專利名稱：一種基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制冷系統(tǒng)，尤其是涉及一種帶噴射器和渦流管的多功能制冷系統(tǒng)。
背景技術：
近些年來，隨著人們生活水平的提高，在全球變暖的環(huán)境下，人們對制冷系統(tǒng)的需求量越來越大。對制冷設備需求增多的同時，制冷系統(tǒng)能源消耗占整個社會能源消耗的比例就會增加，這對制冷系統(tǒng)的應用范圍、工作效率提出了更寬、更高的要求。傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)中，被加壓的制冷工質經過冷凝器后通過節(jié)流閥進行膨脹，在蒸發(fā)器中吸熱產生制冷效果。節(jié)流閥對于液體節(jié)流具有較優(yōu)性能，但是，對于氣體節(jié)流，其工作效率較低，造成制冷工質為氣體的制冷設備的性能下降。法國工程師蘭克發(fā)現(xiàn)了旋風分離器中的渦流冷卻效應，并于1933年，在法國工程熱物理會議上進行了關于渦流管裝置及其渦旋溫度分離效應的報告，報告中指出，高壓氣體流入渦流管后，會分離成冷熱不同的兩股流體?？刂茰u流管熱端閥門的開度，調節(jié)冷端出來流體的流量，可使從渦流管冷端出來的流體溫度比進口溫度降低80°C左右，也可使熱端流出的流體溫度相比進口溫度升高100°C 左右。此后通過關于渦流管特性很多研究表明，通過渦流管的氣體膨脹過程，氣體節(jié)流效率高于節(jié)流閥。傳統(tǒng)的渦流管制冷系統(tǒng)，利用壓縮機將制冷工質加壓再經冷凝器冷卻后送往渦流管，利用渦流管的能量分離效應，在渦流管冷端產生低溫氣體，實現(xiàn)制冷，但是通常由于冷流比受到限制，整個系統(tǒng)的效率較低。噴射器是一種應用非常廣泛的流體機械裝置。高壓流體通過這種裝置后，與另一股低壓流體混合，發(fā)生能量交換，形成一股居中壓力的混合流體。進入裝置以前，壓力較高的那種介質稱為工作流體，壓力較低的那種介質稱為引射流體。噴射器利用工作流體的射流作用實現(xiàn)能量轉換，可將處于飽和或過熱氣態(tài)的流體工質引射為兩相狀態(tài)或氣態(tài)，其不需額外消耗機械能便可提高引射流體的壓力。但是，直接利用噴射器來達到制冷效果，損失較大，其效率較低。2007年8月15日公開的中國專利申請?zhí)?00710037894. 1公開了“采用渦流噴射器的制冷系統(tǒng)”，包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、渦流噴射器，壓縮機出口與冷凝器入口連接， 冷凝器出口與渦流噴射器的噴嘴連接，渦流噴射器的渦流管高溫端出口與壓縮機入口連接，渦流噴射器的渦流管低溫端出口與蒸發(fā)器入口連接，蒸發(fā)器出口與渦流噴射器的引射流體入口連接，該發(fā)明將噴射器的出口與渦流管的進口相連，雖然回收了制冷劑的膨脹能， 但是，制冷劑氣體從渦流管高溫端流出后，沒有將熱量放出，直接進入壓縮機，使得壓縮機耗功較大，該系統(tǒng)完全是用渦流管冷端出口的流體進行制冷，渦流管冷流比對系統(tǒng)影響較大，并且，該系統(tǒng)中渦流管沒有單獨設置冷凝物出口，只有高溫端和低溫端兩個出口，渦流管中管壁冷凝物由于外圍層的高溫會汽化進入中心層的冷氣體組分中，影響總體的分離效果(丁永鋼，候予，熊聯(lián)友.渦流管的應用.低溫工程，2007年第1期，P56-59)，不利于整個系統(tǒng)高效工作。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)，利用噴射器來回收渦流管冷端出口的制冷劑能量，提高渦流管制冷效率。渦流管熱端出口設置有冷凝器，使得系統(tǒng)節(jié)流效率更高，采用帶液體出口的渦流管，提高了渦流管的分離效果，從而提高系統(tǒng)制冷效果。本發(fā)明的一種方式，一種基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、第一冷凝器、渦流管、第二冷凝器、第一蒸發(fā)器、第一噴射器、第一節(jié)流閥、第二蒸發(fā)器、氣液分離器， 所述壓縮機的出口與所述第一冷凝器的進口相連，第一冷凝器的出口分成兩路，一路與所述渦流管的進口相連，另一路與所述第一噴射器的工作流體進口相連，渦流管冷端氣體出口與渦流管液體出口連成一路后，連接所述第二蒸發(fā)器進口，渦流管熱端出口與所述第二冷凝器進口相連，第二冷凝器的出口與第二蒸發(fā)器出口連成一路后，與第一噴射器的引射流體進口相連，第一噴射器的出口與氣液分離器的進口相連，氣液分離器的底部液體出口與所述第一節(jié)流閥、所述第一蒸發(fā)器、壓縮機進口依次串聯(lián)，氣液分離器頂部氣體出口與壓縮機中間進氣口相連。