一种加热式制冷循环方法及其装置与流程

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种加热式制冷循环方法及其装置。

背景技术：

目前在制冷技术领域中，实现逆卡诺循环制冷的设备均采用蒸气压缩式制冷循环。蒸气压缩式制冷的理论循环是由两个等压过程，一个绝热压缩过程和一个绝热节流过程组成。即绝热压缩过程→等压放热过程→绝热节流过程→等压吸热过程，四个过程组成一个制冷循环。

而蒸气压缩式制冷循环的绝热压缩过程制造高温高压制冷剂蒸气热源的目的:高温的制冷剂蒸气与冷却介质存在温差，能够完成向冷却介质(高温热源)放出热量且利于冷凝成液体；高压的制冷剂蒸气使冷凝器和蒸发器之间建立压差，能够克服两者之间制冷剂的流动阻力且高压的制冷剂蒸气利于在冷凝器冷凝成液体。但是，蒸气压缩式制冷循环为了完成绝热压缩过程制造高温高压制冷剂蒸气热源而采用机械设备(压缩机)进行机械压缩制冷剂蒸气的方式来实现，存在几方面的缺陷：一方面为自身因素造成的损失：1，制冷剂蒸气在压缩机中，气体内部和气体与气缸壁之间的摩擦，以及气体与外部的热交换；2，制冷剂流经压缩机吸、排气阀的损失；第二方面是能量转换造成的损失:压缩机先将电能转换成机械能，再将机械能转换成热能，两次转换存在较大损失。第三方面是压缩机吸、排气阀阀口太小以及压缩机内部复杂构造阻隔蒸发器和冷凝器连通造成损失：1，由于压缩机吸气阀阀口太小使得与之对接的蒸发器出口太小，制冷剂液体在蒸发器的自由表面太小，从而抑制制冷剂液体汽化条件的生成。更无法充分利用被冷却介质的热量促进制冷剂液体吸热蒸发汽化；2，由于压缩机排气阀阀口太小使得与之对接的冷凝器入口太小，造成进入冷凝器的制冷剂蒸气流动阻力太大；3，由于压缩机内部复杂构造阻隔蒸发器和冷凝器连通，蒸发器出口的制冷剂蒸气无法通过气体分子做无规则热运动到达冷凝器。其他方面，实际的压缩机电机功率因数小于100％存在供电端损失。所以，为制造高温高压制冷剂蒸气热源而采用机械压缩方式，会使压缩机做大量的无用功，且无法充分地利用被冷却介质的热量促进蒸发器里面的制冷剂液体吸热蒸发汽化，造成蒸气压缩式制冷循环系统效率低，造成蒸气压缩式制冷循环装置高能耗。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种加热式制冷循环方法，以解决蒸气压缩式制冷循环系统的压缩过程为制造高温高压制冷剂蒸气热源而采用压缩机的机械压缩方式产生的制冷循环系统效率低的问题，解决蒸气压缩式制冷循环装置高能耗的问题。同时，根据该加热式制冷循环方法本发明实施例提供了一种加热式制冷循环装置100。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一方面，本发明提供了一种加热式制冷循环方法，所述制冷循环方法包括如下步骤：

S1、绝热加热过程

加热器将蒸发器出口低温低压制冷剂蒸气绝热加热获得高温高压制冷剂蒸气；

S2、等压冷凝放热过程

冷凝器将加热器出口高温高压制冷剂蒸气等压冷凝获得高温高压制冷剂液体并向冷却介质放出热量；

S3、绝热节流过程

节流装置将冷凝器出口高温高压制冷剂液体绝热节流获得低温低压制冷剂液体；

S4、等压蒸发吸热过程

蒸发器将节流装置出口低温低压制冷剂液体等压蒸发获得低温低压制冷剂蒸气并吸收被冷却介质的热量；

步骤S1至步骤S4组成一个制冷循环。

另一方面，本发明实施例提供了一种加热式制冷循环装置100，遵循上面所述的加热式制冷循环方法。所述加热式制冷循环装置100主要包括：蒸发器10、加热器20、冷凝器30和节流装置40。

所述蒸发器10的制冷剂出口和加热器20的制冷剂入口相连通，所述加热器20的制冷剂出口和冷凝器30的制冷剂入口相连通，所述冷凝器30的制冷剂出口和节流装置40的制冷剂入口相连通，所述节流装置40的制冷剂出口和蒸发器10的制冷剂入口相连通，蒸发器、加热器、冷凝器和节流装置组成一个制冷剂循环回路；其中，

