专利名称：旋转射流喷雾增压式冷水机的制作方法
技术领域：
本实用新型旋转射流喷雾增压式冷水机是以水为工质和载
冷剂的真空蒸发喷雾增压制冷技术。属制冷设备(F25B)、雾化装置(B05B)、 热交换设备(F28F)等类。
(二) 背景技术7-2(TC的冷媒水广泛用於石化、冶金、纺织等部门以及 空调系统中,具有广阔的市场。现有制取这种冷媒水的设备有溴化锂制冷机、 氨水吸收式制冷机、蒸汽喷射制冷机等。这些制冷机的制冷系数一般在0.5—3 之间或者更低，均需要以蒸汽和热水为热解动力，其设备复杂，价格较高。 溴化锂制冷机还存在腐蚀情况。
蒸汽喷射制冷机以蒸汽喷射器为压缩器，使水在高真空下蒸发带走汽化潜 热而制冷。其优点是水既是工质又是载冷剂，水的汽化潜热大，无污染；设 备结构简单、造价低、运行可靠。缺点是制冷系数很小， 一般为0.45，且需
要以蒸汽为动力，冷却水耗量大。
如果能保留蒸汽喷射器以水为工质和载冷剂的优点，但不用生蒸汽,而是 用压力水获得制冷所需要的高真空，必将减少喷射式真空制冷机的能耗，提 高制冷系数。中国专利'水喷射一喷射推进真空冷水机'(专利号 200410021799.9)设置了旋转射流抽气器，水喷射器、冷却塔组成的真空蒸发 器系统，即是采用压力水获得制冷所需要的高真空；其中水喷射器作为抽气器 的预真空第一级压缩，旋转射流抽气器属第二级压縮；是一种用压力水获得 的全机械压縮的冷水机，由此使该冷水机制冷系数提高达4-7。其它全机械 压缩冷水机，如活塞式制冷机、螺杆式制冷机、离心式制冷机的制冷系数 大约在3-4的范围。
水是地球上的一种汽化潜热最大的天然环保的制冷剂。如果能用液态水蒸 发制冷，而又毋需锅炉，并使其迸一步实现降低能耗，无疑将是一种理想的 制冷机。为寻求更理想的制冷系数，近期受压汽蒸馏海水淡化法的启发，重 新探讨水蒸汽压缩过程得出饱和水蒸汽绝热压缩过程的终态必为过热状态， 压縮消耗的功率只有一小部分用于饱和增压，约80%的绝大部分消耗于过热 温升，且压縮比愈大温升耗能愈大，如压縮比达5时，压缩每吨/小时的耗能 达71kw。由此得出结论传统的上述水蒸汽的全机械压縮冷水机不可能获得再 高的制冷系数，必须探讨制备冷媒水的新系统。
(三) 发明内容本实用新型提出的旋转射流喷雾增压式冷水机，就是解决 现有的水蒸汽的全机械压缩冷水机制冷系数的提高受到限制的问题。其技术 方案如下
旋转射流喷雾增压式冷水机，其特征是冷水机包括如下部分
① 旋转射流蒸发压缩器1:从下至上设蒸发室1.1或1.5、压縮室1.2、蒸 1排出室1.3;压縮室内装与进水连通的下喷旋转雾化喷头1.45和它上方的 上抽旋转叶片1.44;喷头和叶片间开口 1.21与外部预抽真空泵Al连通；蒸 发室底部为冷水lb出口；外部进水管路中装泵Bi和阀门Fm;出水管路中设 阀门Flb;
② 喷雾增压隔离室2内设有与蒸气排出室1.3连通的低压区2. 1、装有雾 化喷头2B和开有降温热水出口的喷射区2.2，以及产生和排出增压蒸汽2c 的高压区2. 3;在外部设水加热器2A和送高温水泵B2;
③ 水喷射器3由上至下设装有迸水阀F3a的进水管3. 1、水室3. 2、水喷 嘴:3. 3、混合室3. 4、水喷室3. 6，混合室与喷雾增压隔离室高压区2. 3连通； 冷凝水出水管路装出水阀F3b;并设冷却冷凝水和提供循环喷射水的冷却塔4、 进水泵B3和出水泵B4。
h述喷雾增压隔离室2中低压区、喷射区、高压区外壳形状可分别为收縮 -平滑-扩张形。上述水加热器2A可为太阳能或余热废热加热器。上述冷却塔 4进水泵和出水泵与总进水出水管路间分别设阀门F4和F5。 本实用新型有益效果 ;.按本实用新型提出的冷水机，理论制冷系数高达35-50，高出上述现有 全机械压縮冷水机制冷系数约10倍以上。其关键设施是'设置喷雾增压隔 离室2，将旋转射流蒸发压縮器1蒸气排出室1.3排出的过热蒸汽1C喷射高 温水2a，高温水2a由水加热器2A和送高温水泵B2送入，雾化喷头2B喷射， 最后产生增压蒸汽2c'。依据对过热水蒸汽喷雾加湿过程分析常规经验水 蒸"〖加湿过程是减温减压过程，当高温水喷水温度T2a低于过热蒸汽温度Tlc 时，存在j个临界喷水量，当喷水量小于临界喷水量时，过热蒸汽lc不是减 温减压而是减温增压。