一种热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置的制造方法
【专利摘要】一种热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，用于通入外界热源来进行压缩制冷而输出载冷剂，其特征在于包括：高压驱动回路，用于通入外界热源产生高压蒸汽，具有依次通过管路连通的蒸汽发生器、膨胀机、冷凝器，其中膨胀机用于将高压蒸汽的能量转化为动能并由膨胀机输出轴输出；低压制冷回路，具有依次通过管路连通的压缩机、节流阀和蒸发器，蒸发器用于蒸发吸热而输出经过冷却后的载冷剂，冷凝器分别同压缩机的出口和节流阀的进口通过管路连通，其中，压缩机和膨胀机输出轴连接，用于由膨胀机输出轴驱动压缩机运转。由于具有高压驱动回路，通过利用蒸汽发生器产生的高压蒸汽驱动膨胀机产生的动能来驱动压缩机和工质泵工作，部消耗电能。
【专利说明】
一种热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种蒸汽压缩式制冷装置，特别涉及一种利用热能驱动有机工质蒸发，进而驱动膨胀机产生动力的制冷装置，属于制冷机械领域。
【背景技术】
[0002]现有的商用和民用制冷装置主要是以电能提供动力驱动的蒸汽压缩式制冷装置，但是随着环境问题的日益严重和夏季用电负荷的增大，制造出利用太阳能产生的热能和工业排放的废热为驱动力，并使之产生制冷作用的设备，将成为解决能源问题的有效途径。
[0003]然而现有的以热能为动力制冷的技术主要是溴化锂吸收式制冷技术，氨水吸收式制冷，单压吸收式制冷。溴化锂制冷机设备巨大，不适合在小场所使用，并且系统有较强的腐蚀性;而氨水吸收式制冷由于需要精馏器，使系统变得复杂、可靠性差;并且这两种制冷装置需要电驱动的溶液栗，不能完全摆脱对电能的依赖。单压吸收式制冷机结构紧凑，并且不需要电能，但系统较小，不方便做大，并且制冷效率较低。
【发明内容】
[0004]本发明为解决上述问题，提供了一种热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，其通过利用膨胀机提供工质栗和压缩机转动需要的动力，从而使整个制冷装置连续运行，达到了完全利用热能制冷并且不需要消耗电能的效果。
[0005]结构一
[0006]—种热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，用于通入外界热源来进行压缩制冷而输出载冷剂，其特征在于包括:高压驱动回路，用于通入外界热源产生高压蒸汽，具有依次通过管路连通的蒸汽发生器、膨胀机、第一冷凝器，其中膨胀机用于将高压蒸汽的能量转化为动能并由膨胀机输出轴输出；低压制冷回路，具有依次通过管路连通的压缩机、第二冷凝器、节流阀和蒸发器，蒸发器用于蒸发吸热而输出经过冷却后的载冷剂，其中，压缩机和膨胀机输出轴连接，用于由膨胀机输出轴驱动压缩机运转。
[0007]本发明结构一提供的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，还可以具有这样的特征:其中，高压驱动回路还具有工质栗，设置在第一冷凝器和蒸汽发生器的连接管路上，工质栗也与膨胀机输出轴连接，用于由膨胀机输出轴驱动工质栗运转。
[0008]结构二
[0009]—种热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，用于通入外界热源来进行压缩制冷而输出载冷剂，其特征在于包括:高压驱动回路，用于通入外界热源产生高压蒸汽，具有依次通过管路连通的蒸汽发生器、膨胀机、冷凝器，其中膨胀机用于将高压蒸汽的能量转化为动能并由膨胀机输出轴输出；低压制冷回路，具有依次通过管路连通的压缩机、节流阀和蒸发器，蒸发器用于蒸发吸热而输出经过冷却后的载冷剂，冷凝器分别同压缩机的出口和节流阀的进口通过管路连通，其中，压缩机和膨胀机输出轴连接，用于由膨胀机输出轴驱动压缩机运转。
[0010]本发明结构二提供的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，还可以具有这样的特征:其中，高压驱动回路还具有工质栗，设置在冷凝器和蒸汽发生器的连接管路上，工质栗也与膨胀机输出轴连接，用于由膨胀机输出轴驱动工质栗运转。
[0011]本发明结构二提供的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，还可以具有这样的特征:分流阀，设置在冷凝器的出口，用于分配流入工质栗的进口和节流阀的进口的流量。
[0012]本发明结构二提供的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，还可以具有这样的特征:具有这样的特征:其中，流入工质栗的进口的流量占比流经分流阀总流量的1 % -90 %。
[0013]发明作用与效果
