一種利用低溫熱源的增效制冷的制造方法
【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，包括噴射制冷部分和壓縮式制冷部分，噴射制冷部分包括氣液分離器，壓縮式制冷部分包括壓縮機、用于制冷的蒸發(fā)器和串接在蒸發(fā)器的工質入口的節(jié)流部件，壓縮機的工質出口連接有用于通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態(tài)的回熱裝置，回熱裝置與節(jié)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(jié)流元件的工質入口連接。上述增效制冷機能夠實現(xiàn)更低的制冷溫度。
【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]噴射制冷具有利用低品位低溫熱源來實現(xiàn)制冷的優(yōu)點，且系統(tǒng)結構簡單、不含運動部件、可靠性高。然而，傳統(tǒng)噴射制冷系統(tǒng)采用單一組分制冷劑工質，且受到噴射器壓比較小的限制，難以達到在較低制冷溫度下制冷工質蒸發(fā)壓力的要求，故制冷溫度較高，使得其實際應用受到很大限制。因此，為了獲得較低制冷溫度，通常采用復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)，采用多元非共沸混合工質作為制冷劑，根據非共沸混合工質在氣液相平衡狀態(tài)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(tài)工質和低沸點氣態(tài)工質分離開來，通過高沸點工質蒸發(fā)來實現(xiàn)低沸點工質冷凝，只需要一個壓縮機便能獲得較低制冷溫度。
[0003]現(xiàn)有的復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)如申請?zhí)枮?01010510850.8的中國專利公開的一種低品位熱能輔助驅動的復合式低溫制冷系統(tǒng)，包括噴射制冷部分(即低品位熱能輔助部分)和壓縮式制冷部分，噴射制冷部分包括依次連接的發(fā)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，壓縮式制冷部分包括壓縮機、用于制冷的蒸發(fā)器、串接在蒸發(fā)器的工質入口的第二節(jié)流部件和由冷凝蒸發(fā)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，復合式低溫制冷系統(tǒng)通過低品位熱能所驅動的噴射器實現(xiàn)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(xiàn)更低制冷溫度。由于該循環(huán)中高沸點工質的壓縮過程是由噴射器來完成的，因此節(jié)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，也有助于進一步降低壓縮機功耗。但是，由于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(fā)器，從而影響制冷系統(tǒng)制冷性能，制冷溫度較高。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種能夠實現(xiàn)更低的制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采用的技術方案是:一種利用低溫熱源的增效制冷機，包括噴射制冷部分和壓縮式制冷部分，所述噴射制冷部分包括氣液分離器，所述壓縮式制冷部分包括壓縮機、用于制冷的蒸發(fā)器和串接在蒸發(fā)器的工質入口的節(jié)流部件，所述壓縮機的工質出口連接有用于通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態(tài)的回熱裝置，所述回熱裝置與所述節(jié)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(jié)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(jié)流元件，次級節(jié)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(fā)器，所述冷凝蒸發(fā)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(jié)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(fā)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制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后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制冷部分的工質泵與發(fā)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余熱對發(fā)生器中的介質進行加熱，進一步提升系統(tǒng)能效比，顯著提高制冷效率。
[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]本實用新型采用上述技術方案，一種利用低溫熱源的增效制冷機包括噴射制冷部分和壓縮式制冷部分，所述噴射制冷部分包括氣液分尚器，所述壓縮式制冷部分包括壓縮機、用于制冷的蒸發(fā)器和串接在蒸發(fā)器的工質入口的節(jié)流部件，所述壓縮機的工質出口連接有用于通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態(tài)的回熱裝置，所述回熱裝置與所述節(jié)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(jié)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(jié)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(xiàn)更低的制冷溫度，提高制冷性能，低沸點工質單位容積制冷量比高沸點工質單位容積制冷量大，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(fā)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(fā)器，14-第四回熱器，15-第三節(jié)流閥，16-蒸發(fā)器，17-第二節(jié)流閥，18-第一節(jié)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，是一種采用了多能源驅動復合制冷系統(tǒng)的制冷機，包括壓縮機式制冷部分和噴射制冷部分。
