本發(fā)明涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于熱流逸效應(yīng)的氣體制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，能源與環(huán)境問(wèn)題日益凸顯。我國(guó)已是世界最大的能源消費(fèi)國(guó)和CO₂排放國(guó)，其中工業(yè)能耗能源所占比例最大，主要集中在電力、石油天然氣、化工、輕工、建材和冶金等行業(yè)。這些行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程往往伴隨大量余(廢)熱排放，其中至少有一半未得到合理利用，造成能源浪費(fèi)和環(huán)境污染；如能合理利用這些余(廢)熱資源，可有效提高能源利用率，為我國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供有力支撐。

工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)有很多地方需要冷量，如一些工藝流程或設(shè)備的降溫冷卻、以及適宜生產(chǎn)環(huán)境的營(yíng)造等。目前主要采用兩類方案解決冷量需求問(wèn)題，一是使用能效較高的蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)；二是充分利用余(廢)熱，使用吸收式或吸附式制冷系統(tǒng)。這兩類方案均各自存在一些問(wèn)題。蒸氣壓縮式制冷需消耗高品位的電能或機(jī)械能，且其廣泛使用的HCFCs和HFCs類制冷劑因消耗臭氧層或產(chǎn)生溫室效應(yīng)等環(huán)境問(wèn)題已處于淘汰進(jìn)程之中。吸收式制冷通常以氨—水或水—溴化鋰溶液為工質(zhì)對(duì)，氨具有毒性且易燃易爆，若泄漏會(huì)造成環(huán)境污染和引發(fā)安全事故；溴化鋰也有一定毒性且具腐蝕性，也會(huì)污染環(huán)境，如操作不當(dāng)還容易結(jié)晶，影響制冷效果。吸附式制冷系統(tǒng)一般是間歇運(yùn)行，若設(shè)計(jì)成連續(xù)運(yùn)行則需增加吸附床，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作程序變得復(fù)雜。

可見(jiàn)，研發(fā)既能有效利用余(廢)熱驅(qū)動(dòng)，又可避免現(xiàn)有蒸氣壓縮式、吸收式、吸附式制冷缺點(diǎn)的新型制冷技術(shù)具有重要意義。

