工质为水无膨胀阀的低能耗制冷/热机的制作方法与工艺

本发明涉及一种制冷/热机，尤其是一种工质为水无膨胀阀的低能耗制冷/热机。

背景技术：
蒸发器温度在0℃以上的空调制冷机，可降低生活空间中空气的温度和湿度。蒸发工质为水，以化学吸收剂（热化学压缩器）的作用完成制冷过程的制冷机，在早期有硫酸和水、溴化银和水、水和氨等吸收式制冷机；目前主要以溴化锂和水吸收式制冷机，它们均利用吸收剂对蒸发剂（水）的吸附作用使蒸发剂（水）降温而制冷；还有蒸汽喷射式抽吸真空蒸发水制冷机。上述制冷机均因其COP（能效比）指标较低而有逐渐被淘汰的趋势。

技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种工质为水无膨胀阀的低能耗制冷/热机，具有结构简单合理、安装维护方便、高效节能省材、安全无压、无毒、无污染、无腐蚀等诸多优点。按照本发明提供的技术方案，一种工质为水无膨胀阀的低能耗制冷/热机，其特征是：由蒸发换热器、冷凝换热器和涡旋压缩机组成，所述蒸发换热器的上部设有第一开口端，第一开口端与涡旋压缩机的进气端相连通，涡旋压缩机的出气端与冷凝换热器上部的第二开口端相连通；所述冷凝换热器内设有散热管，散热管与第二开口端之间设有冷凝室，冷凝室上设置阀；所述蒸发换热器和冷凝换热器的底部通过弓形管相连通。在本发明的一实施例中，所述蒸发换热器包括蒸发换热器壳体，蒸发换热器壳体内设有吸热管，吸热管与第一开口端之间设有蒸发室。在本发明的另一实施例中，所述蒸发换热器包括蒸发换热器壳体，蒸发换热器壳体与第一开口端之间设有蒸发室，蒸发器壳体的底部设有下水管，蒸发室内设置喷淋器，喷淋器连接回水管，回水管与下水管之间通过同程管设置一个或并联设置多个盘管换热器，在下水管与同程管之间设置循环泵。所述弓形管的弧口朝下，弓形管两端截面圆心与弓形高点截面圆心的高度差大于弧口管径。本发明所述的工质为水无膨胀阀的低能耗制冷/热机没有膨胀阀进行高压液相转换到低压汽相的过程，而压缩式制冷机主要的功率损耗在高压差的气态工质和膨胀阀上，因此可使制冷COP系数达8以上，可大幅度提高制冷或制热效率，以很小的能耗换取很大的冷量和热量，高效节能明显；工质采用水为天然制冷剂，无需生产，因而也就没有生产和使用制冷剂所带来环境被污染和地球被严重温室问题。附图说明图1为本发明实施例一的结构示意图。图2为图1的工作状态图。图3为本发明实施例二的结构示意图。具体实施方式用水作为蒸发/冷凝工质，制冷/热机在常温和真空条件下，如果将蒸发器的液相转气相的等温吸热温度设为15℃（作为冷端），冷凝器的气相转液相的等温散热温度设为45℃（作为热端），通过压缩机使蒸发饱和水汽压和冷凝饱和水汽压产生803mmH2O的压差时，制冷/热机即可产生上述蒸发/冷凝30℃的温差要求。此时，制冷/热机的蒸发换热器对外蒸发吸热，使环境介质温度降低，即可调节空气的温度和湿度；而冷凝换热器对外冷凝放热，使环境介质温度升高，环境介质通过流动扩散放热，使制冷/热机达到新的热平衡。蒸发换热器和冷凝换热器的底部有弓形管连通。工质水液面因受压差力的作用，使蒸发换热器内的工质水液面因压力较低而升高；而冷凝换热器内的工质水液面因压力较高而降低。因而，两者的工质水液面即产生一定的液位差。当蒸发换热器内的工质水液面受重力和压缩机持续的抽吸作用，使蒸发饱和水汽压获得蒸发吸热的条件而制冷，此现象与膨胀阀功能类同，其机理有所不同。下面结合具体附图对本发明作进一步说明。