一种波转子复迭制冷系统及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种波转子复迭制冷系统及其工作方法，属于机械制冷技术领域。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的高速发展，-50 °C以下的低温需求越来越多，因而复迭制冷系统被广泛的应用到各个领域。最简单的复迭制冷系统通常由高温部分和低温部分组成，高温部分使用中温制冷剂，如R22，R717，R134a，R404A和R290等，低温部分使用低温制冷剂，如R23和R744等。而水(R718)作为一种天然制冷和载冷剂，具有高潜热、无毒、不燃不爆和环境友好特性(全球变暖指数GWP=0，消耗臭氧潜能值ODP=O)，特别是R718的理论能效比高(C0P)。相关研究比较了 R718与常规制冷剂(R134a，R22等)在系统C0P、运行成本、制冷量以及对环境的影响等方面的不同，发现在系统其他参数相同，冷凝温度20°C以上和蒸发温度为5K时，水作为制冷剂的压缩系统COP值最高。目前，R718虽可用于蒸汽压缩制冷系统中，但这种R718压缩机具有比常规制冷剂大很多的压缩比(R134a的2倍)和大容积、高转速、大排量的设备尺寸，严重阻碍了 R718制冷剂在蒸汽压缩制冷系统的广泛应用。
[0003]采用基于非定常流动过程的波转子增压效率高于稳定流动过程的增压效率，该技术无需活塞或叶片等部件，仅通过产生的运动激波就可高效完成高、低压流体间的直接能量交换。如果将CN201410707512.1提出的低品质热源压缩二次蒸汽思想与低温循环进行复迭，就够成本项发明的主要思想。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种波转子复迭制冷系统，其目的在于在高温级制冷循环装置中引入闪蒸波转子，利用太阳能或废热的低品质热源，实现节能的目的。
[0005]本发明采用的技术方案是:一种波转子复迭制冷系统，它包括一个高温级制冷循环装置、低温级制冷循环装置和一个低品质热源加热器，所述高温级制冷循环装置包含冷凝蒸发器、高温节流阀、冷却器、回热器、压力调节阀和增压栗，它还包括一个闪蒸波转子，采用闪蒸波转子与低品质热源加热器构成波转子液体闪蒸增压系统；所述低温级制冷循环装置包含蒸发器、低温压缩机(2)、低温节流阀以及与高温级循环装置复迭在一起的冷凝蒸发器；所述蒸发器出口与低温压缩机的入口连接，低温压缩机的出口与冷凝蒸发器的热端进口连接，冷凝蒸发器的热端出口与低温节流阀的入口连接，低温节流阀的出口与蒸发器的入口连接；所述冷凝蒸发器的冷端出口与闪蒸波转子的低压蒸汽入口连接，闪蒸波转子的增压蒸汽出口与回热器的热端入口连接，回热器的热端出口与冷却器的入口连接，冷却器的出口连接增压栗的入口和高温节流阀的入口，高温节流阀的出口与冷凝蒸发器的冷端入口连接；所述增压栗的出口连接压力调节阀的入口，压力调节阀的出口连接回热器的冷端入口，回热器的冷端出口连接低品质热源加热器的入口，低品质热源加热器的出口与闪蒸波转子的驱动蒸汽入口连接。
[0006]所述低品质热源加热器采用太阳能集热器与电加热器、旁路调节阀的并联连接结构或废热加热器、旁路调节阀的连接结构。
[0007]所述的一种太阳能波转子复迭制冷系统的工作方法采用下列步骤:
低温制冷剂在蒸发器中定压吸热实现制冷，变成饱和或过热蒸汽后进入低温压缩机，形成的高温高压气体经由冷凝蒸发器后以饱和或过冷液态经过低温节流阀降温降压后进入蒸发器；
闪蒸波转子的增压蒸汽出口的气相高温制冷剂经由回热器预冷，再经由冷却器后以过冷液态分成两股，一股经过高温节流阀降温降压后进入冷凝蒸发器，并在冷凝蒸发器中定压吸热实现对低温制冷剂的冷凝，变成饱和蒸汽后进入闪蒸波转子的低压蒸汽入口 ；另一股由增压栗输送至压力调节阀后以高压过冷液态在回热器中定压吸热实现对闪蒸波转子的增压蒸汽出口的气相高温制冷剂的预冷，后经过低品质热源加热器以过热态进入闪蒸波转子的驱动蒸汽入口，闪蒸形成的激波压缩自闪蒸波转子的低压蒸汽入口进入的低压蒸汽。
[0008]本发明的有益效果是:这种波转子复迭制冷系统提出的气波蒸汽压缩WVC技术，相比现有机械蒸汽压缩MVC和热力蒸汽压缩TVC技术，具有如下技术优势:
1、闪蒸波转子的驱动蒸汽由低品质热源，达到节能、环保的目的；
2、相比于机械蒸汽压缩MVC技术，WVC制冷技术的非定常增压过程效率更高，且无设备开发难题，相对于热力蒸汽压缩TVC技术，WVC技术的增压效率远高于蒸汽喷射器的效率；
3、闪蒸波转子除具有增压特性外，还具备优秀的带液操作性能，波转子的双开口结构可确保其具备优良的带液操作性能，另外拥有结构尺寸小、转速低、易于开发的设备开发优势。
【附图说明】
[0009]图1是一种太阳能波转子复迭制冷系统图。
[0010]图2是一种废热波转子复迭制冷系统图。
[0011]图3是波转子复迭制冷系统的图。
[0012]图中:1、蒸发器，2、低温压缩机，3、低温节流阀，4、冷凝蒸发器，5、高温节流阀，6、冷却器，7、闪蒸波转子，8、温度调节阀，9、太阳能集热器，10、电加热器，10a、废热加热器，
11、回热器，12、压力调节阀，13、增压栗；HP、驱动蒸汽入口，LP、低压蒸汽入口，MP、增压蒸汽出口。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例和附图对本发明进一步详细说明。
[0014]实施例1利用太阳能作为热源的波转子复迭制冷系统。
[0015]图1示出了一种太阳能波转子复迭制冷系统。图中，太阳能波转子复迭制冷系统包括蒸发器1、低温压缩机2、低温节流阀3、冷凝蒸发器4、高温节流阀5、冷却器6、闪蒸波转子7、温度调节阀8、集热器9、电加热器10、回热器11、压力调节阀12、增压栗13。所述蒸发器I出口与低温压缩机2的入口连接，低温压缩机2的出口与冷凝蒸发器4的热端进口连接，冷凝蒸发器4的热端出口与低温节流阀3的入口连接，低温节流阀3的出口与蒸发器I的入口连接；冷凝蒸发器4的冷端出口与闪蒸波转子7的低压蒸汽入口 Lp连接，闪蒸波转子7的增压蒸汽出口 Mp与回热器11的热端入口连接，回热器11的热端出口与冷却器6的入口连接，冷却器6的出口连接栗13的入口和高温节流阀5的入口，高温节流阀5的出口与冷凝蒸发器4的冷端入口连接；增压栗13的出口连接压力调节阀12的入口，压力调节阀12的出口连接回热器11的冷端入口，回热器11的冷端出口连接电加热器11的入口和集热器9的入口，电加热器10的出口连接旁路调节阀8的入口，旁路调节阀8的出口和集热器9的出口共同与闪蒸波转子7的驱动蒸汽入口 Hp连接。
[0016]低温制冷剂在蒸发器I中定温、定压吸热实现制冷，变成饱和蒸汽后进入低