專利名稱：一種帶雙級引射噴射器的制冷循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷與熱泵技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶雙級引射的噴射器，特別涉及一種應(yīng)用該種噴射器的增效型蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于空調(diào)器(機)和空氣源熱泵熱水器等領(lǐng)域。它具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊并能快速制冷或制熱等特點。特別是近年來隨著能源需求迅速增長，環(huán)境氣候問題日益突出以及低碳經(jīng)濟的發(fā)展，蒸氣壓縮式制冷技術(shù)作為一種節(jié)能、環(huán)保的制冷與制熱技術(shù)在提高能源的利用效率、減少溫室氣體的排放及為人類生活與工作創(chuàng)造更舒適的環(huán)境等方面更顯現(xiàn)出它突出的技術(shù)優(yōu)點。因此，空調(diào)器(機)和空氣源熱泵在中國的發(fā)展十分迅速，應(yīng)用越來越廣泛，相關(guān)技術(shù)的研究也在不斷創(chuàng)新。在常規(guī)的蒸氣壓縮式制冷環(huán)系統(tǒng)中，由于實現(xiàn)制冷劑的膨脹過程主要是采用節(jié)流機構(gòu)，因而在其節(jié)流過程產(chǎn)生了較大的不可逆損失，并且隨著蒸發(fā)溫度降低或冷凝溫度的升高不可逆損失加大，導(dǎo)致系統(tǒng)性能系數(shù)會顯著降低。實際上，制冷劑的膨脹過程具有可利用的膨脹功，可以采用相關(guān)技術(shù)手段提高循環(huán)系統(tǒng)的性能。有研究者提出了采用膨脹機代替節(jié)流機構(gòu)，來減少不可逆損失，回收有用功以改善系統(tǒng)性能。然而，盡管這種方法可以提高系統(tǒng)的性能，但膨脹機會讓系統(tǒng)更加復(fù)雜，而且也會進(jìn)一步增加投資。也有研究者提出了采用常規(guī)的噴射器替代節(jié)流機構(gòu)，回收制冷劑的膨脹過程中部分有用功，從而改善系統(tǒng)性能。然而，常規(guī)噴射器只能實現(xiàn)單級引射，即只能實現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器在一個蒸發(fā)溫度條件下進(jìn)行蒸發(fā)吸熱而冷卻空氣介質(zhì)。實際上，在采用純質(zhì)制冷劑的空調(diào)器(機)或空氣源熱泵熱水器循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器中，空氣介質(zhì)(室內(nèi)或室外空氣)在與制冷劑的換熱過程中是變溫的，如果制冷劑的蒸發(fā)溫度也可以相應(yīng)的改變，就可以很好的實現(xiàn)制冷劑與空氣介質(zhì)換熱過程的溫度變化匹配，進(jìn)而減少換熱過程的不可逆損失，提高循環(huán)系統(tǒng)性能。而基于常規(guī)單級引射噴射器的循環(huán)系統(tǒng)則無法實現(xiàn)上述換熱變溫匹配過程。但是，本發(fā)明技術(shù)的應(yīng)用將提供一個可行的解決方案，即一種帶雙級引射噴射器的制冷循環(huán)系統(tǒng)，可以進(jìn)一步改善循環(huán)系統(tǒng)性能，對空調(diào)器(機)和空氣源熱泵熱水器產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)的發(fā)展有著積極的推動作用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，為了提高蒸氣壓縮式制冷環(huán)系統(tǒng)的制冷或制熱性能，本發(fā)明的目的在于提出一種新的帶雙級引射的噴射器，以及采用該噴射器實現(xiàn)增效的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)。