如图1-图3所示：所述工质为水无膨胀阀的低能耗制冷/热机包括工质水1、蒸发换热器2、吸热管3、涡旋压缩机4、散热管5、冷凝换热器6、弓形管7、蒸发室8、冷凝室9、阀10、下水管11、循环泵12、同程管13、盘管换热器14、回水管15、喷淋器16、蒸发换热器壳体17等。实施例一：如图1所示：本发明由蒸发换热器2、冷凝换热器6和涡旋压缩机4组成，蒸发换热器2的上部设有第一开口端，第一开口端与涡旋压缩机4的进气端相连通，涡旋压缩机4的出气端与冷凝换热器6上部的第二开口端相连通；所述蒸发换热器2包括蒸发换热器壳体17，蒸发换热器壳体17内设有吸热管3，吸热管3与第一开口端之间设有蒸发室8；所述冷凝换热器6内设有散热管5，散热管5与第二开口端之间设有冷凝室9，冷凝室9上设置阀10，通过阀10可加注工质水1和抽真空；所述蒸发换热器2和冷凝换热器6的底部通过弓形管7相连通，弓形管7的弧口朝下，弓形管7两端截面圆心与弓形高点截面圆心直接的高度差大于管径，弓形管7的弓形能防止冷、热温度游走损失；所述蒸发换热器2、涡旋压缩机4、冷凝换热器6及弓形管7共同组成一个真空密闭环路，涡旋压缩机4、蒸发室8和冷凝室9上部有气态工质水1，蒸发换热器2、弓形管7和冷凝换热器6下部中有液态工质水1；所述蒸发换热器2内的工质水1液面比冷凝换热器6工质水1液面高。本发明的工作原理及工作过程：本发明遵循“逆卡诺循环”原理，有四个基本部分组成：首先工质在T0下从冷源（即被冷却物体）吸取热量q0，并进行等温吸热，然后通过绝热压缩，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk，再在Tk下进行等温放热，并向环境介质（即高温热源）放出热量qk，最后再进行绝热膨胀（绝热膨胀在蒸发换热器的工质液面完成），使其温度由Tk降至T0即使工质回到初始状态，从而完成一个循环；具体的，在蒸发换热器2内工质水1以液态形式沸腾吸热蒸发，当环境介质温度高于工质水1蒸发温度，环境介质热量以液态或气态形式对蒸发换热器2内工质水1进行自然扩散传递而获得降温制冷，蒸发换热器2需要有足够的热交换面积，以减小环境介质与工质的温差；在冷凝换热器6内，工质水1以气态形式进行冷凝放热，其温度高于环境介质温度时，环境介质以液态或气态形式对冷凝换热器6内的工质蒸汽进行等温吸热冷却工质，同时使环境介质获得热量而升温制热，在冷凝换热器6内表面因温度下降形成工质水1凝液，工质水1凝液因重力自然落于冷凝换热器6的底部，通过弓形管7回流至蒸发换热器2，冷凝换热器6同样需要有足够的热交换面积，以减小环境介质与工质的温差；弓形管7的弓形能防止冷、热温度游走；通过阀10的设置可加注工质水1和可通过真空泵抽取系统内的空气。工作过程如下：首先通过阀10加注工质水1，然后由真空泵抽除空气，其次涡旋压缩机4对蒸发换热器2内的工质水1的液面进行减压，使工质水1在蒸发换热器2内上升沸腾膨胀蒸发，工质水1从液态转变成气态，对外部介质等温吸热制冷，通过涡旋压缩机4绝热压缩，使温度升高至超过环境介质温度；再将气态的工质水1在冷凝换热器6内进行冷凝，使气态的工质水1转变成液态，向环境介质等温放热，散热管5表面的凝液落于冷凝室9底部；同时由涡旋压缩机4压缩所产生的正压差使液态的工质水1在冷凝换热器6内下降，通过弓形管7回流至蒸发换热器2内，通过工质水1将冷端热量转移输送到热端释放，完成制冷/制热循环过程，弓形管7的弧口朝下连接可防止冷、热温度窜流损失。