所述的蒸发器10，为一种换热器。

所述的蒸发器10，制冷剂出口敞开，制冷剂出口接管数量至少一个；制冷剂出口接管连接方式为焊接或法兰连接或螺纹连接。

在所述加热器20的外侧敷设有隔热保温材料。

所述的加热器20，为一种风道式加热装置，用于加热循环回路的制冷剂。

所述的加热器20，发热体置于风道内或置于风道外；发热体为流体加热盘管或电加热管。

所述的风道的材质为铁或铜。

所述的冷凝器30，为一种换热器。

所述的冷凝器30，制冷剂入口敞开，制冷剂入口接管数量至少一个；制冷剂入口接管连接方式为焊接或法兰连接或螺纹连接。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明的加热式制冷循环方法是一种效率高的制冷循环，可取代蒸气压缩式制冷循环。以绝热加热过程替换蒸气压缩式制冷循环的绝热压缩过程，通过直接加热蒸发器出口制冷剂蒸气制造高温高压热源的方式代替机械压缩制冷剂蒸气制造高温高压热源的方式，完成用加热器取代压缩机。而且，因加热器取代压缩机使得蒸发器的制冷剂出口面积获得足够大，蒸发器的制冷剂液体获得足够大的自由表面并能最大限度利用被冷却介质的热量促进蒸发器里面制冷剂液体吸热蒸发汽化。同时，因加热器取代压缩机使得冷凝器获得足够大的制冷剂入口面积进而大大降低了进入冷凝器的制冷剂蒸气流动阻力。还有，因加热器取代压缩机使得蒸发器出来的制冷剂蒸气通过气体分子做无规则热运动，无需加热膨胀就能经加热器到达冷凝器，自主地在蒸发器和冷凝器之间传递热量。所以，因加热器取代压缩机能够让加热式制冷循环装置实现低能耗。同时，因加热器无运动部件故没有机械磨损，且运行过程中无振动、无噪声等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的加热式制冷循环装置结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为本发明实施例提供的加热式制冷循环流程示意图。

图中：100、加热式制冷循环装置；10、蒸发器；20、加热器；30、冷凝器；40、节流装置；50、制冷剂连接管。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”及“所述”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义；所使用的“低温低压”及“高温高压”在制冷循环中，其是一相对形容词，即“低”和“高”相对而言。

本发明实施例提供了一种加热式制冷循环装置100，如图1，图2和图3所示，所述加热式制冷循环装置100主要包括：蒸发器10、加热器20、冷凝器30和节流装置40。蒸发器10的制冷剂出口和加热器20的制冷剂入口相连通，加热器20的制冷剂出口通过制冷剂连接管50和冷凝器30的制冷剂入口相连通，冷凝器30的制冷剂出口和节流装置40的制冷剂入口相连通，节流装置40的制冷剂出口和蒸发器10的制冷剂入口相连通，组成一个制冷剂循环回路。

具体地，所述的蒸发器10，为一种换热器，其制冷剂出口敞开，制冷剂出口面积足够大，使得蒸发器10里面的制冷剂液体获得足够大的自由表面，有利于制冷剂液体汽化。制冷剂出口接管数量至少一个。同时，制冷剂出口接管连接方式可采用焊接方式，也可采用法兰连接方式或螺纹连接方式。

具体地，所述的加热器20，为一种风道式加热装置，用于加热循环回路的制冷剂。加热器20的发热体为流体加热盘管或电加热管或其它发热管。同时，发热体置于风道内或置于风道外。而且，加热器20的风道材质为铁或铜或其它材质。加热器20的外侧敷设隔热保温材料，以减少热量的损失。

具体地，所述的冷凝器30，为一种换热器，其制冷剂入口敞开，制冷剂入口面积足够大，大大降低了进入冷凝器30的制冷剂蒸气流动阻力。制冷剂入口接管数量至少一个。同时，制冷剂入口接管连接方式可采用焊接方式，也可采用法兰连接方式或螺纹连接方式。

具体地，所述的节流装置40为一种节流毛细管或一种膨胀阀或一种节流孔。

具体地，所述的制冷剂为一种氨或一种氟里昂或一种烃类或其它类型制冷剂。

本发明的加热式制冷循环装置100工作原理：蒸发器10出口低温低压制冷剂蒸气经加热器20在绝热状态下加热，制冷剂蒸气吸收加热器20的热量之后膨胀温度升高压力增大；加热器20出口高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器30之后与冷却介质在等压状态下产生热量交换，制冷剂蒸气的热量交换给冷却介质，同时制冷剂蒸气被冷凝成制冷剂液体；冷凝器30出口高温高压制冷剂液体经节流装置40在绝热状态下节流，制冷剂液体克服节流装置40的阻力之后温度降低压力减小；节流装置40出口低温低压制冷剂液体进入蒸发器10之后与被冷却介质在等压状态下产生热量交换，被冷却介质的热量交换给制冷剂液体，同时制冷剂液体蒸发成制冷剂蒸气。并不断循环，从而实现制冷的目的。

其工作原理遵循于一种加热式制冷循环方法，即S1绝热加热过程→S2等压冷凝放热过程→S3绝热节流过程→S4等压蒸发吸热过程→S1绝热加热过程……，四个过程组成一个制冷循环并不断循环。具体地，如图4所示。该加热式制冷循环方法包括如下步骤：

S1、绝热加热过程

加热器将蒸发器出口低温低压制冷剂蒸气绝热加热获得高温高压制冷剂蒸气；

S2、等压冷凝放热过程

冷凝器将加热器出口高温高压制冷剂蒸气等压冷凝获得高温高压制冷剂液体并向冷却介质放出热量；

S3、绝热节流过程

节流装置将冷凝器出口高温高压制冷剂液体绝热节流获得低温低压制冷剂液体；

S4、等压蒸发吸热过程

蒸发器将节流装置出口低温低压制冷剂液体等压蒸发获得低温低压制冷剂蒸气并吸收被冷却介质的热量。

步骤S1至步骤S4组成一个制冷循环。

综上，本发明优选实施例提供的加热式制冷循环方法及其装置，其加热式制冷循环以绝热加热过程替换蒸气压缩式制冷循环的绝热压缩过程，通过直接加热蒸发器出口制冷剂蒸气制造高温高压热源的方式代替机械压缩制冷剂蒸气制造高温高压热源的方式，完成用加热器取代压缩机，实现加热式制冷循环系统的高效率，使加热式制冷循环装置能够实现低能耗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。