通過第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器，可實現(xiàn)兩溫位的制冷效果。本發(fā)明的另一種方式，一種基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、第一冷凝器、渦流管、第二冷凝器、第一蒸發(fā)器、第一噴射器、第一節(jié)流閥、第二蒸發(fā)器、氣液分離器、 第二節(jié)流閥、第三蒸發(fā)器、第二噴射器，所述壓縮機的出口與所述第一冷凝器的進口相連， 第一冷凝器的出口分成兩路，一路與所述渦流管的進口相連，另一路與所述第一噴射器的工作流體進口相連，渦流管冷端氣體出口與渦流管液體出口連成一路后，連接所述第二蒸發(fā)器進口，渦流管熱端出口與所述第二冷凝器進口相連，第二冷凝器的出口與第二蒸發(fā)器出口連成一路后，與第一噴射器的引射流體進口相連，第一噴射器的出口與氣液分離器的進口相連，氣液分離器的頂部氣體出口連接壓縮機的中間進氣口 ；氣液分離器的底部液體出口分成兩路，一路依次串聯(lián)第一節(jié)流閥、第一蒸發(fā)器，第一蒸發(fā)器的出口與第二噴射器的工作流體進口相連；另一路依次串聯(lián)第二節(jié)流閥、第三蒸發(fā)器，第三蒸發(fā)器的出口與第二噴射器的引射流體進口相連，第二噴射器的出口與壓縮機的進口相連。在氣液分離器底部液體出口與壓縮機進口之間設置了第三蒸發(fā)器，可實現(xiàn)三溫位的制冷要求。本發(fā)明基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)中填充的流體工質為CO2、氨、鹵代烴、水或醇類等，優(yōu)選為R744，其為無氟自然工質，市場前景較大。本發(fā)明中，所述的單溫位是指系統(tǒng)中的一個或多個蒸發(fā)器具有一個或相同蒸發(fā)溫度。本發(fā)明中，所述的兩溫位是指系統(tǒng)中的兩個或多個蒸發(fā)器具有兩個不同的蒸發(fā)溫度。本發(fā)明中，所述的多溫位是指系統(tǒng)中的多個蒸發(fā)器具有多個不同的蒸發(fā)溫度。本發(fā)明中，所述的渦流管工作原理如下氣體從渦流管進口進入后，通過膨脹，在一端產生熱氣體，另一端產生冷氣體，管壁的冷凝物從渦流管下方液體出口流出。采用這種帶液體出口的渦流管，提高了渦流管的分離效果，可提高系統(tǒng)制冷效果。本發(fā)明基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)，在原有渦流管制冷系統(tǒng)的基礎上引入噴射器，將噴射器引入渦流管制冷系統(tǒng)后，將進入渦流管的部分氣體進行分流作為噴射器的工作流體，可將從渦流管出來處于飽和氣態(tài)或者過熱氣態(tài)的流體工質引射為兩相狀態(tài)，并對其中的液體進行再次節(jié)流，實現(xiàn)再次制冷。
在本發(fā)明中，壓縮機出來的氣體分兩路進入渦流管和噴射器，所以渦流管可以在較大的壓比范圍內工作，效率高，并且，噴射器出口壓力不會對渦流管造成影響，所以其效率也很高。本發(fā)明將渦流管和噴射器整體用來制冷，不僅利用渦流管冷端制冷，還利用噴射器出來的部分流體進行制冷，制冷效率高；而且渦流管的冷流比對該系統(tǒng)COP影響不大，因為如果渦流管冷端出口和液體出口端的流體流量減小，那么從噴射器出來，經氣液分離器分離后進入壓縮機中間進氣口的制冷劑流量就會增大，壓縮機耗功減小。而背景技術中提到的采用渦流噴射器的制冷系統(tǒng)，完全是用渦流管冷端出口的流體進行制冷，冷流比減小對系統(tǒng)COP減小影響顯著，因為在這個制冷系統(tǒng)中，冷流比的減小會造成進入蒸發(fā)器的制冷劑流量減小和進入壓縮機制冷劑流量的增加，從而使制冷量減小和壓縮機耗功增加。另外，本發(fā)明從氣液分離器頂部氣體出口流出的氣態(tài)工質進入壓縮機中間口(即補氣口)，可以冷卻壓縮機制冷工質，減少壓縮機能耗。總而言之，本發(fā)明不僅可以提高渦流管制冷的效率，而且可實現(xiàn)單溫位、兩溫位或者多溫位的制冷效果。不僅如此，該系統(tǒng)還具有結構簡單、運行可靠、持續(xù)性強、適應范圍廣的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的一種實施方式的流程示意圖。圖2是現(xiàn)有的采用渦流管的普通制冷系統(tǒng)的流程示意圖。圖3是現(xiàn)有的采用噴射器的普通制冷系統(tǒng)的流程示意圖。圖4是本發(fā)明系統(tǒng)的另一種實施方式的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述。應當明白，以下僅為示例性，并不限制本發(fā)明的范圍。