一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，屬于機(jī)械制冷技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水(R718)作為一種天然制冷和載冷劑，具有高潛熱、無毒、不燃不爆和環(huán)境友好特性(全球變暖指數(shù)GWP=O，消耗臭氧潛能值ODP=O)，特別是R718的理論能效比高(COP)，近年來又引起世界廣泛關(guān)注。相關(guān)研究比較了R718與常規(guī)制冷劑(R134a，R22等)在系統(tǒng)⑶P、運(yùn)行成本、制冷量以及對環(huán)境的影響等方面的不同，發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)其他參數(shù)相同，冷凝溫度20°C以上和蒸發(fā)溫度為5K時，水作為制冷劑的壓縮系統(tǒng)COP值最高。將R718用于蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，另一優(yōu)點(diǎn)是制冷劑、載冷劑和冷卻水為同一物質(zhì)，這樣蒸發(fā)器和冷凝器可設(shè)計成直接接觸式換熱，換熱效率高。目前，R718雖可用于多級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)中，但由于需要級間冷卻設(shè)備初期投資很高，而且這種R718壓縮機(jī)具有比常規(guī)制冷劑大很多的壓縮比(R134a的2倍)和大容積、高轉(zhuǎn)速、大排量的設(shè)備尺寸，嚴(yán)重阻礙了 R718制冷劑在蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。
[0003]采用基于非定常流動過程的波轉(zhuǎn)子(WaveRotor)增壓器，可實(shí)現(xiàn)增壓效率高于穩(wěn)態(tài)過程增壓效率，用于多級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)中的預(yù)壓縮可有效降低制冷壓縮機(jī)壓比、級數(shù)和尺寸(高壓力下，比容降低)，同時變等焓節(jié)流為近似等熵膨脹可提高系統(tǒng)效能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，其目的在于充分利用閃蒸激波的增壓特性完成制冷劑蒸汽的預(yù)壓縮，實(shí)現(xiàn)降低制冷壓縮機(jī)壓比目的；利用膨脹波的膨脹特性完成液相冷劑的兩相分離，實(shí)現(xiàn)等熵膨脹+等焓節(jié)流的雙級制冷循環(huán)。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種氣波輔助增壓雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，它包括一個節(jié)流閥、氣液分離器、冷凝器、制冷壓縮機(jī)、真空栗、蒸發(fā)器，它還包括一個四端口波轉(zhuǎn)子增壓器，利用四端口波轉(zhuǎn)子增壓器對制冷蒸汽進(jìn)行預(yù)增壓以減小制冷壓縮機(jī)的壓比。所述蒸發(fā)器的出口與四端口波轉(zhuǎn)子增壓器的低壓蒸汽入口連接，四端口波轉(zhuǎn)子增壓器的增壓蒸汽出口采用管道與制冷壓縮機(jī)的入口連接，氣液分離器的氣相出口也采用管道與制冷壓縮機(jī)的入口連接;所述制冷壓縮機(jī)的出口管道與冷凝器的入口連接，冷凝器的出口管道與四端口波轉(zhuǎn)子增壓器的驅(qū)動流體入口連接，四端口波轉(zhuǎn)子增壓器的降壓蒸汽出口用管道與氣液分離器的入口連接;所述氣液分離器的液相出口管道與節(jié)流閥入口連接，節(jié)流閥出口連接蒸發(fā)器的入口 ；所述真空栗連接蒸發(fā)器的出口管道。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:這種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)提出的氣波輔助增壓蒸汽壓縮WVC制冷技術(shù)，相比現(xiàn)有機(jī)械蒸汽壓縮MVC和熱力蒸汽壓縮TVC制冷技術(shù)，具有如下技術(shù)優(yōu)勢:
[0007]1、實(shí)現(xiàn)了利用四端口波轉(zhuǎn)子增壓器對來自蒸發(fā)器的蒸汽進(jìn)行預(yù)增壓，達(dá)到降低壓縮機(jī)壓比的目的；
[0008]2、四端口波轉(zhuǎn)子增壓器預(yù)壓縮為等熵壓縮，壓縮后溫度低，有效降低冷凝器負(fù)荷，預(yù)壓縮后氣相與預(yù)膨脹后工質(zhì)氣相混合，具有自冷卻特性，省去了中間冷卻器；
[0009]3、經(jīng)冷凝器出來的飽和液相在四端口波轉(zhuǎn)子增壓器中等熵膨脹，代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙級節(jié)流多級制冷工藝中的節(jié)流過程，制冷能效比提高。
[0010]4、四端口波轉(zhuǎn)子增壓器除具有預(yù)膨脹、預(yù)壓縮功能外，還具備優(yōu)秀的帶液操作性能，波轉(zhuǎn)子的雙開口結(jié)構(gòu)可確保設(shè)備在預(yù)膨脹后產(chǎn)生冷凝液滴的優(yōu)良帶液操作性能。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)。
[0012]圖2是一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的Ρ-h圖。
[0013]圖中:1、節(jié)流閥，2、氣液分離器，3、四端口波轉(zhuǎn)子增壓器，4、冷凝器，5、制冷壓縮機(jī)，6、真空栗，7、蒸發(fā)器；Hf、驅(qū)動流體入口，LP、低壓蒸汽入口，MP、增壓蒸汽出口，Lt降壓蒸汽出口。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]實(shí)施例1利用四端口波轉(zhuǎn)子增壓器輔助增壓雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)。