实施例二：如图3所示：本发明由蒸发换热器2、冷凝换热器6和涡旋压缩机4组成，蒸发换热器2的上部设有第一开口端，第一开口端与涡旋压缩机4的进气端相连通，涡旋压缩机4的出气端与冷凝换热器6上部的第二开口端相连通；所述蒸发换热器2包括蒸发换热器壳体17，蒸发换热器壳体17与第一开口端之间设有蒸发室8，蒸发换热器壳体17的底部设有下水管11，蒸发室8内设置喷淋器16，喷淋器16连接回水管15，回水管15与下水管11之间通过同程管13设置一个或并联设置多个盘管换热器14，在下水管11与同程管13之间设置循环泵12；所述冷凝换热器6内设有散热管5，散热管5与第二开口端之间设有冷凝室9，冷凝室9上设置阀10；所述蒸发换热器2和冷凝换热器6的底部通过弓形管7相连通，弓形管7的弧口朝下，弓形管7两端截面圆心与弓形高点截面圆心直接的高度差大于管径，弓形管7的弓形能防止冷、热温度游走损失；所述蒸发换热器2、涡旋压缩机4、冷凝换热器6及弓形管7共同组成一个真空密闭环路；所述涡旋压缩机4、蒸发室8和冷凝室9上部有气态工质水1，蒸发换热器壳体17、下水管11、循环泵12、同程管13、盘管换热器14、回水管15、喷淋器16和冷凝换热器6下部中有液态工质水1；所述蒸发换热器壳体17内的工质水1液面比冷凝换热器6内的工质水1液面高。本发明的工作原理及工作过程：本发明遵循“逆卡诺循环”原理，有四个基本部分组成：首先工质在T0下从冷源（即被冷却物体）吸取热量q0，并进行等温吸热，然后通过绝热压缩，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk，再在Tk下进行等温放热，并向环境介质（即高温热源）放出热量qk，最后再进行绝热膨胀（绝热膨胀在蒸发器的工质液面完成），使其温度由Tk降至T0即使工质回到初始状态，从而完成一个循环；具体的，在蒸发换热器2内，工质水1以液态形式，通过下水管11、循环泵12、同程管13、盘管换热器14、回水管15、喷淋器16喷淋吸热蒸发，当环境介质温度高于工质水1蒸发温度，环境介质热量以气态形式对盘管换热器14内工质水1进行自然扩散传递而获得降温制冷，换热器14需要有足够的热交换面积，以减小环境介质与工质的温差；在冷凝换热器6内，工质水1以气态形式进行冷凝放热，当工质水1其温度高于环境介质温度时，环境介质以液态或气态形式对冷凝换热器6内的工质蒸汽进行等温吸热冷却工质，同时使环境介质获得热量而升温制热，在冷凝换热器6内表面因温度下降形成工质水1凝液，工质水1凝液因重力自然落于冷凝换热器6的底部，通过弓形管7回流至蒸发换热器2，冷凝换热器6同样需要有足够的热交换面积，以减小环境介质与工质的温差；弓形管7的弓形能防止温度游走。工作过程如下：首先通过阀10加注工质水1，然后由真空泵抽除空气，其次涡旋压缩机4对蒸发换热器壳体17内的喷淋器16喷淋工质水1的液滴表面进行减压蒸发，使工质水1膨胀吸热蒸发，直接产生过冷工质水1，过冷工质水1通过下水管11、循环泵12、同程管13以盘管换热器14对外部环境介质等温吸热获得冷量，通过涡旋压缩机4绝热压缩，使温度升高至超过环境介质温度；再将气态的工质水1在冷凝换热器6内进行冷凝，使气态的工质水1转变成液态，向环境介质等温放热，同时由涡旋压缩机4压缩所产生的正压差将液态的工质水1在凝换热器6内下降，通过弓形管7回流至蒸发换热器2内，通过工质水1将冷端盘管换热器14的热量转移输送到热端冷凝换热器6释放，完成制冷/制热循环过程，弓形管7的弧口朝下连接可防止冷热窜流损失。