一種基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)，包括冷凝器、氣體噴射器、蒸發(fā)器、發(fā)生器、膨脹閥、過冷器和氣液噴射泵；發(fā)生器出口分別與氣體噴射器入口和氣液噴射泵氣體入口相連，氣體噴射器入口還與過冷器氣體出口相連，氣體噴射器出口與冷凝器入口相連，冷凝器出口分別與膨脹閥一端和過冷器液體入口相連，膨脹閥另一端與蒸發(fā)器入口相連，蒸發(fā)器出口與過冷器氣體入口相連，氣液噴射泵液體入口與過冷器液體出口相連，氣液噴射泵出口與發(fā)生器入口相連。本發(fā)明采用臨界溫度較低的制冷劑作為循環(huán)工質，發(fā)生器內(nèi)循環(huán)工質在超臨界區(qū)變溫吸熱，使吸熱過程與熱源的放熱過程更好地匹配，從而減小了系統(tǒng)的不可逆性。
【專利說明】一種基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于能源技術和制冷【技術領域】，具體涉及一種能提高能源利用率的基于氣液嗔射栗的跨臨界嗔射制冷系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]噴射式制冷系統(tǒng)可利用不花錢的太陽能等作為驅動能源，提高了能源利用率，減少了工業(yè)污染物的排放。且該系統(tǒng)只有循環(huán)泵一個運動部件，不需要潤滑，運行可靠、維護費用低、壽命長，是一種很有前景的制冷方式。
[0003]優(yōu)化噴射器的結構、優(yōu)選制冷工質以及開展新型系統(tǒng)循環(huán)是噴射制冷系統(tǒng)的發(fā)展方向。
[0004]圖1為傳統(tǒng)噴射式制冷裝置的整體結構示意圖，該裝置主要由冷凝器1、氣體噴射器2、蒸發(fā)器3、發(fā)生器4、循環(huán)泵5、膨脹閥6和連接管道組成。該裝置的工作過程為:發(fā)生器4內(nèi)產(chǎn)生的高溫高壓蒸氣通過氣體噴射器2的噴嘴在出口處形成較低的壓力，從而將蒸發(fā)器3內(nèi)產(chǎn)生的低溫低壓的蒸氣引射入氣體噴射器2，兩股流體充分混合為一股壓力較高的流體后排入冷凝器I冷凝為液體，這部分液體一部分經(jīng)循環(huán)泵5增壓后流回發(fā)生器4繼續(xù)使用，另一部分經(jīng)膨脹閥6減壓后流回蒸發(fā)器3蒸發(fā)吸熱，實現(xiàn)制冷效應。
[0005]傳統(tǒng)的噴射制冷系統(tǒng)大都是亞臨界循環(huán)，其特征在于所選用的制冷工質的臨界溫度較高，系統(tǒng)發(fā)生器的蒸發(fā)壓力在臨界壓力以下，在發(fā)生器內(nèi)，工質在等溫條件下吸熱蒸發(fā)變成工作蒸氣，這種換熱方式由溫差傳熱引起的不可逆損失較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是一種基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)以臨界溫度較低的制冷劑為工質，系統(tǒng)的發(fā)生器在超臨界區(qū)定壓吸熱，與常規(guī)亞臨界狀態(tài)下的蒸發(fā)吸熱過程不同，制冷劑在吸熱過程中溫度是逐漸升高的，為變溫換熱。通過構建跨臨界循環(huán)，可以使工質在發(fā)生器內(nèi)的吸熱過程與熱源的放熱過程更好地匹配，從而減小了系統(tǒng)的不可逆性。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案:
[0008]一種基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)，包括冷凝器、氣體噴射器、蒸發(fā)器、發(fā)生器和膨脹閥，還包括過冷器和氣液噴射泵；
[0009]所述發(fā)生器出口分別與氣體噴射器入口和氣液噴射泵氣體入口相連，氣體噴射器入口還與過冷器氣體出口相連，氣體噴射器出口與冷凝器入口相連，冷凝器出口分別與膨脹閥一端和過冷器液體入口相連，膨脹閥另一端與蒸發(fā)器入口相連，蒸發(fā)器出口與過冷器氣體入口相連，氣液噴射泵液體入口與過冷器液體出口相連，氣液噴射泵出口與發(fā)生器入口相連；