[0016]圖1示出了一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)。圖中，四端口波轉(zhuǎn)子增壓器輔助增壓雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)包括，節(jié)流閥1、氣液分離器2、四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3、冷凝器4、蒸汽壓縮機(jī)5、真空栗6、蒸發(fā)器7。蒸發(fā)器7的出口與四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的低壓蒸汽入口 Lp連接，四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的增壓蒸汽出口Mp采用管道與制冷壓縮機(jī)5的入口連接，氣液分離器2的氣相出口也采用管道與制冷壓縮機(jī)5的入口連接;蒸汽壓縮機(jī)5的出口管道與冷凝器4的入口連接，冷凝器4的出口管道與四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的驅(qū)動流體入口Hp連接，四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的降壓蒸汽出口Lt用管道與氣液分離器2的入口連接;氣液分離器2的液相出口管道與節(jié)流閥I入口連接，節(jié)流閥I出口連接蒸發(fā)器7的入口。
[0017]制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器7中定溫、定壓吸熱實(shí)現(xiàn)制冷，變成飽和蒸汽后由四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的Lp端口進(jìn)入四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3;四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的Mp端口的氣相與氣液分離器2氣相出口的氣相混合后，進(jìn)入制冷蒸汽壓縮機(jī)5，形成的高溫高壓氣體經(jīng)由冷凝器4后以飽和液態(tài)進(jìn)入四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的Hp端口，閃蒸形成的激波壓縮自四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的Lp端口進(jìn)入的低壓蒸汽；閃蒸后的工質(zhì)以兩相形式流出四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3的Lt端口，進(jìn)入氣液分離器2，形成氣相和液相，液相經(jīng)過節(jié)流閥I降溫降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器7。
[0018]圖2所示了一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的P-h圖，從圖中可以看到F點(diǎn)的液態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)器7中的蒸發(fā)后形成A點(diǎn)的飽和蒸汽，A點(diǎn)的飽和蒸汽在四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3中被等熵過程壓縮至B點(diǎn)，B點(diǎn)的過熱蒸汽與Es”點(diǎn)的飽和蒸汽混合后形成C點(diǎn)，C點(diǎn)蒸汽被壓比減小的蒸汽壓縮機(jī)5壓縮至D點(diǎn)，后經(jīng)冷凝器4作用冷凝至E點(diǎn)飽和液相狀態(tài)，冷凝后的液相工質(zhì)在四端口波轉(zhuǎn)子增壓器3中等熵膨脹至Es點(diǎn)兩相工質(zhì)狀態(tài)；降壓蒸汽出口Lt流出的兩相工質(zhì)經(jīng)氣液分離器2后形成Es’點(diǎn)的飽和液相和Es”點(diǎn)的飽和蒸汽，Es’點(diǎn)的飽和液相經(jīng)節(jié)流閥I等焓節(jié)流至F點(diǎn)。
[0019]實(shí)施例2利用四端口波轉(zhuǎn)子增壓器輔助增壓雙級蒸汽壓縮熱栗系統(tǒng)。
[0020]原則流程和設(shè)備布置方式不變，利用蒸發(fā)器從環(huán)境中吸熱進(jìn)而獲取冷凝器的熱量，可實(shí)現(xiàn)利用四端口波轉(zhuǎn)子增壓器輔助增壓雙級蒸汽壓縮熱栗系統(tǒng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，它包括一個節(jié)流閥(I)、氣液分離器(2)、冷凝器(4)、制冷壓縮機(jī)(5)、真空栗(6)、蒸發(fā)器(7)，其特征是:它還包括一個四端口波轉(zhuǎn)子增壓器(3)，所述蒸發(fā)器(7)的出口與四端口波轉(zhuǎn)子增壓器(3)的低壓蒸汽入口(Lp)連接，四端口波轉(zhuǎn)子增壓器(3)的增壓蒸汽出口(Mp)采用管道與制冷壓縮機(jī)(5)的入口連接，氣液分離器(2)的氣相出口也采用管道與制冷壓縮機(jī)(5)的入口連接;所述制冷壓縮機(jī)(5)的出口管道與冷凝器(4)的入口連接，冷凝器(4)的出口管道與四端口波轉(zhuǎn)子增壓器(3)的驅(qū)動流體入口(Hp)連接，四端口波轉(zhuǎn)子增壓器(3)的降壓蒸汽出口(Lt)用管道與氣液分離器(2)的入口連接;所述氣液分離器(2)的液相出口管道與節(jié)流閥(I)入口連接，節(jié)流閥(I)出口連接蒸發(fā)器(7)的入口；所述真空栗(6)連接蒸發(fā)器(7)的出口管道。
【專利摘要】一種氣波增壓輔助雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，屬于機(jī)械制冷技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)利用閃蒸激波的增壓特性完成制冷劑蒸汽的預(yù)壓縮，實(shí)現(xiàn)降低制冷壓縮機(jī)壓比目的；利用膨脹波的膨脹特性完成液相冷劑的兩相分離，實(shí)現(xiàn)等熵膨脹+等焓節(jié)流的雙級制冷循環(huán)。制冷劑經(jīng)蒸發(fā)器后進(jìn)入四端口波轉(zhuǎn)子增壓器中完成預(yù)增壓與分離器氣相口氣流混合，進(jìn)入制冷壓縮機(jī)增壓，經(jīng)冷凝后以飽和液體形式進(jìn)入四端口波轉(zhuǎn)子增壓器發(fā)生閃蒸，形成的兩相混合物經(jīng)分離器后，液相節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器制冷，氣相與預(yù)增壓蒸汽混合后進(jìn)入制冷壓縮機(jī)。該系統(tǒng)簡單，克服了蒸汽壓縮制冷循環(huán)中壓縮機(jī)壓比大，又無多級壓縮級間冷卻問題，具有比傳統(tǒng)雙級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)能效比高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】F25B1/10
【公開號】CN205300017
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】代玉強(qiáng), 趙頂, 胡大鵬, 朱徹, 鄒久朋, 陶盛洋, 劉航
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月8日