公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于熱流逸效應(yīng)的氣體制冷系統(tǒng)，從而克服現(xiàn)有的制冷系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、或需要消耗高品位能量以及使用的工質(zhì)不環(huán)保等缺點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于熱流逸效應(yīng)的氣體制冷系統(tǒng)，其中，包括：制冷劑輸入管；至少一組主努森壓縮機(jī)組，每組所述主努森壓縮機(jī)組包括：基臺(tái)體，其設(shè)置有一主進(jìn)口以及一主出口；所述主進(jìn)口與所述制冷劑輸入管連接；以及若干個(gè)努森壓縮機(jī)，每個(gè)該努森壓縮機(jī)包括冷腔、熱腔、多孔隔層以及連接通道，所述冷腔與所述熱腔之間通過(guò)所述多孔隔層分隔，所述多孔隔層上的孔的孔徑不大于氣體制冷劑的分子平均自由程，所述連接通道的進(jìn)口與所述熱腔的出口連接；若干個(gè)該努森壓縮機(jī)依序串聯(lián)地設(shè)置于所述基臺(tái)體內(nèi)，第一個(gè)所述努森壓縮機(jī)的冷腔的進(jìn)口與所述主進(jìn)口連接，后一個(gè)所述努森壓縮機(jī)的冷腔的進(jìn)口與前一個(gè)所述努森壓縮機(jī)的所述連接通道的出口連接，最后一個(gè)所述努森壓縮機(jī)的所述連接通道的出口與所述主出口連接；制冷劑輸出管，每組所述主努森壓縮機(jī)組的基臺(tái)體的主出口與該制冷劑輸出管連接；冷卻器，其熱流通道的進(jìn)口與所述制冷劑輸出管連接；節(jié)流機(jī)構(gòu)，其進(jìn)口與所述冷卻器的熱流通道的出口連接；真空罐，其設(shè)置有第一罐進(jìn)口、第二罐進(jìn)口以及罐出口，所述第一罐進(jìn)口通過(guò)一真空閥與所述節(jié)流機(jī)構(gòu)的出口連接；載冷劑換熱管，其設(shè)置于所述真空罐內(nèi)，該載冷劑換熱管的一端與一載冷劑輸入管連接，且該載冷劑換熱管的另一端與一載冷劑輸出管連接；輔努森壓縮機(jī)組，其結(jié)構(gòu)與所述主努森壓縮機(jī)組的結(jié)構(gòu)相同，該輔努森壓縮機(jī)組的基臺(tái)體的主出口與所述第二罐進(jìn)口連接；熱腔換熱器，每組所述主努森壓縮機(jī)組內(nèi)的所有的努森壓縮機(jī)的熱腔內(nèi)各設(shè)置有一個(gè)該熱腔換熱器；所述輔努森壓縮機(jī)組內(nèi)的所有的努森壓縮機(jī)的熱腔內(nèi)也各設(shè)置有一個(gè)該熱腔換熱器；所有的該熱腔換熱器的進(jìn)口均與一載熱介質(zhì)進(jìn)口管連接；所有的所述熱腔換熱器的出口均與一載熱介質(zhì)出口管連接；以及冷腔換熱器，每組所述主努森壓縮機(jī)組內(nèi)的所有的所述努森壓縮機(jī)的所述冷腔內(nèi)各設(shè)置有一個(gè)該冷腔換熱器；所有的所述冷腔換熱器的進(jìn)口均與一冷卻介質(zhì)進(jìn)口管連接，所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口管和所述制冷劑輸入管通過(guò)一個(gè)三通閥共同與所述真空罐的所述罐出口連接；所有的所述冷腔換熱器的出口均與一冷卻介質(zhì)出口管連接，且所述冷卻介質(zhì)出口管與所述輔努森壓縮機(jī)組的基臺(tái)體的主進(jìn)口連接。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述多孔隔層為多孔薄膜。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述節(jié)流機(jī)構(gòu)為節(jié)流閥或膨脹機(jī)。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述熱腔換熱器和所述冷腔換熱器均為翅片管式換熱器。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，每組所述主努森壓縮機(jī)組的基臺(tái)體設(shè)置有一上腔和一下腔，每組所述主努森壓縮機(jī)組的所有的努森壓縮機(jī)設(shè)置于所述上腔內(nèi)；所述下腔設(shè)置有一下腔進(jìn)口和一下腔出口，所述下腔通過(guò)一折流板分隔成一個(gè)流入通道和一個(gè)流出通道，所述下腔進(jìn)口與所述流入通道連通，所述下腔出口與所述流出通道連通；所述下腔進(jìn)口與所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口管連接，所述下腔出口與所述冷卻介質(zhì)出口管連接；每個(gè)所述冷腔換熱器的進(jìn)口通過(guò)一進(jìn)氣孔與所述流入通道連通，且每個(gè)所述冷腔換熱器的出口通過(guò)一出氣孔與所述流出通道連通。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述節(jié)流機(jī)構(gòu)與所述冷卻器之間設(shè)置有一個(gè)制冷劑換熱器，所述制冷劑換熱器的熱流通道的進(jìn)口與所述冷卻器的熱流通道的出口連接，所述節(jié)流機(jī)構(gòu)的進(jìn)口與所述制冷劑換熱器的熱流通道的出口連接；所述制冷劑換熱器的冷流通道的進(jìn)口與所述真空罐的所述罐出口連接，且所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口管和所述制冷劑輸入管通過(guò)所述三通閥共同與所述制冷劑換熱器的冷流通道的出口連接。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述載冷劑輸入管通過(guò)一載冷劑換熱器與所述載冷劑換熱管連接，所述載冷劑換熱器的熱流通道的進(jìn)口與所述載冷劑輸入管連接，且所述載冷劑換熱器的熱流通道的出口與所述載冷劑換熱管的一端連接；所述載冷劑換熱器的冷流通道的進(jìn)口與所述節(jié)流機(jī)構(gòu)的出口連接，所述第一罐進(jìn)口通過(guò)所述真空閥與所述載冷劑換熱器的冷流通道的出口連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的努森壓縮機(jī)的熱腔通過(guò)熱腔換熱器來(lái)利用工業(yè)余(廢)熱維持在較高的溫度，以使氣體制冷劑在努森壓縮機(jī)組內(nèi)得到升壓從而在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)流動(dòng)，其可以直接與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程相結(jié)合，以充分利用工業(yè)上產(chǎn)生的余(廢)熱，不需要消耗太多的高品位的電能或機(jī)械能。載冷劑在載冷劑換熱器和真空罐內(nèi)吸收氣體制冷劑釋放的冷量后便可輸送給需冷場(chǎng)所使用，從而能夠部分替代常規(guī)制冷機(jī)組為工藝流程和營(yíng)造適宜生產(chǎn)環(huán)境等提供所需的冷量。

