一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置的制造方法
【专利摘要】一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，包括喷射器、冷凝器、气液分离器、低温级干燥过滤器、高温级节流阀、蒸发冷凝器、低温级干燥过滤器、低温级节流阀、蒸发器、回热器、低温级电动调节阀、高温级电动调节阀、废气涡轮增压器、循环泵、发电机、柴油机、发生器。蒸发冷凝器与冷凝器之间设有一喷射器，喷射器和蒸发冷凝器之间设有一废气涡轮增压器。本实用新型充分考虑渔船柴油机废气余热属于低品位能源的特点，提高了燃油利用率；并且采用在喷射器前加装废气涡轮增压器的方式在回收渔船柴油机废气的同时，改善了喷射式制冷系统的性能，在满足渔船低温冷冻保藏的需求的前提下，在节能减排等方面有明显的优势。
【专利说明】
一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置
技术领域
[0001 ]本实用新型属于制冷及低温技术领域，涉及一种喷射式自复叠制冷装置，尤其涉及一种带有增压器的金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠低温制冷装置。
【背景技术】
[0002]作为海洋经济的重要组成部分，远洋渔业不仅具有重要的经济利益和资源意义，还关系到海洋权益、食品供应安全、外交战略及国际合作等。随着近海渔业资源日益枯竭，远洋渔业资源开发利用越来越被大家所关注。金枪鱼作为一种具有高蛋白、低脂肪的高商品价值的大型远洋性重要商品食用鱼，是远洋渔业的重要鱼种，但由于其鱼肉含较高的肌红蛋白，极易氧化，因此需要保证_55°C的冻结温度，-50°C的冷藏温度。目前，我国大部分渔船采用单机双级活塞式压缩制冷系统来制取相应的低温环境，采用R22作为制冷工质。然而，该系统应用于渔船低温制冷领域，其系统性能优化及制冷剂方面还有待改进。大部分远洋渔船采用柴油发动机作为推进装置，其功率高，同时排气和气缸冷却余热大，这些低品位能量往往被直接浪费掉，但如果能有效地利用这部分能量，可以节约大量的能源，同时废气被充分利用，可以减少有害气体的排放。
[0003]为了解决渔船柴油机废气余热造成的能源浪费问题，公开号为CN203837369U的专利文献公开了一种金枪鱼渔船余热吸收制冷复叠压缩制冷冷库装置，金枪鱼渔船余热吸收制冷复叠压缩制冷冷库装置，包括发电机、柴油机、热水箱、蒸汽发生器、精馏器、冷凝器、膨胀阀、蒸发冷凝器、吸收器、溶液栗、溶液热交换器和R22制冷系统，所述柴油机连接发电机，发电机与R22制冷系统相连接，柴油机上的热水箱通过管路接入蒸汽发生器，蒸汽发生器通过管路依次和精馏器、冷凝器、膨胀阀、蒸发冷凝器、吸收器、溶液栗、溶液热交换器相连接，蒸发冷凝器的放热端接入R22制冷系统，冷凝器、吸收器的冷却端接入海水管道。R22制冷系统的制冷剂在蒸发冷凝器中被氨蒸发冷凝成液态制冷剂，流入储液桶，分别根据高、低温冷库负荷调节所需制冷剂流量进行对冷库制冷。这样系统充分利用渔船柴油机不同品味能量各自特点，将低品位的余热用于制冷，提高了燃油利用率和制冷效率。但是由于上述系统采用的吸收式制冷，系统中存在自由液面，在远洋渔船这种比较不稳定运行工况下，容易造成系统泄漏的问题。并且，吸收式制冷在系统的气密性上也有较高的要求，像远洋渔船这种比较复杂的环境不容易满足。因此，在远洋渔船上不采用吸收式制冷。
[0004]喷射式制冷是一种依靠低品位热能节能环保的制冷方式，与吸收式制冷相比无运动部件，降低了系统泄漏的可能性，提高了运用在远洋渔船上的可靠性。自复叠式制冷是以两种或两种以上不同沸点的混合工质为制冷剂，用单台压缩机，通过自然分离和多级复叠的方法，实现了在高低沸点组分之间复叠，能在适中的压力与压比条件下制取较低的温度。相较于传统的复叠系统，自复叠制冷系统因其结构简单、成本低廉、可靠性高和寿命长等特点通常被用来制取-40°C以下的低温。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对现有技术的不足与缺陷，提供一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，喷射式制冷和自复叠式制冷结合的方法，有效解决了渔船柴油机废气余热浪费等问题，有较高的热经济性;无传统的制冷压缩机，简化了系统结构，提高了可靠性，并且降低了设备成本;在喷射器前加入废气涡轮增压器，利用柴油机的废气驱动，进一步利用了柴油机的废气，并可有效提高传统喷射式制冷系统性能。