實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是一種帶雙級引射噴射器的制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機和冷凝器，壓縮機、冷凝器、雙級引射噴射器、氣液分離器依次連接，氣液分離器氣體出口與壓縮機進(jìn)口連接；另外，氣液分離器的制冷劑液體出口分兩路一路直接與第一節(jié)流機構(gòu)入口相連，第一節(jié)流機構(gòu)的出口與第一蒸發(fā)器的出口相連，第一蒸發(fā)器的出口與雙級引射噴射器的第一吸入室連接；另一路制冷劑液體直接與第二節(jié)流機構(gòu)入口相連接，第二節(jié)流機構(gòu)的出口與第二蒸發(fā)器的入口相連，第二蒸發(fā)器的出口與雙級引射噴射器的第二吸入室的入口相連接。所述的雙級引射噴射器由噴嘴、第一吸入室和第一擴壓器依次連接，第一擴壓器再與第二吸入室、第二擴壓器依次連接，該噴射器具有第一吸入室和第二吸入室，以及第一擴壓器和第二擴壓器，分別引射來自兩個蒸發(fā)器的兩股具有不同蒸發(fā)溫度的制冷劑。該循環(huán)系統(tǒng)由于采用了雙級引射噴射器，在循環(huán)系統(tǒng)中可以實現(xiàn)雙蒸發(fā)溫度，能使制冷劑與空氣介質(zhì)換熱過程的溫度變化匹配，進(jìn)而減少換熱過程的不可逆損失，提高循環(huán)系統(tǒng)性能；另一方面，利用雙級引射噴射器可以提高壓縮機的吸氣壓力并減少吸氣比容，從而減少了壓縮機耗功，增大了循環(huán)的單位容積制冷量或制熱量，提高了循環(huán)系統(tǒng)的性能系數(shù)。該循環(huán)系統(tǒng)可以應(yīng)用于熱泵型空調(diào)器和空氣源熱泵熱水器中。本發(fā)明的雙級引射噴射器結(jié)構(gòu)簡單可靠、易于實施，仍屬于噴射器種類；相比于常規(guī)型的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，基于雙級引射噴射器增效型蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)是一種經(jīng)濟、有效的改善方案，因能有效提高循環(huán)系統(tǒng)的制冷或制熱性能，從未來的應(yīng)用上面看，具有明顯的優(yōu)勢，可以應(yīng)用于熱泵型空調(diào)器和空氣源熱泵熱水器中。


圖1是本發(fā)明帶雙級引射噴射器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一種帶雙級引射噴射器的制冷循環(huán)系統(tǒng)示意圖；圖3是本發(fā)明一種帶雙級引射噴射器的制冷循環(huán)系統(tǒng)工作過程的循環(huán)壓-焓圖(p-h 圖)；下面結(jié)合附圖和給出的具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的帶雙級引射的噴射器103，包括一級引射結(jié)構(gòu)和二級引射結(jié)構(gòu)，一級引射結(jié)構(gòu)包括噴嘴110、第一吸入室111、第一擴壓器112，二級引射結(jié)構(gòu)包括第二吸入室113、第二擴壓器114，其特征在于一級引射結(jié)構(gòu)的噴嘴110、第一吸入室111、第一擴壓器112依次連接；一級引射結(jié)構(gòu)的擴壓器與二級引射結(jié)構(gòu)的第二吸入室113連接；二級引射結(jié)構(gòu)的第二吸入室113與二級引射結(jié)構(gòu)的第二擴壓器114相連接，通過以上連接構(gòu)成帶雙級引射的噴射器103。