2、本發(fā)明的努森壓縮機(jī)為模塊化設(shè)計(jì)，且構(gòu)造簡(jiǎn)單，可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)努森壓縮機(jī)進(jìn)行串、并聯(lián)組合。

3、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)系統(tǒng)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，不需要潤(rùn)滑油，運(yùn)行可靠，且整個(gè)系統(tǒng)的制冷效率較高，其制冷量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

4、本發(fā)明的制冷劑可采用天然環(huán)保且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氣體，對(duì)人體及環(huán)境無(wú)危害。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明基于熱流逸效應(yīng)的氣體制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的主努森壓縮機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的基臺(tái)體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的基臺(tái)體的下腔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的多排努森壓縮機(jī)串聯(lián)設(shè)置于基臺(tái)體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的翅片管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

主要附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-制冷劑輸入管，2-主努森壓縮機(jī)組，3-制冷劑輸出管，4-冷卻器，5-節(jié)流機(jī)構(gòu)，6-載冷劑換熱器，7-載冷劑輸入管，8-真空罐，9-第一罐進(jìn)口，10-第二罐進(jìn)口，11-罐出口，12-真空閥，13-載冷劑換熱管，14-載冷劑輸出管，15-輔努森壓縮機(jī)組，16-冷卻介質(zhì)進(jìn)口管，17-冷卻介質(zhì)出口管，18-三通閥，19-制冷劑換熱器，20-載熱介質(zhì)進(jìn)口管，21-載熱介質(zhì)出口管，22-基臺(tái)體，23-主進(jìn)口，24-主出口，25-冷腔，26-熱腔，27-多孔隔層，28-連接通道，29-熱腔換熱器，30-冷腔換熱器，31-上腔，32-下腔進(jìn)口，33-下腔，34-下腔出口，35-折流板，36-流入通道，37-流出通道，38-進(jìn)氣孔，39-出氣孔，40-絕熱隔層，41-翅片管式換熱器，42-彎管，43-銅翅片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

