一种高效双喷射式制冷系统及其方法与流程

本发明属于制冷、空调与热泵技术领域，特别是一种高效双喷射式制冷系统及其方法。

背景技术：

喷射式空调系统最初应用水作为制冷剂，这种系统最早可以追溯到20世纪初。尽管这种制冷系统结构简单、安装方便、维护费用低、工作稳定，然而由于水不能进行低于冰点制冷，而且这种系统的效率很低，水蒸汽比容很大导致设备体积庞大；因此尽管不断有人提出改进水蒸汽喷射式制冷系统的方法，但是随着体积紧凑、效率更高的机械压缩系统的出现，水蒸汽喷射式空调系统在被工业应用了一段时间后基本退出了历史舞台。但是20世纪70年代，随着能源和环境问题的日益突出,利用和回收废/余热、可再生能源成为一个重要的课题。在这个过程中，使用氟里昂作为工质的喷射式制冷机重新成为了人们关注的热点。由于使用了比容小的氟利昂作为制冷剂，因此有效地降低了设备的体积，并且可以使用温度更低的热源,而系统效率也得到了改善。后来由于氟利昂对臭氧层的环境破坏问题，各种新型的制冷剂被广泛的应用到喷射式制冷系统中。但是传统的喷射式制冷系统中只有一个气-气喷射器，其COP值较低、经济性较差。为了提高喷射式制冷系统效率，专利申请(双喷射制冷系统.申请号：CN201010161266.6)对喷射式制冷系统进行优化，构成双喷射式制冷系统，改善系统的经济性。该发明虽然在一定程度上减少了运动部件，避免了机械泵的气蚀问题，节约了电能。但是冷凝器采用完全冷凝的方式，冷凝器的冷凝面积较大，负荷较大，因冷凝器散热量大，在相同制冷量条件下，必然加大发生器的热负荷，使得系统制冷热力系数降低，同时致使热泵体积增大；而且该装置的气-液喷射器采用气体引射液体，发生器两端压力相差不大，液体很难进入发生器，热泵的性能大大降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高效双喷射式制冷系统及其方法，利用单一工质或具有一定滑移温差的非共沸混合工质，实现在相同制冷量条件下，采用回热循环及非完全冷凝技术，降低系统的冷凝负荷，减小发生器热负荷，以提高喷射式制冷系统的热力系数。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高效双喷射式制冷系统，包括发生器、主喷射器、蒸发器、冷凝器，该主喷射器的第一接口与发生器出口连接，蒸发器的出口与主喷射器的第二接口连接，冷凝器的入口与主喷射器的第三接口连接，还包括一个用于气液分离器的分馏器、一个采用高压液体引射气体的第二喷射器、一个用于液体升压的工质泵及一个用于向蒸发器节流供液的节流机构，所述分馏器的入口与冷凝器的出口连接，分馏器的气相出口与第二喷射器的第二接口连接，分馏器的液相出口分别与节流机构及工质泵的入口连接，所述节流机构的出口与蒸发器的入口连接，所述工质泵的出口与第二喷射器的第一接口连接，所述第二喷射器的第三接口通过管道与发生器的入口连接。

一种利用上述系统实现高效双喷射式制冷的方法，主喷射器喷射出的气态制冷剂在冷凝器内为非完全冷凝状态，冷凝器出口的气液两相制冷剂进入分馏器进行气液分离，分离出来的液相制冷剂一部分经节流机构节流后进入蒸发器进行吸热气化变成低压气态制冷剂从而实现制冷，另一部分液体制冷剂经工质泵升压后作为第二引射器的引射流体进入第二引射器的第一接口，引射分馏器分离出来的气态制冷剂，并经第二引射器扩压后由第二引射器的第三接口喷射至发生器，在发生器吸热气化后形成高压气体，再作为主喷射器的工作流体，引射蒸发器出来的低压气态制冷剂，如此构成双喷射制冷循环，通过冷凝器的非完全冷凝，降低冷凝器向环境的散热量，实现在相同制冷量条件下，减小发生器的热负荷，提高系统制冷热力系数。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)冷凝器采用非完全冷凝方式，有利于降低冷凝器面积及负荷；(2)设置第二液气引射器，利用高压液体工质引射冷凝器未冷凝的气体并升压，提高进入发生器工质的焓值，降低发生器的热负荷，提高喷射式制冷系统的性能；(3)在主喷射器与冷凝器间设置回热交换器，进一步回收冷凝热，降低发生器的热负荷，利于进一步提高喷射式制冷系统的热工性能。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明提供的一种高效双喷射式制冷系统实施原理图。

图2为本发明提供的另一种高效双喷射式制冷系统实施原理图。

具体实施方式

结合图1，本发明高效双喷射式制冷系统，利用单一工质或具有一定滑移温差的非共沸混合工质，实现在相同制冷量条件下，降低冷凝负荷，从而提高喷射式制冷系统的热力系数。其中一种高效双喷射式制冷系统包括发生器1、主喷射器2、蒸发器6、冷凝器3，该主喷射器2的第一接口2-1与发生器1出口连接，蒸发器6的出口与主喷射器2的第二接口2-2连接，冷凝器3的入口与主喷射器2的第三接口2-3连接，其特征在于还包括一个用于气液分离器的分馏器4、一个采用高压液体引射气体的第二喷射器7、一个用于液体升压的工质泵8及一个用于向蒸发器6节流供液的节流机构5，所述分馏器4的入口与冷凝器3的出口连接，分馏器4的气相出口与第二喷射器7的第二接口7-2连接，分馏器4的液相出口分别与节流机构5及工质泵8的入口连接，所述节流机构5的出口与蒸发器6的入口连接，所述工质泵8的出口与第二喷射器7的第一接口7-1连接，所述第二喷射器7的第三接口7-3通过管道与发生器1的入口连接。

