CN100529589C - 一种带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统，包括管路上连接的压缩机、冷却器、两个回热器、节流阀，所述的第二回热器和蒸发器之间还设有一喷射器。本发明利用喷射器的膨胀与增压作用，能够提高压缩机的吸气压力，降低压比，降低压缩机的吸气比容；相应地可以降低压缩机的单位功率消耗和提高压缩机的输气量，增加系统的制冷量，提高系统性能系数。另一方面，通过采用喷射器使得回热器两侧的换热水当量更为匹配，由此改善了回热过程，减少了回热过程的不可逆损失。因此，带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统在改善节流式制冷系统性能方面具有明显的优势。

Description

一种带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统

技术领域

本发明属于制冷与低温技术领域，涉及一种制冷循环系统，特别涉及一种带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统，该循环系统由于采用了喷射器，能提高压缩机的吸气压力，减小压缩机的压比，提高压缩机的输气量；从而降低压缩机的单位功率消耗、提高系统的制冷量，改善循环系统性能。可以应用于低温制冷机、医用低温冷冻器械和电子设备的冷却中。

背景技术

小型节流低温制冷机广泛应用于空间制冷、电子器件冷却和医用低温冷冻器械等领域。它具有系统结构简单、紧凑并能快速降温等特点；同时还可以使用纯质制冷剂或混合物制冷剂作为工作介质，实现较宽温区的低温制冷作用。特别是近年来随着混合物制冷剂的应用以及在系统中采用单级油润滑压缩机技术的发展，更显现出它的应用特点。因此，在低温制冷领域它具有比较大的实用价值；人们对它的应用与研究也始终在不断的发展。

在节流式制冷循环中，随着制冷蒸发温度的降低，压缩机的吸气压力下降，压比将升高，压缩机的吸气比容也增大，从而使得制冷循环系统的制冷性能系数和制冷量会显著降低。这导致了小型节流低温制冷机在更低温区应用的局限。因此，改善节流式制冷循环系统性能系数和提高制冷量也就成为这一技术领域中重要的研究发展方向。常规小型节流低温制冷机循环系统主要由压缩机、冷却器、回热器、节流阀和蒸发器组成。小型节流低温制冷机循环系统的性能在很大程度上取决于压缩机的排气压力、吸气压力和吸气比容。在确定的蒸发温度下(即制冷温度要求)，当环境温度一定时，提高排气压力可以提高循环系统的性能；但压缩机的压比也越高，这会降低压缩机的效率、增加系统的不可逆损失；同时提高压缩机的排气压力也会受到采用单级油润滑压缩机技术的可靠性限制。因此，在常规节流式制冷循环中单纯靠提高压缩机的排气压力，是不能有效地提高循环系统性能的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，为了提高压缩机的吸气压力，降低压比，提高系统性能，本发明的目的在于提出一种新的利用喷射器实现提高系统性能的小型节流低温制冷机循环系统。

喷射器作为一种机械增压设备以结构简单、无运动部件和成本低等特点，在蒸气喷射制冷领域和其它相关制冷领域获得了广泛的应用。本发明将喷射器应用在小型节流低温制冷机循环系统中，通过引入附加的喷射器，一方面利用喷射器增加了一种循环的膨胀方式(除节流阀膨胀方式外)，这类似于大型气体液化循环方式中带膨胀机的克劳特液化循环；另一方面，利用喷射器的增压作用，能够提高压缩机的吸气压力，降低压比，降低压缩机的吸气比容；相应地可以降低压缩机的单位功率消耗和提高压缩机的输气量，从增加了系统的制冷量，改善了系统性能系数。

实现上述发明目的的技术解决方案是：一种带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统，包括管路上连接的压缩机、冷却器、第一回热器、第二回热器、节流阀、蒸发器，其特征在于，所述的第二回热器和蒸发器之间还设有一喷射器。

所述压缩机的出口与冷却器入口相连，冷却器的出口与第一回热器的入口相连；第一回热器的高压气体出口分两路，一路高压气体直接与第二回热器入口相连；第二回热器的出口与节流阀连接；节流阀出口与蒸发器的入口相连。另一路高压气体作为引射气体直接进入喷射器，引射从蒸发器来的气体进入喷射器；喷射器的出口与第二回热器的低压入口相连接。第二回热器的低压出口与第一回热器的低压入口相连；第一回热器的低压出口与压缩机的入口相连接。

