一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于制冷技术领域，尤其是涉及一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的 控制方法。
【背景技术】
[0002] 喷射器能够利用高压流体提升低压流体的压力。喷射制冷系统利用喷射器取代传 统制冷系统中的机械压缩机，如图1所示，其中1为发生器，2为蒸发器，3为冷凝器，4为喷 射器，5为液体泵，6为节流阀。喷射制冷系统利用低品位热能驱动，有利于缓减能源和环境 压力。
[0003] 从冷凝器3出来的一部分液体用作制冷，另一部分液体弥补发生器1产生高温高 压所减少的液体。但在冷凝液进入发生器1之前，需经过加压才能顺利进入发生器1。常 规喷射制冷系统利用液体循环泵给冷凝液加压以将其输送进发生器1。在常规喷射制冷系 统，液体循环泵是唯一的耗电部件，取消其可使得该系统更为理想地应用于电能限制场合。 同时，液体循环泵易出故障和维修不便的问题使得系统不稳定性上升。所以有了无泵式喷 射制冷系统。
[0004] 蒸气增压喷射制冷系统利用发生器的高温高压蒸气平衡储液罐中的冷凝液以实 现冷凝液增压目的，从而取消了液体循环泵，如图2所示，其中标号7、8、9、10、11和12均表 示切换阀，13为喷射器，14为蒸发器，15为节流阀，16为冷凝器，17为储液罐，18为冷却水 套管，19为发生器。蒸气增压喷射制冷系统一个运行周期，可分为制冷阶段和增压阶段。在 开机前，图中所有的切换阀都处于关闭状态。打开切换阀7、切换阀8和切换阀12,开始制 冷阶段。高温高压流体通过切换阀7从发生器19进入喷射器13作为工作流体将从蒸发器 14中出来的低温低压流体引射进喷射器13,在喷射器13中两者混合平衡能量，以中温中压 的混合流体从喷射器13出口出来，进入冷凝器16。混合流体在冷凝器16中放热冷凝后， 一部分经节流阀节流降压在蒸发器14中蒸发提供冷量，另一部分存储在储液罐17中。待 储液罐17中冷凝液液位达到一定程度或者发生器19需要的液体不足时，关闭切换阀7和 切换阀8,系统结束制冷阶段。加压阶段由加压，回液和冷却三个子过程构成。打开切换阀 10,系统进入加压子过程。发生器19产生的高温高压液体进入储液罐17,将储液罐17中的 冷凝液升温升压；直至储液罐17中的冷凝液的温度和压强与发生器19中的相同时，打开切 换阀11，此时系统由加压阶段的加压子过程进入回液子过程。当储液罐17的布置位置高于 发生器19时，储液罐17中的高温高压液体在重力作用下进入发生器19,发生器19中的高 温高压蒸气继续进入储液罐17以平衡发生器19和储液罐17的压力；当储液罐17的布置 位置不高于发生器19时，在来自发生器19的高温高压蒸气推动下，储液罐17中的高温高 压液体进入发生器19。当储液罐17中无液体剩余时，关闭切换阀10和切换阀11，结束回 液子过程；打开切换阀9,关闭切换阀12,开始冷却子程序。直至储液罐17的压力降至满足 冷凝器冷凝液进入要求（冷凝器向储液罐输液结束后，储液罐的中制冷剂处于温度为冷凝 温度的气液两相状态），关闭切换阀9,蒸气增压喷射制冷系统的一个工作周期完成。该工 作周期切换阀的动作，如表格1所示。
[0005] 表1.蒸气增压喷射器制冷系统（单储液罐）一个周期内切换阀动作
[0006]
【主权项】
1. 一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法，所述无循环泵式蒸气增压喷射 制冷系统中至少包括有一套用于气化制冷剂的发生器以及与发生器相连用于中转回收冷 凝剂的储液罐，系统运行包括制冷阶段和增压阶段；所述增压阶段包括依次进行的加压，回 液和冷却三个子过程；其特征在于，系统运行时根据制冷阶段的发生温度和冷凝温度预设 初始增压比，所述初始增压比为加压子过程开始时，储液罐中制冷剂气体与制冷剂液体的 体积比；根据所述预设初始增压比计算并控制制冷阶段的时长，使储液罐在加压子过程开 始时具有预设的初始增压比。
2. 如权利要求1所述的无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法，其特征在于： 根据如下公式确定初始增压比：
式中： Y为初始增压比； Vsig为加压子过程开始时工作流体的饱和气体比体积； Vsa为加压子过程开始时工作流体的饱和液体比体积； hbg为蒸气发生室向液体加压室输出的饱和气体工作流体的焓值； hsig、hsa分别为加压子过程开始时即进液温度下的液体加压室中饱和气体工作流体和 饱和液体工作流体的焓值； 为加压子过程结束时即出气温度下的液体加压室中饱和气体工作流体的比体积； hsia为加压子过程结束时即出气温度下的液体加压室中饱和气体工作流体的焓值。
3. 如权利要求2所述的无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法，其特征在于： 根据如下公式由初始增压比计算制冷阶段的时长： wcl，^ __y 、 ?
w为喷射器的引射比； V为储液罐体积； h为制冷阶段的时长； vg3为回液子过程中，即发生温度下，发生器需要向储液罐提供的高温高压蒸气的比体 积； heg、L分别是处于蒸发温度时饱和气态制冷剂、饱和液态制冷剂的焓值。
4. 如权利要求1~3任一项所述的无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法，其 特征在于：通过位于发生器与喷射器之间的切换阀、及位于冷凝器与储液罐之间的切换阀 的开启或关闭状态来控制制冷阶段的时长。
【专利摘要】本发明公开了一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法，控制储液罐中冷凝液压的初始增压比取得最佳初始增压比值，以使得系统性能COP(制冷能效比)最大，且储液罐在冷却子过程冷却水量最小。最佳初始增压比只由制冷剂种类，发生温度，冷凝温度决定；但可以通过调整储液罐体积和制冷阶段的时长取得。对于实际存在的系统，制冷种类，发生温度，蒸发温度，冷凝温度、制冷量和储液罐体积是确定的，从而取最佳初始增压比时，制冷阶段的时长是唯一确定的。只需要相应地控制制冷阶段时长，即可使得系统工作在最佳初始增压比状态，从而使得COP最优，冷却水用量最少。实现方式简单，效果明显，对于深入理解和推广蒸气增压喷射制冷系统大有裨益。
【IPC分类】F25B49-00
【公开号】CN104654687
【申请号】CN201510004649
【发明人】何一坚, 张胜, 李 荣, 王祎, 陈光明, 唐黎明
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月4日