圖1至圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的一種基于熱流逸效應(yīng)的氣體制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該基于熱流逸效應(yīng)的氣體制冷系統(tǒng)包括制冷劑輸入管1、至少一組主努森壓縮機(jī)組2、制冷劑輸出管3、冷卻器4、節(jié)流機(jī)構(gòu)5、載冷劑換熱器6、真空罐8、載冷劑換熱管13、輔努森壓縮機(jī)組15、熱腔換熱器29以及冷腔換熱器30，參考圖2，每組主努森壓縮機(jī)組2包括基臺(tái)體22以及若干個(gè)努森壓縮機(jī)，基臺(tái)體22設(shè)置有一主進(jìn)口23以及一主出口24，主進(jìn)口23與制冷劑輸入管1連接，當(dāng)主努森壓縮機(jī)組2的數(shù)量為兩個(gè)或以上時(shí)，這些主努森壓縮機(jī)組2便并聯(lián)地與制冷劑輸入管1連接，即所有的主努森壓縮機(jī)組2各通過(guò)基臺(tái)體22的主進(jìn)口23與制冷劑輸入管1連接，從而能夠通過(guò)制冷劑輸入管1把氣體制冷劑輸送給各組主努森壓縮機(jī)組2。主努森壓縮機(jī)組2的數(shù)量可以根據(jù)系統(tǒng)的制冷量大小來(lái)確定。每個(gè)努森壓縮機(jī)包括冷腔25、熱腔26、多孔隔層27以及連接通道28，冷腔25與熱腔26之間通過(guò)多孔隔層27分隔，多孔隔層27上的孔的孔徑不大于氣體制冷劑的分子平均自由程。優(yōu)選地，多孔隔層27為多孔薄膜，其可以為多孔硅膠薄膜，多孔薄膜的邊緣通過(guò)密封圈密封設(shè)置在基臺(tái)體22內(nèi)。由于多孔隔層27上的孔的孔徑不大于氣體制冷劑的分子平均自由程，當(dāng)熱腔26的溫度高于冷腔25以滿足氣體發(fā)生熱流逸效應(yīng)的條件時(shí)，進(jìn)入到冷腔25內(nèi)的氣體制冷劑的分子便通過(guò)多孔隔層27自動(dòng)流入到熱腔26中，并因氣體制冷劑分子在熱腔26中聚焦而壓力升高。連接通道28的進(jìn)口與熱腔26的出口連接，若干個(gè)努森壓縮機(jī)依序串聯(lián)地設(shè)置于基臺(tái)體22內(nèi)，以對(duì)氣體制冷劑持續(xù)地進(jìn)行升壓。第一個(gè)努森壓縮機(jī)的冷腔25的進(jìn)口與基臺(tái)體22的主進(jìn)口23連接，后一個(gè)努森壓縮機(jī)的冷腔25的進(jìn)口與前一個(gè)努森壓縮機(jī)的連接通道28的出口連接，最后一個(gè)努森壓縮機(jī)的連接通道28的出口與基臺(tái)體22的主出口24連接。當(dāng)氣體制冷劑依序經(jīng)過(guò)所有的努森壓縮機(jī)后，氣體制冷劑的壓力便會(huì)得到持續(xù)的升高。每組主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的努森壓縮機(jī)的數(shù)量根據(jù)冷卻器4的工作壓力來(lái)確定。當(dāng)每組主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的努森壓縮機(jī)的數(shù)量并不是很多時(shí)，可以使組內(nèi)的努森壓縮機(jī)自前至后呈直線狀串聯(lián)起來(lái)，而當(dāng)每組主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的努森壓縮機(jī)的數(shù)量較多時(shí)，參考圖5，可以使努森壓縮機(jī)在基臺(tái)體1內(nèi)呈若干排平行分布，此時(shí)相鄰兩排的努森壓縮機(jī)之間用絕熱隔層40分隔開(kāi)來(lái)。

繼續(xù)參考圖1，每組主努森壓縮機(jī)組2的基臺(tái)體22的主出口24與制冷劑輸出管3連接，當(dāng)主努森壓縮機(jī)組2的數(shù)量為兩個(gè)或以上時(shí)，這些主努森壓縮機(jī)組2便并聯(lián)地與制冷劑輸出管3連接，從而使所有的主努森壓縮機(jī)組2能夠集中地把氣體制冷劑輸送給制冷劑輸出管3。冷卻器4的熱流通道的進(jìn)口與制冷劑輸出管3連接，制冷劑輸出管3把氣體制冷劑輸送到冷卻器4內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷卻器4可以為微通道換熱器。節(jié)流機(jī)構(gòu)5的進(jìn)口與冷卻器4的熱流通道的出口連接，其用于對(duì)被冷卻器4冷卻后的氣體制冷劑進(jìn)行降溫降壓。節(jié)流機(jī)構(gòu)5可以為節(jié)流閥或膨脹機(jī)，具體視所使用的氣體制冷劑種類而定。對(duì)于發(fā)生節(jié)流制冷效應(yīng)的最高轉(zhuǎn)化溫度高于環(huán)境溫度的大部分氣體，在環(huán)境溫度下節(jié)流就可以使溫度降低，此時(shí)節(jié)流機(jī)構(gòu)5便采用節(jié)流閥。而對(duì)于發(fā)生節(jié)流制冷效應(yīng)的最高轉(zhuǎn)化溫度遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度的氣體，如氦氣、氬氣和氖氣等，在環(huán)境溫度下節(jié)流不能使溫度降低，此時(shí)節(jié)流機(jī)構(gòu)5必須采用膨脹機(jī)以達(dá)到降溫的目的。