由此发现可以控制高温水的流量和温度来调节闪蒸 蒸汽压縮比，而喷水加温所需热能不到全机械压縮能的0. 1倍，此时冷却塔 功耗也相应降低，由此找到一个高效节能的对低压水蒸汽的机械和热力混合 增压的方法。ii.在喷雾增压隔离室2内，当控制高温水喷射速度V2a大于 过热蒸汽流速为Vlc;过热蒸汽流速为Vlc大于增压蒸汽的流速为V2c时，便 可实现激波隔离，阻止增压蒸汽回流。iii.在喷雾增压隔离室2内，当控制 高温水T2a、水量Q2. 1，使增压蒸汽2c压力P2c大于冷凝水3b对应饱和蒸汽 压强P3b。可实现过热蒸汽lc全部被水喷射器抽吸和冷凝。iv.设阀门F4和 F5后，可使总进水A的温度低于设定值时，如冬天气温低时，则关闭阀门 Fla、 Flb、 F3a、 F3b,仅保持冷却塔独自运行，可节约能耗。夏天气温高，开 启阀门Fla、 Flb、 F3a、 F3b，冷水机运行，则关闭阀门F4和F5。
(四)
图l本实用新型原理及系统图
图2旋转射流蒸发压縮器1 (1A)结构图(实施例1)
图3旋转射流蒸发压縮器1(1B)结构图(实施例2)
图4本实用新型喷雾增压隔离室2、水喷射器3、冷却塔4结构示意图
图5饱和水蒸汽绝热压缩功率曲线
具体实施方式
本实施例1旋转射流喷雾增压式冷水机包括如下部分
① 见图2，旋转射流蒸发压缩器l:采用高架式蒸发压縮器IA，即整个装 置安装位置高。从下至上顺次连接圆筒型蒸发室1.5、变容压缩室1.2、蒸气 排气管1.3;变容压缩室内装与压力进水la连通的下喷旋转雾化喷头1.45和 在它上方的上抽旋转叶片1.44;喷头和叶片间开口 1.21与外部预抽真空泵 Al连通；蒸发室底部为冷水lb出口 1.51。进水la可通过顶部进水管1.41 和空心旋转水室1.43与下喷旋转雾化喷头1.45连通，水室表面装的下喷喷 头1. 45可对称装两个或以上，叶片1.44可周向装两支或以上；再加上水轴承、 排水孔以及下端装静止摩擦环及压盖等，以此组成喷雾推迸抽气装置1.4。圆 筒型蒸发室1.5内还装有溅水板1.52、挡水环1.53和贮水罐1.54。
见图1，外部进水管路中装泵Bl和阀门Fla;出水管路中设阀门Flb。
② 见图1、图4，喷雾增压隔离室2内设有低压区2. 1，喷射区2.2、高压 区2.3，其外形为收缩-平滑-扩张。喷射区2.2内装有雾化喷头2B，并开有 降温水2b排出口与外部太阳能或废气余热制成的水加热器2A、泵B2、雾化 喷头2B等组成循环回路，进行连续喷射。低压区2. 1进口与蒸气排出室1.3 连通，送入过热蒸汽lc。
③ 见图4，图1，水喷射器3由上至下设装有进水阀F3a的进水管3. 1、水 室3.2、水喷嘴3.3、混合室3.4、水喷蒸发室3.6，水喷嘴3.3和水喷蒸发 室3. 6均可为1个或多个并联。设混合室开口 3. 5与喷雾增压隔离室高压区 2. 3连通。冷凝水3b出水管路装出水阀F3b，通过进水泵B3送入冷却塔4， 冷却塔出水4b经泵B4再送入水喷射器3的进水阀F3a，以此循环使用。气 温较高时，如进水温度Tla在ire-3CTC，阀门F4和F5断开，阀门Fla、 Flb、 F3a、 F3b接通，水冷机工作。当冬季进水温度Tla在IIX:以下时，则
断开阀门Fla、 Flb、 F3a、 F3b，水冷机停止工作，接通阀门F4和F5，仅保
冷却塔4工作。
冷水机工作过程i.见图l，图2，进水A经阀门Fla和泵Bl成为压力 进水ia通入旋转射流蒸发压缩器i内，在真空泵Ai通过开口 1. 21预抽真空 状态下，在其内同时进行旋转射流喷雾蒸发降温和蒸汽的机械压縮，进水la 蒸发后降温成为冷水lb经阀门Flb，成为出水B引出；蒸汽压缩后成为过热 蒸汽lc经蒸气排出室排气口 1.31送入喷雾增压隔离室2。过程中状态参数 如下进水la温度Tla二16。C，制备出的冷水lb温度Tlb=li°C (当Tlb二ll 。C时，可关闭预抽真空泵A1)，温降ts二5i:;
过热蒸汽lc温度Tlc=26°C;蒸汽压缩比P为1. 16;压缩后排出的过热蒸汽 lc压力Plc 4 P(M. 16 PO，其中PO为饱和水蒸汽压强，査图5曲线，获得 饱和水蒸汽绝热压缩功率(功耗)N^5. 6 KW. h/T(包括泵Bl能耗0. 11)。