如圖2所示，本發(fā)明提出的一種帶雙級引射噴射器103的制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括管路上連接的壓縮機101、冷凝器102、帶雙級引射的噴射器103、氣液分離器105、第一節(jié)流機構(gòu)106、第二節(jié)流機構(gòu)108、第一蒸發(fā)器107和第二蒸發(fā)器109，其特征在于所述的壓縮機101、冷凝器102、帶雙級引射的噴射器103、氣液分離器105依次連接，氣液分離器105氣體出口與壓縮機101進(jìn)口連接；另外，氣液分離器105的制冷劑液體出口分兩路一路液體直接與第一節(jié)流機構(gòu)106入口相連，第一節(jié)流機構(gòu)106出口的制冷劑通過第一蒸發(fā)器107后再與雙級引射噴射器的第一吸入室111連接；另一路制冷劑液體直接與第二節(jié)流機構(gòu)108入口相連接，第二節(jié)流機構(gòu)108的出口與第二蒸發(fā)器109的入口相連，第二蒸發(fā)器109的出口與雙級引射噴射器的第二吸入室113的入口相連接。
圖2中的數(shù)字1-9分別與圖3中的數(shù)字1-9對應(yīng)，分別為飽和蒸汽1、過熱蒸汽2、過冷液體3、雙級引射噴射器出口制冷劑4、飽和液體5、一級低壓吸熱前制冷劑6、一級低壓吸熱后制冷劑7、二級低壓吸熱前制冷劑8、二級低壓吸熱后制冷劑9。其工作過程是如圖3所示，氣液分離器105中的飽和蒸汽1被吸入壓縮機101并被壓縮為過熱蒸汽2。過熱蒸汽2在冷凝器102中放出熱量后成為高壓的過冷液體3。高壓的過冷液體3在噴嘴110中將自身的靜壓能轉(zhuǎn)化為動能的同時在吸入室中產(chǎn)生較低的壓力，變?yōu)橐患壱渲评鋭?'。第一蒸發(fā)器107中的一級低壓吸熱后制冷劑7被吸入第一吸入室111，在第一擴壓器112的前部與一級引射制冷劑3'充分等壓混合，成為具有一定速度的一級低壓流3"。一級低壓流3"經(jīng)過第一擴壓器112后部的壓縮作用后壓力升高并達(dá)到一定的中間速度，成為二級引射制冷劑4'。二級引射制冷劑4'進(jìn)入第二吸入室113并引射第二蒸發(fā)器109中的二級低壓吸熱后制冷劑9并在第二擴壓器114的前部與其等壓混合，速度趨于一致，成為二級低壓流4"。二級低壓流4"最終經(jīng)過第二擴壓器114后部的壓縮后成為雙級引射噴射器出口制冷劑4，并進(jìn)入氣液分離器105。雙級引射噴射器出口制冷劑4的氣相部分，即飽和蒸汽1繼續(xù)進(jìn)入壓縮機101，而液相部分，即飽和液體5分別經(jīng)過第一節(jié)流機構(gòu)106和第二節(jié)流機構(gòu)108變?yōu)橐患壍蛪何鼰崆爸评鋭?和二級低壓吸熱前制冷劑8后進(jìn)入第一蒸發(fā)器107和第二蒸發(fā)器109吸收熱量。吸熱后的一級低壓吸熱后制冷劑7、二級低壓吸熱后制冷劑9分別進(jìn)入第一吸入室111和第二吸入室113完成循環(huán)。過程線過冷液體3變化成一級引射制冷劑3'，一級引射制冷劑3'和一級低壓吸熱后制冷劑7變化成一級低壓流3"，一級低壓流3"變化成二級引射制冷劑4'，二級引射制冷劑4'和二級低壓吸熱后制冷劑9變化成二級低壓流4"，二級低壓流4"變化成雙級引射噴射器出口制冷劑4分別表示膨脹、一級混合、一級壓縮、二級混合、二級壓縮等過程。整個循環(huán)工作過程中存在有四個不同的工作壓力，依次是壓縮機101排氣壓力、壓縮機101吸氣壓力、第一蒸發(fā)壓力和第二蒸發(fā)壓力。其中冷凝器102壓力、第一蒸發(fā)壓力和第二蒸發(fā)壓力是由循環(huán)系統(tǒng)的工作工況所決定(兩個蒸發(fā)溫度與冷凝溫度)，這又取決于制冷或制熱溫度要求、空氣環(huán)境溫度以及壓縮機101工作條件。帶雙級引射的噴射器103的噴嘴處及第一吸入室處入口壓力為第一蒸發(fā)壓力，第二吸入室處壓力為第二蒸發(fā)壓力。雙級引射噴射器出口壓力為壓縮機101吸氣壓力，是由雙級引射噴射器的工作特性、循環(huán)中的質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒關(guān)系所決定。針對制冷機空氣側(cè)的溫度通常并不恒定的特點，本發(fā)明提出了一種具有不同蒸發(fā)溫度的雙蒸發(fā)器循環(huán)系統(tǒng)。