[0006]本实用新型解决上述技术问题的技术方案是一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，包括喷射器、冷凝器、气液分离器、低温级干燥过滤器、高温级节流阀、蒸发冷凝器、低温级干燥过滤器、低温级节流阀、蒸发器、回热器、低温级电动调节阀、高温级电动调节阀、废气涡轮增压器、循环栗、发电机、柴油机、发生器。蒸发冷凝器与冷凝器之间设有一喷射器，喷射器和蒸发冷凝器之间设有一废气涡轮增压器。
[0007]柴油机连接发电机，发电机连接循环栗，为其提供电力;柴油机排出的废气一路通过管道接入发生器，为其提供热量，另一路进入废气涡轮增压器，为其提供动力;经过废气涡轮增压器后的废气与蒸发器出口的制冷剂在回热器中换热；发生器、喷射器、冷凝器、气液分离器和循环栗组成回路，为喷射器的连续工作提供动力，制冷剂在发生器中被废气加热，形成的高温高压蒸汽进人喷射器，将来自回热器和蒸发冷凝器的制冷工质抽吸到喷射器中；喷射器出口与冷凝器入口相连;冷凝器出口与气液分离器入口相连;气液分离器气态工质出口直接连接蒸发冷凝器，液态工质出口分为两路:一路通过高温级干燥过滤器以及高温级节流阀与蒸发冷凝器入口相连，另一路接入循环栗;在蒸发冷凝器中，液态工质吸热蒸发，气态工质冷凝成液体;蒸发冷凝器的一个出口为较低沸点液态制冷剂，其通过干燥过滤器后，经低温级节流阀节流，进入蒸发器吸热蒸发，另一出口为较高沸点制冷剂，其与回热器出口的低温制冷剂分别经过高温级电动调节阀和低温级电动调节阀后混合，然后通过废气涡轮增压器被引射进入喷射器。
[0008]高低沸点制冷剂气体流出蒸发冷凝器和蒸发器混合经过废气涡轮增压器增压后被引射进喷射器，作为工质进行下一个循环。
[0009]传统制冷压缩机被喷射器和废气涡轮增压器替代，减少了系统的运动部件，提高了可靠性，延长了设备寿命，降低了设备成本和维护成本，并且减少了电能的消耗。
[0010]喷射器是圆锥形混合式喷射器，在压缩比大于2.6，喷射系数大于5的情况下，可以提高喷射式制冷的系统性能。
[0011]喷射器入口前设有废气涡轮增压器，以提高引射压力，可以有效地提高喷射器的性能。
[0012]废气涡轮增压器由柴油机排出的废气驱动，充分利用了渔船柴油机的废气，达到了节能减排的目的。
[0013]发生器是热管式换热器，可以有效地提高废热和制冷工质的换热效率。
[0014]综上所述特点，本实用新型所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，通过采用喷射式制冷和自复叠式制冷结合的方法，有效解决了渔船柴油机废气余热浪费和废气污染等问题，有较高的热经济性;无传统的制冷压缩机，简化了系统结构，提高了可靠性，并且降低了设备成本和维护成本;在喷射器前加入废气涡轮增压器，进一步利用了渔船柴油机的废气，达到了一定的节能减排效果，同时可有效提高传统喷射式制冷系统性能。并且该系统具有运行稳定、使用寿命长等优点，在环保节能减排的应用上，有明显的优势。
【附图说明】
[0015]图1是本发明一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置结构示意图。
[0016]图中:1、喷射器2、冷凝器3、气液分离器4、高温级干燥过滤器5、高温级节流阀
6、蒸发冷凝器7、干燥过滤器8、低温级节流阀9、蒸发器10、回热器11、低温级电磁调节阀12、高温级电磁调节阀13、废气涡轮增压器14、循环栗15、发电机16、柴油机17、发生器。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明实现的操作流程与创作特征易于明白了解，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0018]如图1所示，本实用新型的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，包括喷射器1、冷凝器2、气液分离器3、高温级干燥过滤器4、高温级节流阀5、蒸发冷凝器6、干燥过滤器7、低温级节流阀8、蒸发器9、回热器10、低温级电磁调节阀11、高温级电磁调节阀12、废气涡轮增压器13、循环栗14、发电机15、柴油机16、发生器17。