繼續(xù)參考圖1，真空罐8既是一個(gè)壓力容器，又是一個(gè)換熱器，其外部覆蓋有保溫層。真空罐8設(shè)置有第一罐進(jìn)口9、第二罐進(jìn)口10以及罐出口11，第一罐進(jìn)口9設(shè)置于真空罐8的底部，第二罐進(jìn)口10設(shè)置于真空罐8的頂部，罐出口11設(shè)置于真空罐8的中間。第一罐進(jìn)口9通過(guò)一真空閥12與節(jié)流機(jī)構(gòu)5的出口連接，載冷劑換熱管13設(shè)置于真空罐8內(nèi)，載冷劑換熱管13的一端與一載冷劑輸入管7連接，且載冷劑換熱管13的另一端與一載冷劑輸出管14連接。載冷劑輸入管7用于把載冷劑輸送進(jìn)系統(tǒng)，載冷劑可以為水等液體。進(jìn)入到真空罐8內(nèi)的低溫低壓氣體制冷劑在低真空環(huán)境下膨脹，壓力和溫度再次降低，從而增大系統(tǒng)的制冷量，載冷劑進(jìn)入到載冷劑換熱管13后吸收氣體制冷劑釋放的冷量后，通過(guò)載冷劑輸出管14便可輸送給需冷場(chǎng)所使用。繼續(xù)參考圖1，優(yōu)選地，載冷劑輸入管7通過(guò)一載冷劑換熱器6與載冷劑換熱管13連接，載冷劑換熱器6的熱流通道的進(jìn)口與載冷劑輸入管7連接，且載冷劑換熱器6的熱流通道的出口與載冷劑換熱管13的一端連接，載冷劑換熱器6的冷流通道的進(jìn)口與節(jié)流機(jī)構(gòu)5的出口連接，第一罐進(jìn)口9通過(guò)真空閥12與載冷劑換熱器6的冷流通道的出口連接。載冷劑換熱器6為一低溫?fù)Q熱器，其可以采用微通道換熱器，載冷劑與低溫低壓的氣體制冷劑在其中進(jìn)行換熱，低溫低壓氣體制冷劑吸熱后溫度初步升高，而載冷劑在進(jìn)入真空罐8前已初步吸收冷量，從而提高制冷效率。