[0016]其中噴射制冷部分包括發(fā)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(jié)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(fā)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(fā)生器I入口相連，另一路接入第一節(jié)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]壓縮機式制冷部分包括壓縮機7、第三節(jié)流閥15和用于制冷的蒸發(fā)器16等，第三節(jié)流閥15為串接在蒸發(fā)器16的工質入口的節(jié)流部件。壓縮機7的工質出口連接有用于通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態(tài)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(jié)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(fā)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(fā)器13高壓側入口，冷凝蒸發(fā)器13高壓側出口經第四回熱器14、第三節(jié)流閥15接入蒸發(fā)器16入口，蒸發(fā)器16出口經第四回熱器14接入冷凝蒸發(fā)器13低壓側入口，第二氣液分離器11底部出液口經第二節(jié)流閥17接入冷凝蒸發(fā)器13低壓側入口，冷凝蒸發(fā)器13低壓側出口經第二分凝器12后與第一節(jié)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(制冷劑)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(fā)生器I中液態(tài)混合制冷劑加熱汽化為高壓過熱狀態(tài)制冷劑蒸汽，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)的低壓混合制冷劑蒸汽，制冷劑蒸汽在噴射器2內混合增壓，噴射器2出口的中間壓力狀態(tài)過熱制冷劑混合蒸汽經第一回熱器3換熱后進入第一冷凝器4進一步冷卻為汽液兩相混合制冷劑，再進入第一氣液分離器5實現(xiàn)氣相和液相分離，第一氣液分離器5內氣相制冷劑經第一分凝器6的進一步提純后，氣相部分主要為低沸點制冷劑和少量高沸點制冷劑，液相部分主要為高沸點制冷劑和少量低沸點制冷劑，第一氣液分離器5底部流出液態(tài)制冷劑分為兩路，一路經工質泵19加壓后經第一回熱器3和第二回熱器8換熱后進入發(fā)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(jié)流閥18節(jié)流降壓成為低溫低壓混合制冷劑，第一氣液分離器5頂部流出的氣態(tài)制冷劑經壓縮機7、第二回熱器8和第三回熱器9換熱后進入第二冷凝器10進一步冷卻為汽液兩相混合制冷劑，再進入第二氣液分離器11實現(xiàn)氣相和液相分離，第二氣液分離器11內氣相制冷劑經第二分凝器12的進一步提純后，氣相部分主要為低沸點制冷劑和少量高沸點制冷劑，液相部分主要為高沸點制冷劑和少量低沸點制冷劑，第二氣液分離器11底部流出液態(tài)制冷劑進入第二節(jié)流閥17節(jié)流降壓成為低溫低壓混合制冷劑，第二氣液分離器11頂部流出氣態(tài)制冷劑進入冷凝蒸發(fā)器13高壓側冷凝后再經第四回熱器14換熱、第三節(jié)流閥15節(jié)流降壓進入蒸發(fā)器16蒸發(fā)吸熱制冷，流出蒸發(fā)器16的低溫低壓制冷劑蒸汽經第四回熱器14換熱后與第二節(jié)流閥17流出的低溫低壓制冷劑混合進入冷凝蒸發(fā)器13低壓側蒸發(fā)，蒸發(fā)后的低壓制冷劑經第二分凝器12換熱后與第一節(jié)流閥18出口的低溫低壓制冷劑混合后經第一分凝器6和第三回熱器9換熱后被來自發(fā)生器I的高壓制冷劑蒸汽引射進入噴射器2。經上述循環(huán)過程，在蒸發(fā)器16中獲得-100?-30°C低溫制冷溫度。
[0020]實施例二如圖2所示，與實施例一的不同之處在于，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(fā)生器I中液態(tài)混合制冷劑加熱汽化為高壓過熱狀態(tài)制冷劑蒸汽，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)的低壓混合制冷劑蒸汽，制冷劑蒸汽在噴射器2內混合增壓，噴射器2出口的中間壓力狀態(tài)過熱制冷劑混合蒸汽經第一回熱器3換熱后進入第一冷凝器4進一步冷卻為汽液兩相混合制冷劑，再進入第一氣液分離器5實現(xiàn)氣相和液相分離，第一氣液分離器5內氣相制冷劑經第一分凝器6的進一步提純后，氣相部分主要為低沸點制冷劑和少量高沸點制冷劑，液相部分主要為高沸點制冷劑和少量低沸點制冷劑，第一氣液分離器5底部流出液態(tài)制冷劑分為兩路，一路經工質泵19加壓后經第一回熱器3和第二回熱器8換熱后進入發(fā)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(jié)流閥18節(jié)流降壓后進入第一分凝器6換熱，第一氣液分離器5頂部流出的氣態(tài)制冷劑經壓縮機7、第二回熱器8和第三回熱器9換熱后進入第二冷凝器10進一步冷卻為汽液兩相混合制冷劑，再進入第二氣液分離器11實現(xiàn)氣相和液相分離，第二氣液分離器11內氣相制冷劑經第二分凝器12的進一步提純后，氣相部分主要為低沸點制冷劑和少量高沸點制冷劑，液相部分主要為高沸點制冷劑和少量低沸點制冷劑，第二氣液分離器11底部流出液態(tài)制冷劑進入第二節(jié)流閥17節(jié)流降壓成為低溫低壓混合制冷劑，第二氣液分離器11頂部流出氣態(tài)制冷劑進入冷凝蒸發(fā)器13高壓側冷凝后再經第四回熱器14換熱、第三節(jié)流閥15節(jié)流降壓進入蒸發(fā)器16蒸發(fā)吸熱制冷，流出蒸發(fā)器16的低溫低壓制冷劑蒸汽經第四回熱器14換熱后與第二節(jié)流閥17流出的低溫低壓制冷劑混合進入冷凝蒸發(fā)器13低壓側蒸發(fā)，蒸發(fā)后的低壓制冷劑經第二分凝器12換熱后與第一分凝器6出口的低溫低壓制冷劑混合再經第三回熱器9換熱后被來自發(fā)生器I的高壓制冷劑蒸汽引射進入噴射器2。經上述循環(huán)過程，在蒸發(fā)器16中獲得-100?_30°C低溫制冷溫度。
[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，而回熱器屬于制冷機【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，包括噴射制冷部分和壓縮式制冷部分，所述噴射制冷部分包括氣液分離器，所述壓縮式制冷部分包括壓縮機、用于制冷的蒸發(fā)器和串接在蒸發(fā)器的工質入口的節(jié)流部件，其特征在于:所述壓縮機的工質出口連接有用于通過降低溫度使工質轉化為氣液相混合狀態(tài)的回熱裝置，所述回熱裝置與所述節(jié)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(jié)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，其特征在于: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(jié)流元件，次級節(jié)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，其特征在于:所述次級回熱元件包括冷凝蒸發(fā)器，所述冷凝蒸發(fā)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(jié)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(fā)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制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后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，其特征在于: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制冷部分的工質泵與發(fā)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，其特征在于: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，其特征在于: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，其特征在于: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(yōu)先權日:2014年9月30日
【發(fā)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