[0010]所述跨臨界噴射制冷系統(tǒng)的循環(huán)工質為臨界溫度低于95°C的制冷劑。
[0011]本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述跨臨界噴射制冷系統(tǒng)的循環(huán)工質為丙烯、五氟乙烷、三氟乙烷、一氯五氟乙烷或二氟甲烷。
[0012]本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述跨臨界噴射制冷系統(tǒng)的循環(huán)工質為丙烯。
[0013]本發(fā)明具有的有益效果體現(xiàn)在:
[0014](I)本發(fā)明利用工業(yè)余熱、太陽能、地熱能等低品位能源作為驅動熱源，采用臨界溫度較低的制冷劑作為循環(huán)工質，發(fā)生器在超臨界區(qū)工作，工質在定壓吸熱過程中溫度是逐漸升高的，為變溫換熱，通過構建跨臨界循環(huán)，可以使循環(huán)工質在發(fā)生器內(nèi)的吸熱過程與熱源的放熱過程更好地匹配，從而減小了系統(tǒng)的不可逆性；
[0015](2)本發(fā)明的氣液噴射泵代替了傳統(tǒng)系統(tǒng)中的循環(huán)泵，不但解決了循環(huán)泵難于將冷凝液體的壓力提升至超臨界狀態(tài)的困難，還減少了系統(tǒng)的運動部件，從而使系統(tǒng)變?yōu)楸粍邮较到y(tǒng)，另外新增加的氣液噴射泵以熱量驅動，減少了系統(tǒng)中電能的消耗，更加充分地利用了低品位能源；
[0016](3)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)中過冷器的設置，使飽和液體被進一步冷凝成為過冷液體，避免了進入氣液噴射泵之前發(fā)生氣化現(xiàn)象；
[0017](4)本發(fā)明優(yōu)選的制冷工質丙烯，其GWP和ODP均為零，臨界溫度為91°C，能較好地利用太陽能等低溫熱源構建基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷循環(huán)；
[0018](5)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)無任何運動部件、整體結構簡單，維護方便，提高了能源利用率，減少了廢熱排放，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為傳統(tǒng)噴射式制冷裝置整體結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的結構示意圖；
[0021]圖中:1_冷凝器；2_氣體噴射器；3_蒸發(fā)器；4_發(fā)生器；5_循環(huán)泵；6_膨脹閥；7-過冷器；8-氣液噴射泵。
【具體實施方式】:
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0023]如圖2所示，本發(fā)明的基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)是在傳統(tǒng)噴射式制冷系統(tǒng)中增加了氣液噴射泵8，并將循環(huán)泵5替換為氣液噴射泵8。該跨臨界噴射制冷系統(tǒng)包括冷凝器1、氣體噴射器2、蒸發(fā)器3、發(fā)生器4、氣液噴射泵8、膨脹閥6和過冷器7，所述發(fā)生器4出口分別與氣體噴射器2入口和氣液噴射泵8氣體入口相連，氣體噴射器2入口還與過冷器7氣體出口相連，氣體噴射器2出口與冷凝器I入口相連，冷凝器I出口分別與膨脹閥6 —端和過冷器7液體入口相連，膨脹閥6另一端與蒸發(fā)器3入口相連，蒸發(fā)器3出口與過冷器7氣體入口相連，氣液噴射泵8液體入口與過冷器7液體出口相連，氣液噴射泵8出口與發(fā)生器4入口相連?？缗R界噴射制冷系統(tǒng)的循環(huán)工質為臨界溫度低于95°C的制冷劑，具體可采用丙烯(臨界溫度為91°C)、五氟乙烷(臨界溫度為66°C)、三氟乙烷(臨界溫度為72°C )、一氯五氟乙烷(臨界溫度為80°C )或二氟甲烷(臨界溫度為78°C )，考慮到制冷工質的環(huán)保要求，進一步優(yōu)選循環(huán)工質為丙烯，丙烯屬于碳氫化合物，是一種天然工質，它的 GWP(global warming potential:全球變暖潛能值)和 0DP(ozone depletionpotential:臭氧消耗潛值)均為O。[0024]本發(fā)明跨臨界噴射制冷系統(tǒng)循環(huán)工質的循環(huán)路徑有3條，分別為:
[0025]第一條為制冷子循環(huán):冷凝器I一膨脹閥6—蒸發(fā)器3—過冷器7—氣體噴射器2—冷凝器I ;
[0026]第二條為動力子循環(huán):冷凝器I一過冷器7—氣液噴射泵8 —發(fā)生器4 一氣體噴射器2—冷凝器I ;
[0027]第三條為氣液噴射泵循環(huán):發(fā)生器4 一氣液噴射泵8 一發(fā)生器4。
[0028]本發(fā)明跨臨界噴射制冷系統(tǒng)工作原理及過程:本發(fā)明利用工業(yè)余熱、太陽能、地熱能等低品位能源作為發(fā)生器4驅動熱源，在發(fā)生器4內(nèi)，循環(huán)工質吸收熱量變成高溫高壓的蒸氣，其中一部分高壓蒸氣通過氣體噴射器2的噴嘴在出口處形成較低的壓力，從而將從過冷器7出來的壓力較低的過熱蒸氣引射入氣體噴射器2中，兩股流體充分混合為一股壓力較高的流體后排入冷凝器I中冷凝為液體，其中一部分冷凝液體通過膨脹閥6降壓后進入蒸發(fā)器3蒸發(fā)吸熱變?yōu)檎魵夂罅魅脒^冷器7中，另一部分冷凝液體直接進入過冷器7中，溫度較低的蒸發(fā)蒸氣和溫度較高的冷凝液體在過冷器7中逆向流動換熱，蒸發(fā)蒸氣過熱后被引射入氣體噴射器2中，冷凝液體過冷后被引射入氣液噴射泵8中；發(fā)生器4中生成的另一部分高壓蒸氣通過氣液噴射泵8的噴嘴在出口處形成較低的壓力，從而將從過冷器7出來的壓力較低的過冷液體引射入氣液噴射泵8中，兩股流體充分混合為一股壓力比發(fā)生器4壓力稍高的流體后被重新送回發(fā)生器4中吸熱蒸發(fā)為工作蒸氣，從而完成整個循環(huán)過程。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，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視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)，包括冷凝器(I)、氣體噴射器(2)、蒸發(fā)器(3)、發(fā)生器(4)和膨脹閥(6)，其特征在于:還包括過冷器(7)和氣液噴射泵⑶； 所述發(fā)生器(4)出口分別與氣體噴射器(2)入口和氣液噴射泵(8)氣體入口相連，氣體噴射器⑵入口還與過冷器⑵氣體出口相連，氣體噴射器⑵出口與冷凝器⑴入口相連，冷凝器⑴出口分別與膨脹閥(6) —端和過冷器(7)液體入口相連，膨脹閥(6)另一端與蒸發(fā)器(3)入口相連，蒸發(fā)器(3)出口與過冷器(7)氣體入口相連，氣液噴射泵(8)液體入口與過冷器(7)液體出口相連，氣液噴射泵(8)出口與發(fā)生器(4)入口相連； 所述跨臨界噴射制冷系統(tǒng)的循環(huán)工質為臨界溫度低于95°C的制冷劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述跨臨界噴射制冷系統(tǒng)的循環(huán)工質為丙烯、五氟乙烷、三氟乙烷、一氯五氟乙烷或二氟甲燒。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于氣液噴射泵的跨臨界噴射制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述跨臨界噴射制冷系統(tǒng)的循環(huán)工質為丙烯。
【文檔編號】F25B27/00GK103994599SQ201410236175
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】王菲 申請人:中國礦業(yè)大學