繼續(xù)參考圖1和圖2，輔努森壓縮機(jī)組15的結(jié)構(gòu)與主努森壓縮機(jī)組2的結(jié)構(gòu)相同，輔努森壓縮機(jī)組15的基臺(tái)體的主出口與第二罐進(jìn)口10連接。每組主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的所有的努森壓縮機(jī)的熱腔內(nèi)各設(shè)置有一個(gè)熱腔換熱器29，輔努森壓縮機(jī)組15內(nèi)的所有的努森壓縮機(jī)的熱腔內(nèi)也各設(shè)置有一個(gè)熱腔換熱器29。所有的熱腔換熱器29的進(jìn)口均與一載熱介質(zhì)進(jìn)口管20連接，且所有的熱腔換熱器29的出口均與一載熱介質(zhì)出口管21連接。載熱介質(zhì)進(jìn)口管20用于把攜帶有工業(yè)產(chǎn)生的余(廢)熱的介質(zhì)輸送到熱腔換熱器29中，以對(duì)各個(gè)努森壓縮機(jī)的熱腔26進(jìn)行加熱，使各個(gè)努森壓縮機(jī)的熱腔26內(nèi)能夠維持在較高的溫度，被吸熱后的介質(zhì)再?gòu)妮d熱介質(zhì)出口管21向外排出。載熱介質(zhì)可以為水等液體，也可以為氣體。每組主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的所有的努森壓縮機(jī)的冷腔25內(nèi)各設(shè)置有一個(gè)冷腔換熱器30，輔努森壓縮機(jī)組15內(nèi)的努森壓縮機(jī)的冷腔25內(nèi)則可不設(shè)置冷腔換熱器30，此時(shí)，輔努森壓給機(jī)組15的基臺(tái)體的結(jié)構(gòu)可與主努森壓縮機(jī)組2的基臺(tái)體22的結(jié)構(gòu)不完全相同，且輔努森壓縮機(jī)組15內(nèi)的努森壓縮機(jī)的排列方式也可與主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的努森壓縮機(jī)的排列方式不完全相同。所有的冷腔換熱器30的進(jìn)口均與一冷卻介質(zhì)進(jìn)口管16連接，冷卻介質(zhì)進(jìn)口管16和制冷劑輸入管1通過(guò)一個(gè)三通閥18共同與真空罐8的罐出口11連接。所有的冷腔換熱器30的出口均與一冷卻介質(zhì)出口管17連接，且冷卻介質(zhì)出口管17與輔努森壓縮機(jī)組15的基臺(tái)體的主進(jìn)口連接。氣體制冷劑從真空罐8的罐出口11經(jīng)三通閥18大部分重新輸送給制冷劑輸入管1，小部分輸送給冷卻介質(zhì)進(jìn)口管16，從而使氣體制冷劑進(jìn)入到各個(gè)冷腔換熱器30內(nèi)冷卻冷腔25，以使主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的各個(gè)努森壓縮機(jī)的冷腔25維持在一個(gè)較低的溫度。從冷腔換熱器30出來(lái)的氣體制冷劑經(jīng)冷卻介質(zhì)出口管17輸送給輔努森壓縮機(jī)組15，輔努森壓縮機(jī)組15內(nèi)的努森壓縮機(jī)依序逐漸便把氣體制冷劑提升壓力后輸送回真空罐8。優(yōu)選地，熱腔換熱器29和冷腔換熱器30均為翅片管式換熱器41，其為微型的翅片管式換熱器，參考圖6，翅片管式換熱器41包括若干個(gè)平行分布的彎管42和若干層圍繞于所有彎管42之間的銅翅片43。所有彎管42的一端為翅片管式換熱器41的進(jìn)口，且所有彎管42的另一端為翅片管式換熱器41的出口。