[0014]本发明所提供的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，由于具有高压驱动回路，通过利用蒸汽发生器产生的高压蒸汽驱动膨胀机产生的动能，提供工质栗和压缩机转动需要的动力，从而使整个制冷装置连续运行而不需要消耗电能，从而达到了完全利用热能提供制冷需要的动力并且不需要消耗电能的效果。同时结构简单，容易实现，易于实现小型化。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例1的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置示意图；
[0016]图2为本发明的实施例1的热力循环示意图；
[0017]图3为本发明实施例2的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置的结构和使用方法工作原理作具体阐述。
[0019]实施例1
[0020]图1为本实施例的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置示意图。
[0021]如图1所示，热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置100，具有高压驱动回路10和低压制冷回路20。
[0022]高压驱动回路10，具有依次通过管路连通的蒸汽发生器11、膨胀机12、冷凝器13、分流阀14、工质栗15。
[0023]其中，蒸汽发生器11夹层结构，具有内腔和夹套层，内腔用于流通制冷工质，蒸汽发生器11的夹套层用于流通外界热源。
[0024]膨胀机12具有进口和出口以及膨胀机输出轴121，膨胀机输出轴121用于向外输出动力。
[0025]冷凝器13为夹层结构，具有内腔和夹套层，内腔用于流通制冷工质，冷凝器13的夹套层用于流通冷却剂。
[0026]分流阀14为三通阀，具有进口和两个出口 a和b。
[0027]工质栗15，其动力输入轴同膨胀机输出轴121连通，由膨胀机12驱动运转。
[0028]蒸汽发生器11通过高压管路与膨胀机12的进口连通，膨胀机12的出口通过管路与冷凝器13的内腔进口连通，冷凝器13的内腔出口再通过管路与分流阀14的进口连通，分流阀14的出口 a与工质栗15连通，工质栗15再通过管路与蒸汽发生器11连通，形成闭合回路，该闭合回路流通的是制冷工质即制冷剂，如各种卤代烃类制冷剂。
[0029]低压制冷回路20，具有依次通过管路连通的压缩机21、冷凝器13、分流阀14、节流阀22和蒸发器23。
[0030]其中，压缩机21，其动力输入轴同膨胀机输出轴121连通，由膨胀机12驱动运转。
[0031]节流阀22，同分流阀14的出口 b连通。
[0032]蒸发器23为夹层结构，具有内腔和夹套层，内腔用于流通制冷工质，蒸发器23的夹套层用于流通载冷剂。
[0033]蒸发器23的内腔出口通过管路与压缩机21连通，压缩机21通过管路与冷凝器13的内腔进口连通，冷凝器13的内腔出口通过管路与分流阀14的进口连通，分流阀14的出口 b与节流阀22通过管路与蒸发器23的内腔进口连通，形成闭合回路，该闭合回路流通的是制冷工质即制冷剂，如各种卤代烃类制冷剂。
[0034]工作原理
[0035]使用时，外界热源(如外界输入的热空气，热水等)从蒸汽发生器11的夹套层流入，冷却水从冷凝器13的夹套层流入，载冷剂从蒸发器23的夹套层流入后本制冷装置开始制冷工作即:
[0036]由于外界热源的热作用，蒸汽发生器11内的高压液态制冷工质吸收来自热源的热量而蒸发，形成高温高压的蒸汽，高温高压蒸汽通过管路通入膨胀机12，驱动膨胀机12的膨胀机输出轴121转动，将高压蒸汽的流动功转化为膨胀机12的动能，蒸汽的压力和体积变化如图2中A至B所示。
[0037]在膨胀机12内膨胀做功后的蒸汽压力与温度都减小，在通过管路通至冷凝器13后，在冷凝器13内冷却冷凝，将热量释放给冷却水，成为液态制冷工质，液态制冷工质经分流阀14分流后一部分流入工质栗15，在工质栗15的作用下被栗送至蒸汽发生器11的内腔内，使液态制冷工质在蒸汽发生器11内再次吸热，如此周而复始完成高压循环。
[0038]蒸发器23内的低压液态有机工质在蒸发器23的内腔内吸收载冷剂的热量而蒸发(即载冷剂被制冷)，变成低压蒸汽，低压蒸汽在压缩机21的作用下通过管路被压缩机21增压栗送至冷凝器13内腔内，在压缩过程中，低压蒸汽的压力和温度都升高，其压力与体积的变化过程如图2中C至D所示，被压缩机21压缩至冷凝器13的中压蒸汽与从膨胀机12做功后的蒸汽混合后进入在冷凝器13的内腔内被冷凝，冷凝器13内腔内的被冷凝后的液态制冷工质通过分流阀14的出口 b后一部分被分流至节流阀22，节流阀22将液态制冷工质喷射至蒸发器23再次吸收载冷剂的热量而蒸发，如此周而复始完成低压循环。
[0039]实施例的作用和有益效果
[0040]本实施例所提供的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，由于具有高压驱动回路，通过利用蒸汽发生器产生的高压蒸汽驱动膨胀机产生的动能，提供工质栗和压缩机转动需要的动力，从而使整个制冷装置连续运行而不需要消耗电能，从而达到了完全利用热能提供制冷需要的动力并且不需要消耗电能的效果。同时结构简单，容易实现，易于实现小型化。
