CN102147167A - 一种利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统 - Google Patents

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陈光明
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唐黎明
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Abstract

本发明公开了一种利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统，包括余热回收器、过热器、第二级喷射器、第一级喷射器、蒸发器、节流阀、集液器、冷凝器、泵和回热器；余热回收器的出口和过热器的入口相连，过热器的出口与第一级喷射器和第二级喷射器的工作流体入口端分别相连，第一级喷射器的引射流体入口端和蒸发器的出口连接，第一级喷射器的出口和第二级喷射器的引射流体入口端相连，第二级喷射器的出口经回热器后和冷凝器的进口相连，冷凝器的出口和集液器的进口相连，集液器的出口分别与泵和节流阀的入口相连，节流阀的出口和蒸发器的入口相连，泵的出口经回热器后和余热回收器的入口相连。本发明可回收利用余热，耗功低、结构简单、安全可靠。

Description

一种利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统
技术领域
本发明属于制冷、空调技术领域，具体涉及一种利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统。
背景技术
现有的汽车空调制冷大多采用传统的蒸汽压缩制冷系统，以汽车发动机带动压缩机，驱动制冷剂在空调装置中流动，低压气态制冷剂由压缩机压缩后进入冷凝器后成高压液态制冷剂，再经节流阀后进入蒸发器蒸发，完成一个循环。其不足之处在于空调运行时需要消耗汽车发动机的能量，一般情况下开动空调时，发动机的油耗将增加8～15％。发动机的机械功是燃料燃烧经过膨胀做功而得的，通常这种转化效率是很低的。发动机的排气温度是很高的，汽油机的排气温度一般为400～500℃，柴油机为300～400℃，远远高于环境温度，因此，回收汽车废气中的有用能对于能源日益紧张的当今社会来说意义最大，而现有的汽车空调系统是没法对尾气中的余热进行回收的。
发明内容
本发明提供了一种利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统，以余热为驱动热源，以喷射式制冷为基础，达到了节能减排的效果，从而克服了现有汽车空调中发动机负荷大、排热污染大以及耗电量大的缺陷。
一种利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统，包括余热回收器、过热器、第二级喷射器、第一级喷射器、蒸发器、节流阀、集液器、冷凝器、泵和回热器；其中，余热回收器的出口和过热器的入口相连，过热器的出口与第一级喷射器的工作流体入口端、第二级喷射器的工作流体入口端分别相连，第一级喷射器的引射流体入口端和蒸发器的出口连接，第一级喷射器的出口和第二级喷射器的引射流体入口端相连，第二级喷射器的出口经回热器后和冷凝器的进口相连，冷凝器的出口和集液器的进口相连，集液器的出口分别和泵的入口和节流阀的入口相连，节流阀的出口和蒸发器的入口相连，泵的出口经回热器后和余热回收器的入口相连。
其中，余热回收器可利用发动机废热、太阳能、地热能等余热作为驱动热源，提高了能源有效利用程度。尤其是采用发动机废热提供驱动热源时，该空调系统可回收发动机废热，减少对环境的排热、且功耗小，很好地实现了节能减排。
其中，余热回收器内的制冷剂可以为氯氟烃(CFCs)、氢氯氟烃(HCFCs)或氢氟烃(HFCs)，也可以为二氧化碳、水、氨、丙烷或异丁烷等自然工质。在采用二氧化碳、氨、丙烷、异丁烷、水等自然工质作为制冷剂时，可避免CFCs和HCFCs制冷剂对臭氧层的破坏，并减缓气候变暖，尤其是在利用水作为制冷剂时，由于水是地球生物构成的基本物质，去在环境和安全性方面毫无问题，水制冷剂对环境友好-ODP和GWP值均为0。以水为制冷剂意味着减少CO2排放量，对减缓地球气候变暖将会有所贡献。另外，水在安全性方面极佳，既不会发生火灾，也没有爆炸危险，尤其是以水为制冷剂的空调机组是在真空下运转，安全极优。
本发明中，利用余热加热余热回收器内的制冷剂，再通过过热器进一步加热，从过热器出来的工作制冷剂气体通过第一级喷射器进行绝热膨胀，形成一股低压高速气体，将蒸发器中的制冷剂蒸气吸入到喷射器内，在第一级喷射器内充分混合增压后进入第二级喷射器，被第二级喷射器进一步增压后进入回热器，被预冷后进入冷凝器，被冷却介质空气冷凝为液体流入集液器。集液器中一部分冷凝液作为制冷剂，经过节流阀后进入蒸发器，在蒸发器中吸热产生制冷效应，另一部分冷凝液在泵的抽吸下通过回热器进入余热回收器。
相对于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：
利用发动机废热、太阳能、地热能等作为驱动热源，采用氯氟烃(CFCs)、氢氯氟烃(HCFCs)、氢氟烃(HFCs)，或者二氧化碳、水、氨、丙烷、异丁烷等自然工质作为制冷剂，尤其可利用水作为制冷剂。同时，利用过热蒸汽进行双级喷射制冷，通过过热器、回热器等构件，大大降低了系统的耗功，从而实现节能，本发明系统结构简单、运动部件少、维护方便、安全可靠，减少了对环境的排热，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。
如图1所示，一种利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统，包括余热回收器1、过热器2、第二级喷射器3、第一级喷射器4、蒸发器5、节流阀6、集液器7、冷凝器8、泵9和回热器10。
其中，余热回收器1的出口和过热器2的入口相连，过热器2的出口与第一级喷射器4的工作流体入口端、第二级喷射器3的工作流体入口端分别相连，第一级喷射器4的引射流体入口端和蒸发器5的出口连接，第一级喷射器4的出口和第二级喷射器3的引射流体入口端相连，第二级喷射器3的出口经回热器10后和冷凝器8的进口相连，冷凝器8的出口和集液器7的进口相连，集液器7的出口分别和泵9的入口和节流阀6的入口相连，节流阀6的出口和蒸发器5的入口相连，泵9的出口经回热器10后和余热回收器1的入口相连。
下面以水作为制冷剂，汽车发动机尾气作为驱动热源为例说明上述的制冷/空调系统的工作过程。
发动机尾气加热余热回收器1内的水到170℃，水蒸气再通过过热器2进一步加热为200℃的过热蒸汽，从过热器2出来的工作水气体通过第一级喷射器4进行绝热膨胀，形成一股低压高速气体，将蒸发器5中的5℃饱和水蒸气吸入到喷射器内，在第一级喷射器4内充分混合增压到3.94kPa后进入第二级喷射器3，被第二级喷射器3进一步增压至15.01kPa后进入回热器10，被预冷后进入冷凝器8，被冷却介质空气进一步冷凝为54℃液体水流入集液器7，集液器7中一部分冷凝液作为制冷剂，经过节流阀6后进入蒸发器5，在蒸发器5中吸热产生制冷效应，另一部分水在泵9的抽吸下通过回热器10进入余热回收器1。
上述系统利用过热蒸汽进行双级喷射制冷，通过过热器、回热器等构件，大大降低了系统的耗功，从而实现节能，本系统简单、安全可靠，减少了对环境的排热，具有显著的社会效益和经济效益。

