壓縮機13、冷凝器14、主蒸發(fā)器15、輔助蒸發(fā)器16、汽液分離器17和所述的引射器18，引射器的結(jié)構(gòu)與圖1和圖2所示結(jié)構(gòu)相同。所述壓縮機13的出口與所述冷凝器14的入口連接，所述冷凝器14的出口與所述引射器18的主引射流入口端9連接，所述主蒸發(fā)器15的出口與所述引射器18的被引射流入口 7連接，所述引射器18的引射流出口部件6的出口與所述汽液分離器17的進口連接，所述汽液分離器17的氣體出口通過所述輔助蒸發(fā)器16與所述壓縮機13的進口連接。
[0025]由壓縮機13出來的高溫高壓制冷劑過熱蒸汽進入冷凝器14冷凝，由冷凝器14排出的過冷液態(tài)制冷劑經(jīng)主引射流入口端9進入串列式噴射結(jié)構(gòu)2，在流經(jīng)第一段噴嘴時，壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，制冷劑加速，然后流入擴張段減速。在這個過程中制冷劑壓力下降并部分汽化，隨后制冷劑進入第二段噴嘴，速度進一步提高，制冷劑液滴破碎，相間阻力減小，流體接近均質(zhì)流狀態(tài)，從而達到與單相流接近的目的，隨著制冷劑在噴射結(jié)構(gòu)內(nèi)的加速，噴射出口端制冷劑流速將達到超音速，此時接收室中壓力下降，從蒸發(fā)器出來的汽態(tài)制冷劑由被引射流入口卷吸至接收室，然后進入混合室內(nèi)與主引射流體混合。在擴壓室中制冷劑動能轉(zhuǎn)化為壓力能，最終制冷劑進入系統(tǒng)汽液分離器。經(jīng)汽液分離器分離后的濕蒸汽由汽液分離器上部流出，經(jīng)過輔助蒸發(fā)器后進入壓縮機，液體則由汽液分離器下部流出進入主蒸發(fā)器蒸發(fā)。
[0026]圖4為冷凝溫度不變蒸發(fā)溫度改變時，制冷系統(tǒng)分別應(yīng)用本發(fā)明兩段噴嘴串聯(lián)的引射器和單級縮放噴嘴性能對比實驗曲線，由圖可見，當(dāng)冷凝溫度不變，改變蒸發(fā)溫度時，單級縮放噴嘴與串列式噴嘴均存在一引射比最大值，且串列式噴嘴引射比始終大于單級縮放噴嘴引射比；制冷系統(tǒng)性能系數(shù)COP隨著蒸發(fā)溫度的上升呈逐漸上升趨勢，且串列式噴嘴制冷系統(tǒng)COP始終大于單級縮放噴嘴制冷系統(tǒng)C0P。
[0027]圖5為蒸發(fā)溫度不變冷凝溫度改變時，制冷系統(tǒng)分別應(yīng)用本發(fā)明兩段噴嘴串聯(lián)的引射器和單級縮放噴嘴性能對比實驗曲線，由圖可見，當(dāng)蒸發(fā)溫度不變，改變冷凝溫度時，單級縮放噴嘴與串列式噴嘴的引射比隨冷凝溫度的升高先增大后減小，并存在一最大值；制冷系統(tǒng)性能系數(shù)COP均隨著冷凝溫度的升高而減小。串列式噴嘴引射比及制冷系統(tǒng)COP均高于單級縮放噴嘴引射器的引射比及制冷系統(tǒng)C0P。由圖5可見，串列式噴嘴比普通單級縮放式噴嘴引射比最大提聞了 18%,制冷系統(tǒng)能效比COP最大提聞了 12%。
[0028]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種增效串列式噴嘴兩相流引射器，其特征在于，包括引射器殼體、噴射結(jié)構(gòu)、接收室、混合室、擴壓室和引射流出口部件，所述引射器殼體上設(shè)置有主引射流入口和被引射流入口 ；所述引射器殼體內(nèi)部安裝有所述噴射結(jié)構(gòu)，所述噴射結(jié)構(gòu)包括噴射本體，所述噴射本體一端為噴射入口端，另一端為噴射出口端，所述噴射入口端與所述主引射流入口連接，所述主引射流入口端和所述噴射入口端為圓柱形流道，所述噴射入口端與所述噴射出口端之間串聯(lián)設(shè)置有至少兩段噴嘴，相鄰兩段噴嘴之間為擴張段；所述引射器殼體內(nèi)壁與所述噴射本體之間為所述接收室，所述噴射出口端與所述引射流出口部件之間依次為所述混合室和擴壓室；制冷劑在首段噴嘴內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，制冷劑加速，然后流入擴張段減速；之后進入下一段噴嘴，經(jīng)過兩次或多次加速、增壓，與被引射流一同依次進入混合室、擴壓室，經(jīng)引射流出口部件流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增效串列式噴嘴兩相流引射器，其特征在于，所述噴射本體與所述引射器殼體之間采用螺紋連接。
3.一種含有權(quán)利要求1所述引射器的制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮機、冷凝器、主蒸發(fā)器、輔助蒸發(fā)器、汽液分離器和權(quán)利要求1所述的引射器，所述壓縮機的出口與所述冷凝器的入口連接，所述冷凝器的出口與所述引射器的主引射流入口端連接，所述主蒸發(fā)器的出口與所述引射器的被引射流入口連接，所述引射器的引射流出口部件的出口與所述汽液分離器的進口連接，所述汽液分離器的氣體出口通過所述輔助蒸發(fā)器與所述壓縮機的進口連接。
【文檔編號】F25B41/00GK103983053SQ201410234209
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】郭憲民, 汪偉華, 任立乾 申請人:天津商業(yè)大學(xué)