利用上述的系统实现高效双喷射式制冷的方法，主喷射器2喷射出的气态制冷剂在冷凝器3内为非完全冷凝状态，与完全冷凝状态相比，减少了冷凝器3的散热面积，减小冷凝器3向环境的散热量，即进入蒸发器的工质焓值变高，从而降低发生器1的热负荷，冷凝器3出口的气液两相制冷剂进入分馏器4进行气液分离，分离出来的液相制冷剂一部分经节流机构5节流后进入蒸发器6进行吸热气化变成低压气态制冷剂从而实现制冷，另一部分液体制冷剂经工质泵8升压后作为第二引射器7的引射流体进入第二引射器7的第一接口7-1，引射分馏器4分离出来的气态制冷剂，并经第二引射器7扩压后由第二引射器7的第三接口7-3喷射至发生器1，在发生器1吸热气化后形成高压气体，再作为主喷射器2的工作流体，引射蒸发器6出来的低压气态制冷剂，如此构成双喷射制冷循环，通过冷凝器3的非完全冷凝，降低冷凝器3向环境的散热量，实现在相同制冷量条件下，减小发生器1的热负荷，提高系统制冷热力系数。

结合图2，本发明另一种高效双喷射式制冷系统，包括发生器1、主喷射器2、蒸发器6、冷凝器3，主喷射器2的第一接口2-1与发生器1出口连接，蒸发器6的出口与主喷射器2的第二接口2-2连接，其特征在于还包括一个用于气液分离器的分馏器4、一个采用高压液体引射气体的第二喷射器7、一个用于液体升压的工质泵8、一个用于向蒸发器6节流供液的节流机构5、一个回热交换器9，所述分馏器4的入口与冷凝器3的出口连接，分馏器4的气相出口与第二喷射器7的第二接口7-2连接，分馏器4的液相出口分别与节流机构5及工质泵8的入口连接，所述节流机构5的出口与蒸发器6的入口连接，所述工质泵8的出口与第二喷射器7的第一接口7-1连接，所述回热交换器9连接在主喷射器2的第三接口2-3与冷凝器3的入口之间管道上，所述第二喷射器7的第三接口7-3通过换热交换器9换热后与发生器1的入口连接。

利用上述的系统实现高效双喷射式制冷的方法，主喷射器2喷射出的气态制冷剂在回热交换器9与第二喷射器7出口气液两相制冷剂换热后进入冷凝器3，在冷凝器3内非完全冷凝，冷凝器3出口的气液两相制冷剂进入分馏器4进行气液分离，分离出来的液相制冷剂一部分经节流机构5节流后进入蒸发器6进行吸热气化实现制冷，另一部分液体制冷剂经工质泵8升压后作为第二引射器7的引射流体进入第二引射器7的第一接口7-1，引射分馏器4分离出来的气态制冷剂，并经第二引射器7扩压后由第二引射器7的第三接口7-3喷射至回热交换器9进行换热，提高进入发生器1制冷剂的焓值，吸热后的制冷剂进入发生器1，在发生器1内进一步吸热气化形成高压气体，再作为主喷射器2的工作流体，引射蒸发器6出来的低压气态制冷剂，如此构成双喷射制冷循环，通过冷凝器3的非完全冷凝及回热交换器9的热回收，减小制冷装置向环境的散热量，并提高进入发生器1入口的制冷剂焓值，实现在相同制冷量下降低发生器(3)的热负荷，提高系统的制冷热力系数(ε---制冷热力系数；Q---制冷量；W--消耗的功率)。

本发明高效双喷射式制冷系统中的制冷剂采用单一或非共沸混合工质。单一工质可以是R134a，非共沸混合工质可以是R401A。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

结合图1，本发明高效双喷射式制冷系统，设置了第二液气引射器，利用高压液体工质引射冷凝器未冷凝的气体并升压，提高进入发生器工质的焓值，降低发生器的热负荷，提高喷射式制冷系统的性能。机组的运行模式如下：

采用冷凝器3对主喷射器2出口中压气态工质进行不完全冷凝，即冷凝器出口为气液两相状态，气液两相工质进入气液分离器或分馏器4进行相态分离，分离出来的液态工质一路经节流机构5后进入蒸发器6制冷，吸热气化后的低压气态工质被主喷射器2引射；另一路经工质泵8升压后作为第二喷射器7的工作流体，引射分馏器4分离出来的中压气态工质，经第二引射器7引射升压，使第二引射器7出口工质压力提升至主引射器2工作压力水平，进入发生器1，在发生器1中经热源加热为高压气态工质进入主喷射器2，如此形成循环。

实施例2

结合图2，本发明高效双喷射式制冷系统，在方案一的基础上，主喷射器与冷凝器间设置回热交换器，进一步回收冷凝热，降低发生器的热负荷，利于进一步提高喷射式制冷系统的热工性能。机组的运行模式如下：

在第一方案基础上，于主喷射器2与冷凝器3之间设置回热交换器9，将第二液气喷射器7出口气液两相工质与主喷射器2出口蒸汽换热，增加进入发生器1工质的焓值，从而降低发生器1的负荷，提高喷射式制冷系统的性能。