參考圖3和圖4，優(yōu)選地，每組主努森壓縮機(jī)組2的基臺(tái)體22設(shè)置有一上腔31和一下腔33，上腔31由基臺(tái)體22的蓋板通過(guò)螺栓進(jìn)行固定封蓋。每組主努森壓縮機(jī)組2的所有的努森壓縮機(jī)設(shè)置于上腔31內(nèi)，下腔33設(shè)置有一下腔進(jìn)口32和一下腔出口34，下腔33通過(guò)一折流板35分隔成一個(gè)流入通道36和一個(gè)流出通道37，下腔進(jìn)口32與流入通道36連通，下腔出口34與流出通道37連通。下腔進(jìn)口32與冷卻介質(zhì)進(jìn)口管16連接，下腔出口34與冷卻介質(zhì)出口管17連接，每個(gè)冷腔換熱器30的進(jìn)口通過(guò)一進(jìn)氣孔38與流入通道36連通，且每個(gè)冷腔換熱器30的出口通過(guò)一出氣孔39與流出通道37連通。當(dāng)主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的努森壓縮機(jī)呈若干排平行分布時(shí)，流入通道36和流出通道37便呈S形狀彎曲分布在下腔33內(nèi)。冷卻介質(zhì)進(jìn)口管16把氣體制冷劑從下腔進(jìn)口32輸送入到流入通道36后通過(guò)各個(gè)進(jìn)氣孔38對(duì)應(yīng)進(jìn)入到各個(gè)冷腔換熱器30內(nèi)，在冷腔換熱器30內(nèi)換熱后的氣體制冷劑從出氣孔39排出到流出通道37，再集中從下腔出口34輸送出到冷卻介質(zhì)出口管17。主努森壓縮機(jī)組2的基臺(tái)體22通過(guò)設(shè)置的下腔33對(duì)各個(gè)冷腔換熱器30集中輸送氣體制冷劑，從而可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。由于輔努森壓縮機(jī)組15內(nèi)的努森壓縮機(jī)的冷腔25不需要設(shè)置冷腔換熱器30，故輔努森壓縮機(jī)組15的基臺(tái)體22不需要設(shè)置下腔33。

繼續(xù)參考圖1，優(yōu)選地，節(jié)流機(jī)構(gòu)5與冷卻器4之間設(shè)置有一個(gè)制冷劑換熱器19，其可以為微通道換熱器。制冷劑換熱器19的熱流通道的進(jìn)口與冷卻器4的熱流通道的出口連接，節(jié)流機(jī)構(gòu)5的進(jìn)口與制冷劑換熱器19的熱流通道的出口連接，制冷劑換熱器19的冷流通道的進(jìn)口與真空罐8的罐出口11連接，且冷卻介質(zhì)進(jìn)口管16和制冷劑輸入管1通過(guò)三通閥18共同與制冷劑換熱器19的冷流通道的出口連接。通過(guò)增設(shè)制冷劑換熱器19可以利用真空罐8流出的低溫低壓氣體制冷劑與節(jié)流機(jī)構(gòu)5前的中溫高壓氣體制冷劑進(jìn)行換熱，使中溫高壓氣體制冷劑在節(jié)流前預(yù)冷，保證其在節(jié)流機(jī)構(gòu)5中被充分節(jié)流降壓和降溫；另一方面，使低溫低壓制冷劑在進(jìn)入主努森壓縮機(jī)組2的主進(jìn)口23前出現(xiàn)一定的過(guò)熱，以提高進(jìn)氣溫度，進(jìn)而增大主努森壓縮機(jī)組2的主出口24的壓力，并減小各個(gè)努森壓縮機(jī)的耗功。總之，增設(shè)制冷劑換熱器19可以改善系統(tǒng)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，提高制冷效率。