本发明的带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统结构相对简单，所增加的喷射器仍属于常规的气-气型喷射器种类，具有膨胀与增压的作用；相比于常规型的小型节流低温制冷机循环系统，制造成本增加不多，并能有效提高系统的循环性能，从未来的应用上面看，具有明显的优势。

附图说明

图1是本发明带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统示意图，也是本发明的一个具体实施例。

下面结合附图和给出的具体实施例，对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明的带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统，包括管路上连接的压缩机、冷却器、回热器I、回热器II、节流阀、蒸发器，回热器II和蒸发器之间还设有一喷射器；所述压缩机的出口与冷却器入口相连，冷却器的出口与回热器I的入口相连；回热器I高压气体出口分两路，其中一路高压气体直接与回热器II入口相连；回热器II的出口与节流阀连接；节流阀出口与蒸发器的入口相连。回热器I的另一路高压气体作为引射气体直接进入喷射器，引射从蒸发器来的气体进入喷射器；喷射器的出口与回热器II的低压入口相连接。回热器II的低压出口与回热器I的低压入口相连；回热器I的低压出口与压缩机的入口相连接。通过以上连接，构成完整的小型节流低温制冷机循环系统。

其工作过程是：低压工质气体(如氮气，混合物制冷剂)(在1点处)进入压缩机，被增压后排入冷却器；高压工质气体在冷却器中被环境介质冷却降温后(在2点处)，进入回热器I，被返流气体进一步冷却；从回热器I中出来的较低温度的高压工质气体(在3点处)一部分进入回热器II再被返流气体冷却降温后(在4点处)，通过节流阀降压降温后变成汽-液两相流体(在5点处)，然后进入蒸发器蒸发吸收热量实现制冷目的；从回热器I中出来的另一部分高压工质气体进入喷射器的引射气体入口(在3′点处)，引射从蒸发器来的低压工质气体(在6点处)；被引射气体与引射气体在喷射器中混合并经扩压后变成较高压力的气体进入回热器II(在7点处)，回收热量升温后进入回热器I(在8点处)；再回收热量升温后进入进入压缩机(在1点处)，实现整个循环工作过程。

整个循环工作过程中存在有三个不同的工作压力，依次是压缩机排气压力、压缩机吸气压力和蒸发压力；其中排气压力和蒸发压力是由循环系统的工作工况所决定，这又取决于制冷要求和压缩机工作条件；喷射器入口引射气体压力即是压缩机排气压力，而喷射器出口气体压力(即压缩机吸气压力)可以作为选择调节参数，是由喷射器的工作特性以及循环中的质量守恒和能量守恒关系所确定的。

相比于常规小型节流低温制冷机循环系统，在同样的循环工况条件下，在本发明实施例的制冷循环中，因喷射器的膨胀与增压作用，提高了压缩机的吸气压力，降低了压比，降低了压缩机的吸气比容；相应地降低了压缩机的单位功率消耗和提高了压缩机的输气量，从增加了系统的制冷量，改善了系统性能系数。另一方面，由于增加喷射器后，回热器II低压侧的气体流量增大，而高压测的气体流量相对减少，因而使得回热器II两侧的换热水当量更为匹配，由此改善了回热过程，减少了回热过程的不可逆损失。所以，整个循环系统的性能显著提高了。从以上分析可以看出，新型节流低温制冷机循环系统在改善节流式低温制冷系统性能方面具有明显的优势。

Claims (1)

1.一种带喷射器的小型节流低温制冷机循环系统，包括管路上连接的压缩机、冷却器、第一回热器、第二回热器、节流阀、蒸发器，其特征在于，所述的第二回热器和蒸发器之间还设有一喷射器；所述压缩机的出口与冷却器入口相连，冷却器的出口与第一回热器的入口相连；第一回热器的高压气体出口分两路，一路高压气体直接与第二回热器入口相连；第二回热器的出口与节流阀连接；节流阀出口与蒸发器的入口相连；另一路高压气体作为引射气体直接进入喷射器，引射从蒸发器来的气体进入喷射器；喷射器的出口与第二回热器的低压入口相连接；第二回热器的低压出口与第一回热器的低压入口相连，第一回热器的低压出口与压缩机的入口相连接。