[0019 ]柴油机16连接发电机15，发电机15连接循环栗14，为其提供电力;柴油机16排出的废气一路通过管道接入发生器17，为其提供热量，另一路进入废气涡轮增压器13，为其提供动力;经过废气涡轮增压器13后的废气与蒸发器9出口的制冷剂在回热器10中换热;发生器17、喷射器1、冷凝器2、气液分离器3和循环栗14组成回路，为喷射器I的连续工作提供动力，制冷剂在发生器17中被废气加热，形成的高温高压蒸汽进人喷射器I，将来自回热器10和蒸发冷凝器6的制冷工质抽吸到喷射器中；喷射器I出口与冷凝器2入口相连;冷凝器2出口与气液分离器3入口相连;气液分离器3气态工质出口直接连接蒸发冷凝器6，液态工质出口分为两路:一路通过高温级干燥过滤器4)以及高温级节流阀5与蒸发冷凝器6入口相连，另一路接入循环栗14;在蒸发冷凝器6中，液态工质吸热蒸发，气态工质冷凝成液体;蒸发冷凝器6的一个出口为较低沸点液态制冷剂，其通过干燥过滤器7后，经低温级节流阀8节流，进入蒸发器9吸热蒸发，另一出口为较高沸点制冷剂，其与回热器10出口的低温制冷剂分别经过高温级电动调节阀12和低温级电动调节阀11后混合，然后通过废气涡轮增压器13被引射进入喷射器I。
[0020]—种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置包含两个主要部分:一是渔船柴油发动机废气余热回收系统，二是自复叠制冷系统。其中渔船柴油机余热回收系统主要是通过渔船柴油机16的大量余热加热发生器17中喷射式自复叠制冷系统的制冷工质，使其变为高温高压工质蒸汽，从而引射来自增压器13的混合制冷工质。自复叠制冷系统采用喷射器I配合废气涡轮增压器13代替传统的制冷压缩机，在提高制冷效率的同时充分回收了柴油机的废气。
[0021]喷射式自复叠制冷装置中喷射器I属于圆锥形混合室型喷射器类型，在压缩比大于2.6、喷射系数大于5的情况下，相比于圆柱形混合室喷射器可以提高喷射器效率。其工作原理是利用高温高压高沸点液态制冷剂引射低沸点气态制冷剂，充分减少高沸点组分的节流损失。其与废气涡轮增压器17替代传统的制冷压缩机。
[0022]喷射式自复叠制冷装置加入废气涡轮增压器13可以提高喷射器I的引射压力，进而提尚整个系统的性能。
[0023]废气涡轮增压器13由来自柴油机16的废气驱动，利用柴油机的废气，达到了节能减排的目的。
[0024]柴油机16排出废气温度应大于150°C，使喷射式制冷系统运行稳定，常用渔船用柴油机的排气温度可达到350°0500°C。
[0025]蒸发冷凝器6和蒸发器9后设有高温级电磁调节阀12和低温级电磁调节阀11是为了调节高低温级制冷剂压力和流量，防止制冷剂倒灌等现象发生。
[0026]本装置制冷工质的工作流程:非共沸制冷剂混合物在发生器17与余热回收系统的废气发生热交换，吸收热量后进入喷射器1，经过喷嘴形成高速气流，引射通过蒸发冷凝器5和回热器10的混合制冷工质，喷射器再将两股蒸汽充分混合后，在扩压器中混合工质被提高压力后进入冷凝器2，与海水进行换热，大部分高沸点制冷剂和少量低沸点制冷剂首先冷凝成液体，气液两相混合工质流出冷凝器2后进入气液分离器3，富高沸点制冷剂液体和富低沸点制冷剂气体分离。高沸点制冷剂液体经过高温级干燥过滤器4去除杂质，经高温级节流阀5降温降压后进入蒸发冷凝器6，使得进入蒸发冷凝器6的低沸点制冷剂气体冷凝成液体。低沸点制冷剂液体经过低温级干燥过滤器4去除杂质，经低温级节流阀8降温降压后进入蒸发器9，吸收热量完成蒸发，实现制冷。低沸点制冷剂与废气增压器13排出的废气在回热器10中换热后，经过低温级电磁调节阀11与高沸点制冷剂混合，经过废气涡轮增压器13增压后被引射进入喷射器I。
[0027]综上可知，本装置的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，充分考虑渔船柴油机废气余热属于低品位能源的特点，将其应用于制冷系统，提高了燃油利用率;并且采用在喷射器前加装废气涡轮增压器的方式在回收渔船柴油机废气的同时，改善了喷射式制冷系统的性能，在满足渔船低温冷冻保藏的需求的前提下，在节能减排等方面有明显的优势。
【主权项】