本發(fā)明的工作原理為：

由于努森壓縮機(jī)是一種基于熱流逸效應(yīng)的氣體升壓裝置，當(dāng)主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的努森壓縮機(jī)的熱腔26通過(guò)熱腔換熱器29利用攜帶有工業(yè)余(廢)熱的介質(zhì)維持在較高的溫度，且冷腔25通過(guò)冷腔換熱器30利用低溫低壓的氣體制冷劑維持在較低的溫度時(shí)，若此時(shí)氣體制冷劑的分子平均自由程不小于努森壓縮機(jī)的多孔隔層27上的孔的孔徑便能夠滿足發(fā)生熱流逸效應(yīng)的條件，氣體制冷劑便從溫度較低的冷腔25運(yùn)動(dòng)到溫度較高的熱腔26，使得氣體制冷劑分子在熱腔26內(nèi)聚集而壓力上升，努森壓縮機(jī)多級(jí)串聯(lián)可以提高壓縮比，使氣體制冷劑獲得較高壓力，但被壓縮的氣體制冷劑的溫度幾乎不變，這使主努森壓縮機(jī)組2可以替代傳統(tǒng)的壓縮機(jī)、工質(zhì)泵等升壓裝置，主努森壓縮機(jī)組2通過(guò)制劑輸入管1不斷地把氣體制冷劑從真空罐8中抽出并升壓，然后從制冷劑輸出管3輸送給冷卻器4進(jìn)行冷卻，故主努森壓縮機(jī)組2還起到對(duì)真空罐8抽真空的作用，以使氣體制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。冷卻器4對(duì)從主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)排出的高溫高壓的氣體制冷劑進(jìn)行冷卻，以將氣體制冷劑的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹袦馗邏骸Ｖ袦馗邏旱臍怏w制冷劑流入到制冷劑換熱器19內(nèi)后在節(jié)流前先進(jìn)行提前預(yù)冷，再進(jìn)入到節(jié)流機(jī)構(gòu)5內(nèi)進(jìn)行降溫降壓。從節(jié)流機(jī)構(gòu)5出來(lái)的低溫低壓氣體制冷劑進(jìn)入到載冷劑換熱器6內(nèi)對(duì)載冷劑進(jìn)行降溫后，再通過(guò)真空閥12流進(jìn)真空罐8中，并對(duì)載冷劑作進(jìn)一步的降溫，載冷劑便獲得足夠的冷量，以供需冷場(chǎng)所使用。從真空罐8的罐出口11出來(lái)的低溫低壓氣體制冷劑經(jīng)制冷劑換熱器19預(yù)熱后，經(jīng)過(guò)三通閥18大部分重新輸送給制冷劑輸入管1，小部分輸送給冷卻介質(zhì)進(jìn)口管16。冷卻介質(zhì)進(jìn)口管16把低溫低壓氣體制冷劑輸送到主努森壓縮機(jī)組2的基臺(tái)體22的下腔33的流入通道36后，再通過(guò)各個(gè)進(jìn)氣孔38進(jìn)入到各個(gè)冷腔換熱器30內(nèi)對(duì)主努森壓縮機(jī)組2內(nèi)的各個(gè)努森壓縮機(jī)的冷腔25進(jìn)行冷卻，然后這部分氣體制冷劑再?gòu)某鰵饪?9流到流出通道37，并經(jīng)冷卻介質(zhì)出口管17輸送給輔努森壓縮機(jī)組15的基臺(tái)體的主入口，輔努森壓縮機(jī)組15內(nèi)的各個(gè)努森壓縮機(jī)通過(guò)熱流逸效應(yīng)依序?qū)睦鋮s介質(zhì)出口管17排出的壓力較低的氣體制冷劑升高壓力，以使氣體制冷劑能夠回流至壓力相對(duì)較高的真空罐8中，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)流動(dòng)。

本發(fā)明的努森壓縮機(jī)為模塊化設(shè)計(jì)，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，努森壓縮機(jī)的熱腔26通過(guò)熱腔換熱器29來(lái)利用工業(yè)余(廢)熱維持在較高的溫度，其可以直接與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程相結(jié)合，以充分利用工業(yè)上產(chǎn)生的余(廢)熱，不需要消耗太多的高品位的電能或機(jī)械能。載冷劑在載冷劑換熱器6和真空罐8內(nèi)吸收氣體制冷劑釋放的冷量后便可輸送給需冷場(chǎng)所使用，從而能夠部分替代常規(guī)制冷機(jī)組為工藝流程和營(yíng)造適宜生產(chǎn)環(huán)境等提供所需的冷量。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)系統(tǒng)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，不需要潤(rùn)滑油，運(yùn)行可靠，且整個(gè)系統(tǒng)的制冷較高，其制冷量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。另外，本發(fā)明的氣體制冷劑可采用天然環(huán)保且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氣體。氣體(如空氣、氮?dú)獾?作為制冷劑已有很長(zhǎng)的歷史，氣體制冷劑與傳統(tǒng)制冷劑(如氨、HFCs、HCFCs等)相比，價(jià)格低廉，容易獲得，對(duì)人體和環(huán)境完全無(wú)危害。

前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說(shuō)明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開(kāi)的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書(shū)及其等同形式所限定。