Claims (4)

1.一种利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统，其特征在于：
包括余热回收器(1)、过热器(2)、第二级喷射器(3)、第一级喷射器(4)、蒸发器(5)、节流阀(6)、集液器(7)、冷凝器(8)、泵(9)和回热器(10)；
其中，余热回收器(1)的出口和过热器(2)的入口相连，过热器(2)的出口与第一级喷射器(4)的工作流体入口端、第二级喷射器(3)的工作流体入口端分别相连，第一级喷射器(4)的引射流体入口端和蒸发器(5)的出口连接，第一级喷射器(4)的出口和第二级喷射器(3)的引射流体入口端相连，第二级喷射器(3)的出口经回热器(10)后和冷凝器(8)的进口相连，冷凝器(8)的出口和集液器(7)的进口相连，集液器(7)的出口分别和泵(9)的入口和节流阀(6)的入口相连，节流阀(6)的出口和蒸发器(5)的入口相连，泵(9)的出口经回热器(10)后和余热回收器(1)的入口相连。
2.如权利要求1所述的利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统，其特征在于：所述的余热回收器(1)由发动机废热、太阳能或地热能提供驱动热源。
3.如权利要求1所述的利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统，其特征在于：所述的余热回收器(1)内采用氯氟烃、氢氯氟烃、氢氟烃、二氧化碳、水、氨、丙烷或异丁烷作为制冷剂。
4.如权利要求3所述的利用余热的蒸汽喷射制冷/空调系统，其特征在于：所述的余热回收器(1)内采用水作为制冷剂。
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