ii.见图1,图4，将温度为T1C二26'C的过热蒸汽1C送入喷雾增压隔离室2 内后；用温度T2^8(TC的高温水2a向内喷射，产生增压蒸汽2c经混合室开 f〗3. 5送入水喷射器3;降温热水2b排在外部补充热量，恢复其温度8(TC后， 通过水泵B2再喷射以循环使用。为防止蒸汽回流，可使高温水喷射速度为 V2&过热蒸汽流速为V1C〉增压蒸汽的流速为V2c。
高温水2a初温T2a二80。C、喷水量为Q2a=200kg/h，水泵B2功耗为 NB2=0. 23 KW;加热功耗N2二5. 1 KW. h/T。
见图4，增压蒸汽2c送入水喷射器3，冷却进水3a经进水阀F3a、进 水管3. 1、水室3.2、水喷嘴3.3、混合室3.4、水喷蒸发室3. 6冷凝为冷凝 水3b，然后经阀门F3b用水泵B3送入冷却塔4。冷却塔冷却后冷水4b经泵 B4 —路为水喷射器3冷却进水3a，另一路经阀门F5与出水B汇合。设计时若 增压蒸汽2c的压力P2C大于冷凝水3b的饱和蒸汽压力P3b，使全部增压蒸 汽2c被水喷射器3抽吸和冷凝。水喷射器功耗N3=2. 5 KW. h/T，冷却塔4功 耗N4二2. 2 KW.h/T。总功耗1^,1+ NB2 + N2+ N3 + N4= 5.6+ 0.23+ 5. 1+2.5 +2. 2=15. 6 KW. h/T。进水la温度Tla=16°C， 16。C水蒸汽每小时蒸发1吨产生 的冷量Q为686.4KW。本实施例1状态参数下，理论制冷系数 K= 6. 4/15. 6二44
实施例2:见图1、图3、图4、图5
见图3，本实施例2中蒸发压缩器1是采用低架式蒸发压縮器1B,即整个 装置安装位置较低。用收敛-扩张型蒸发室1.1替代实施例1中圆筒型蒸发室 1.5;下部设有的降温盐水罐为1.12，底部的降温盐水排出口为1.11。其余与
实施例1完全相同。
权利要求1.旋转射流喷雾增压式冷水机，其特征是冷水机包括如下部分①旋转射流蒸发压缩器(1)从下至上设蒸发室(1.1)或(1.5)、压缩室(1.2)、蒸气排出室(1.3)；压缩室内装与进水连通的下喷旋转雾化喷头(1.45)和上方的上抽旋转叶片(1.44)；喷头和叶片间开口(1.21)与外部预抽真空泵A1连通；蒸发室底部为冷水(1b)出口；外部进水管路中装泵B1和阀门F1a；出水管路中设阀门F1b；②喷雾增压隔离室(2)内设有与蒸气排出室(1.3)连通的低压区(2.1)、装有雾化喷头(2B)和开有降温热水出口的喷射区(2.2)，以及产生和排出增压蒸汽(2c)的高压区(2.3)；在外部设水加热器(2A)和送高温水泵B2；③水喷射器(3)由上至下设装有进水阀F3a的进水管(3.1)、水室(3.2)、水喷嘴(3.3)、混合室(3.4)、水喷室(3.6)，混合室与喷雾增压隔离室高压区(2.3)连通；冷凝水出水管路装出水阀F3b；并设冷却冷凝水和提供循环喷射水的冷却塔(4)、进水泵B3和出水泵B4。
2. 按权利要求1所述冷水机，其特征是喷雾增压隔离室(2)中低压区、喷 射区、高压区外壳形状分别为收缩-平滑-扩张形。
3. 按权利要求1所述冷水机，其特征是水加热器(2A)为太阳能或余热废热 加热器。
4. 按权利要求1所述冷水机，其特征是在冷却塔(4)进水泵和出水泵与总进 出水管路间分别设阀门F4和F5，且阀门F4和F5处于开启位置时，上述阀 门Fla、 Fib、 F3a、 F3b处于关闭位置。
专利摘要旋转射流喷雾增压式冷水机。属真空蒸发喷雾增压制冷技术。其内设有由蒸发室、含旋转雾化喷头和叶片的压缩室以及蒸气排出室组成的旋转射流蒸发压缩器，它使冷媒水蒸发后降温，同时产生低压缩状态的过热蒸汽通入增压隔离室内，用高温水喷射后成为增压蒸汽，再经水喷射器冷凝为冷凝水，水喷射器喷射的循环水由冷却塔提供。可设阀门控制，冬天温度低仅用冷却塔制冷，夏天开冷水机同时制冷。本冷水机实现了使水高效蒸发压缩的制冷目的，使制冷系数高达35-50，是冷媒水和循环水冷却的重大变革。可用于石化、冶金、纺织等部门及空调系统。
文档编号F25B19/04GK201014839SQ200720078899
公开日2008年1月30日 申请日期2007年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者魏仕英 申请人:魏仕英