相對于常規(guī)的單級引射噴射器增效循環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明可以減小換熱器與空氣側(cè)的平均換熱溫差，從而減小蒸發(fā)換熱過程中的不可逆損失。另一方面，本系統(tǒng)中帶雙級引射的噴射器103引射來自兩個不同蒸發(fā)器的兩股具有不同蒸發(fā)溫度的制冷劑的設(shè)計，使得被引射制冷劑的平均蒸發(fā)溫度有所提高，從而獲得比常規(guī)的單級噴射器更高的出口壓力和更小的壓縮機吸氣比容，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的性能系數(shù)和單位容積制冷量及制熱量。另一方面，從以上分析可以看出，帶雙級引射的噴射器103在改善制冷系統(tǒng)性能方面具有明顯的優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種帶雙級引射噴射器的制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機(101)和冷凝器(102)，其特征在于，壓縮機(101)、冷凝器(102)、雙級引射噴射器(103)、氣液分離器(105)依次連接，氣液分離器(10 氣體出口與壓縮機(101)進(jìn)口連接；另外，氣液分離器(10 的制冷劑液體出口分兩路一路直接與第一節(jié)流機構(gòu)(106)入口相連，第一節(jié)流機構(gòu)(106)的出口與第一蒸發(fā)器(107)的出口相連，第一蒸發(fā)器(107)的出口與雙級引射噴射器的第一吸入室(111) 連接；另一路制冷劑液體直接與第二節(jié)流機構(gòu)(108)入口相連接，第二節(jié)流機構(gòu)(108)的出口與第二蒸發(fā)器(109)的入口相連，第二蒸發(fā)器(109)的出口與雙級引射噴射器的第二吸入室(113)的入口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶雙級引射噴射器的制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙級引射噴射器(103)由噴嘴(110)、第一吸入室(111)和第一擴壓器(11 依次連接， 第一擴壓器(11 再與第二吸入室(113)、第二擴壓器(114)依次連接，該噴射器具有第一吸入室(111)和第二吸入室(113)，以及第一擴壓器(11 和第二擴壓器(114)，分別引射來自兩個蒸發(fā)器的兩股具有不同蒸發(fā)溫度的制冷劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶雙級引射噴射器的制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括管路上連接的壓縮機、冷凝器、氣液分離器、第一節(jié)流機構(gòu)、第二節(jié)流機構(gòu)、第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器以及帶雙級引射的噴射器；所述的噴射器具有兩個吸入室和兩個擴壓器，分別引射來自兩個蒸發(fā)器的兩股具有不同蒸發(fā)溫度的制冷劑。本發(fā)明中具有不同蒸發(fā)溫度的雙蒸發(fā)器布置可以更好的匹配空氣側(cè)溫度的變化，減小蒸發(fā)換熱過程中的不可逆損失。同時，帶雙級引射的噴射器可以獲得比常規(guī)的單級噴射器更高的噴射器出口壓力，即提高了壓縮機的吸氣壓力并減少了吸氣比容，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能系數(shù)和單位容積制冷量或制熱量。因此，本發(fā)明在改善制冷系統(tǒng)性能方面具有明顯的優(yōu)勢。
文檔編號F25B9/08GK102563945SQ20121003547
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者厲彥忠, 宋欣, 馬明, 魚劍琳 申請人:西安交通大學(xué)