實施例1參見圖1，圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的一種實施方式的流程示意圖，所述的制冷系統(tǒng)包括壓縮機1，第一冷凝器2、渦流管3、第二冷凝器4、第一蒸發(fā)器5、第一節(jié)流閥6、第二蒸發(fā)器 7、第一噴射器8、氣液分離器9。壓縮機1的出口與第一冷凝器2的進口相連，第一冷凝器 2的出口分成兩路，一路與渦流管3的進口相連，另一路與第一噴射器8的工作流體進口相連，渦流管3冷端氣體出口與渦流管3液體出口匯成一路后，連接第二蒸發(fā)器7的進口，渦流管3熱端出口與第二冷凝器4進口相連，第二冷凝器4的出口與第二蒸發(fā)器7出口匯成一路后，連接第一噴射器8的引射流體進口，第一噴射器8的出口與氣液分離器9的進口相連，氣液分離器9的底部液體出口與第一節(jié)流閥6進口相連，第一節(jié)流閥6出口與第一蒸發(fā)器5進口相連，第一蒸發(fā)器5出口與壓縮機1進口相連，氣液分離器9頂部氣體出口與壓縮機1中間進氣口相連。在本實施例中，流體工質采用R744或R23，當第一蒸發(fā)器5和第二蒸發(fā)器7的蒸發(fā)溫度不同時，該系統(tǒng)便實現(xiàn)兩溫位的制冷要求。制冷工質經過壓縮機1加壓后達到高壓狀態(tài)，經過第一冷凝器2放熱，溫度降低，分兩路分別進入渦流管3和第一噴射器8。第一路制冷工質進入第一噴射器8作為工作流體。第二路制冷工質進入渦流管3后在熱端產生中壓
5高溫氣體，然后進入第二冷凝器4放熱，渦流管3冷端產生的中壓低溫飽和氣體與渦流管3 液體出口端產生的中壓低溫液體混合后進入第二蒸發(fā)器7吸熱，從第二蒸發(fā)器7出來的溫度升高的流體工質與從第二冷凝器4出口流出的氣體混合后進入第一噴射器8，作為引射流體。從第一噴射器8工作流體進口進來的高壓工作流體將從第一噴射器8引射流體進口進入的中壓引射流體引射，成為兩相狀態(tài)進入氣液分離器9，氣液分離器9中的氣體進入壓縮機1中間進氣口，氣液分離器9中的液體經第一節(jié)流閥6節(jié)流后進入第一蒸發(fā)器5吸熱， 隨后回流入壓縮機1，完成循環(huán)。對本實施例進行模擬計算，得到表1。表1制冷工質R744與R23在不同工況下的理論制冷性能
權利要求
1.一種基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、第一冷凝器、渦流管、第二冷凝器、 第二蒸發(fā)器、第一噴射器，其特征在于還包括第一節(jié)流閥、第一蒸發(fā)器、氣液分離器，所述壓縮機的出口與所述第一冷凝器的進口相連，第一冷凝器的出口分成兩路，一路與所述渦流管的進口相連，另一路與所述第一噴射器的工作流體進口相連，渦流管冷端氣體出口與渦流管液體出口連成一路后，連接所述第二蒸發(fā)器進口，渦流管熱端出口與所述第二冷凝器進口相連，第二冷凝器的出口與第二蒸發(fā)器出口連成一路后，與第一噴射器的引射流體進口相連，第一噴射器的出口與氣液分離器的進口相連，氣液分離器的底部液體出口與所述第一節(jié)流閥、所述第一蒸發(fā)器、壓縮機依次串聯(lián)，氣液分離器頂部氣體出口與壓縮機中間進氣口相連。
2.根據權利要求1所述的基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)，其特征在于還包括第二節(jié)流閥、第三蒸發(fā)器、第二噴射器，所述氣液分離器的底部液體出口分成兩路，一路依次串聯(lián)第一節(jié)流閥、第一蒸發(fā)器，第一蒸發(fā)器的出口與第二噴射器的工作流體進口相連；另一路依次串聯(lián)第二節(jié)流閥、第三蒸發(fā)器，第三蒸發(fā)器的出口與第二噴射器的引射流體進口相連，第二噴射器的出口與壓縮機的進口相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于噴射器的渦流管制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、第一冷凝器、渦流管、第二冷凝器、第一蒸發(fā)器、第一噴射器、第一節(jié)流閥、第二蒸發(fā)器、氣液分離器，壓縮機與第一冷凝器、渦流管依次串聯(lián)，渦流管熱端出口與第二冷凝器、第一噴射器、氣液分離器、第一節(jié)流閥、第一蒸發(fā)器、壓縮機依次串聯(lián)；渦流管冷端出口與液體出口與第一噴射器、氣液分離器、壓縮機依次串聯(lián)。該系統(tǒng)利用噴射器來回收渦流管冷端出口的制冷劑能量，提高渦流管制冷效率，在渦流管熱端出口設置有冷凝器，使得系統(tǒng)節(jié)流效率更高，而且可實現(xiàn)單溫位、兩溫位或者多溫位的制冷效果。
文檔編號F25B9/08GK102252446SQ20111019181
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權日2011年7月8日
發(fā)明者吳孔祥, 李濤, 王征, 陳光明, 韓曉紅 申請人:浙江大學