[0041]本实施例所提供的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，由于高压驱动回路还具有工质栗，设置在冷凝器和蒸汽发生器的连接管路上，这样可以通过栗将制冷工质更顺畅的栗送至管路中，运行更顺畅，制冷效果更好。
[0042]本实施例所提供的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置具有分流阀，设置在冷凝器的出口，用于分配流入工质栗的进口和节流阀的进口的流量，这样可以根据不同的制冷需要和要求，对分流阀的分流比进行调节。
[0043]实施例2
[0044]图3为本实施例的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置示意图。
[0045]实施例1是高压驱动回路和低压制冷回路共用一个冷凝器的，通过分流阀对两个回路的液态制冷工质进行分配。
[0046]本实施例中的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置100两个回路高压驱动回路30和低压制冷回路40各自独立。如图3所示，具体结构和工作原理同实施例1类似。膨胀机32上的膨胀机输出轴321同工质栗34和压缩机42连接，带动他们运转。
[0047]高压驱动回路30。蒸汽发生器31通过高压管路与膨胀机32的进口连通，膨胀机32的出口通过管路与第一冷凝器33的内腔进口连通，第一冷凝器33的内腔出口再通过管路与工质栗34连通，工质栗34再通过管路与蒸汽发生器31连通，形成闭合回路，该闭合回路流通的是制冷工质即制冷剂，如各种卤代烃类制冷剂。
[0048]低压制冷回路40。蒸发器41的内腔出口通过管路与压缩机42连通，压缩机42通过管路与第二冷凝器43的内腔进口连通，第二冷凝器43的内腔出口通过管路与节流阀44通过管路连通蒸发器41的内腔进口，形成闭合回路，该闭合回路流通的是制冷工质即制冷剂，如各种卤代烃类制冷剂。
【主权项】
1.一种热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，用于通入外界热源来进行压缩制冷而输出载冷剂，其特征在于包括: 高压驱动回路，用于通入所述外界热源产生高压蒸汽，具有依次通过管路连通的蒸汽发生器、膨胀机、第一冷凝器，其中所述膨胀机用于将所述高压蒸汽的能量转化为动能并由膨胀机输出轴输出； 低压制冷回路，具有依次通过管路连通的压缩机、第二冷凝器、节流阀和蒸发器，所述蒸发器用于蒸发吸热而输出经过冷却后的所述载冷剂， 其中，所述压缩机和所述膨胀机输出轴连接，用于由所述膨胀机输出轴驱动所述压缩机运转。2.根据权利要求1所述的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，还具有这样的特征: 其中，所述高压驱动回路还具有工质栗，设置在所述第一冷凝器和所述蒸汽发生器的连接管路上， 所述工质栗也与所述膨胀机输出轴连接，用于由所述膨胀机输出轴驱动所述工质栗运转。3.—种热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，用于通入外界热源来进行压缩制冷而输出载冷剂，其特征在于包括: 高压驱动回路，用于通入所述外界热源产生高压蒸汽，具有依次通过管路连通的蒸汽发生器、膨胀机、冷凝器，其中所述膨胀机用于将所述高压蒸汽的能量转化为动能并由膨胀机输出轴输出； 低压制冷回路，具有依次通过管路连通的压缩机、节流阀和蒸发器，所述蒸发器用于蒸发吸热而输出经过冷却后的所述载冷剂， 所述冷凝器分别同所述压缩机的出口和所述节流阀的进口通过管路连通， 其中，所述压缩机和所述膨胀机输出轴连接，用于由所述膨胀机输出轴驱动所述压缩机运转。4.根据权利要求3所述的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，还具有这样的特征还包括: 其中，所述高压驱动回路还具有工质栗，设置在所述冷凝器和所述蒸汽发生器的连接管路上， 所述工质栗也与所述膨胀机输出轴连接，用于由所述膨胀机输出轴驱动所述工质栗运转。5.根据权利要求4所述的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，还具有这样的特征还包括: 分流阀，设置在所述冷凝器的出口，用于分配流入所述工质栗的进口和所述节流阀的进口的流量。6.根据权利要求5所述的热能驱动的无电蒸汽压缩制冷装置，还具有这样的特征: 其中，流入所述工质栗的进口的流量占比流经所述分流阀总流量的10%-90%。
【文档编号】F25B9/06GK106016805SQ201610307296
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】吴腾马, 柳建华, 孟照峰, 汪涛, 陈红群
【申请人】上海理工大学