1.一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，包括喷射器(I)、冷凝器(2)、气液分离器(3)、低温级干燥过滤器(4)、高温级节流阀(5)、蒸发冷凝器(6)、低温级干燥过滤器(7)、低温级节流阀(8)、蒸发器(9)、回热器(10)、低温级电动调节阀(11)、高温级电动调节阀(12)、废气涡轮增压器(13)、循环栗(14)、发电机(15)、柴油机(16)、发生器(17)，其特征在于，所述的蒸发冷凝器(6)与冷凝器(2)之间设有一喷射器(I)，喷射器(I)和蒸发冷凝器(6)之间设有一废气涡轮增压器(13);所述柴油机(16)连接发电机(15)，发电机(15)连接循环栗(14)，为其提供电力;柴油机(16)排出的废气一路通过管道接入发生器(17)，为其提供热量，另一路进入废气涡轮增压器(13)，为其提供动力;经过废气涡轮增压器(13)后的废气与蒸发器(9)出口的制冷剂在回热器(10)中换热；发生器(17)、喷射器(1)、冷凝器(2)、气液分离器(3)和循环栗(14)组成回路，为喷射器(I)的连续工作提供动力，制冷剂在发生器(17)中被废气加热，形成的高温高压蒸汽进人喷射器(1)，将来自回热器(10)和蒸发冷凝器(6)的制冷工质抽吸到喷射器中；喷射器(I)出口与冷凝器(2)入口相连;冷凝器(2)出口与气液分离器(3)入口相连;气液分离器(3)气态工质出口直接连接蒸发冷凝器(6)，液态工质出口分为两路:一路通过高温级干燥过滤器(4)以及高温级节流阀(5)与蒸发冷凝器(6)入口相连，另一路接入循环栗(14);在蒸发冷凝器(6)中，液态工质吸热蒸发，气态工质冷凝成液体;蒸发冷凝器(6)的一个出口为较低沸点液态制冷剂，其通过干燥过滤器(7)后，经低温级节流阀(8)节流，进入蒸发器(9)吸热蒸发，另一出口为较高沸点制冷剂，其与回热器(10)出口的低温制冷剂分别经过高温级电动调节阀(12)和低温级电动调节阀(11)后混合，然后通过废气涡轮增压器(13)被引射进入喷射器(I)。2.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，所述的喷射器(I)是圆锥形混合室喷射器。3.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，所述废气涡轮增压器(13)由来自柴油机(16)的废气驱动。4.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，所述发生器(17)是热管式换热器。5.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，所述高温级采用的制冷工质为Rl 34a。6.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，所述低温级采用的制冷工质为R23。7.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，所述发生器可以利用的废气温度在150°C以上。8.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，所述蒸发冷凝器(6)后设有高温级电动调节阀(12)，调节高温级制冷剂流量。9.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，回热器(10)后设有低温级电动调节阀(11)，调节低温级制冷剂流量。10.根据权利要求1所述的一种金枪鱼渔船余热回收喷射式自复叠制冷装置，其特征在于，冷凝器(2)利用海水进行冷却。
【文档编号】F25B27/02GK205655522SQ201620225512
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年3月23日 公开号201620225512.2, CN 201620225512, CN 205655522 U, CN 205655522U, CN-U-205655522, CN201620225512, CN201620225512.2, CN205655522 U, CN205655522U
【发明人】谢晶, 徐旻晟, 王金锋, 李文俊
【申请人】上海海洋大学