CN102226595A

CN102226595A - 一种两相流引射制冷系统

Info

Publication number: CN102226595A
Application number: CN2011101437341A
Authority: CN
Inventors: 郭宪民; 汪伟华; 王雅静
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2011-10-26

Abstract

本发明公开了一种两相流引射制冷系统，旨在提供一种能够避免压缩机吸气带液，保障吸气压力和制冷系统稳定运行的两相流引射制冷系统。压缩机的出口与冷凝器的入口连接，冷凝器的出口与引射器的喷嘴端连接，引射器的被引射端与主蒸发器的出口连接，主蒸发器的入口与气液分离器的液体出口端连接，引射器的出口与气液分离器的入口连接，气液分离器的气体出口与辅助蒸发器的入口连接，辅助蒸发器的出口与压缩机的入口连接。该制冷系统中安装有辅助蒸发器，在运行工况发生偏离时，能够将气体中夹带的液体全部蒸发为气体后送到压缩机，保障系统长期稳定运行。结构简单，无需人为干预和控制。

Description

一种两相流引射制冷系统

技术领域

本发明涉及一种两相流引射制冷系统。

背景技术

传统的制冷系统采用膨胀设备实现节流。为了回收一部分高压制冷剂的压力势能，能大幅度提高制冷系统性能系数(COP)，研究出了使用引射器代替膨胀阀作为膨胀设备的两相流引射制冷循环系统，两相流引射制冷循环系统结构更加简单，且无运动部件、可靠性高，因此最容易实用化。

但是，对于两相流引射制冷循环系统，必须满足引射器出口蒸气流量与压缩机吸气流量相等这个条件，系统才能稳定工作。通过数值模拟和实验验证发现存在一个临界引射比，此时，引射器出口的蒸气全部进入压缩机，而液体全部进入蒸发器，系统只有达到临界引射比的条件下才能稳定运行。实际上，随着引射器结构参数、工况条件的不同以及环境因素的改变，实际引射比极易偏离临界引射比，系统运行时引射比经常会小于临界引射比。试验证明：当引射比经常小于临界引射比时，从气液分离器上部流出直接进入压缩机的制冷剂为气液混合物，压缩机吸气带液会造成吸气压力迅速降低，制冷系统因低压保护而停机，系统不能正常工作，而系统能够稳定运行的工况范围很窄。

目前，对于引射器系统工况偏离导致制冷性能下降甚至系统失效的问题，国内外许多研究者提出了相应的技术解决方案，最多的是采用引射器与传统膨胀阀节流相结合的办法，通过室外温度设定和判别，在两种模式中切换运行。但引射比受多种因素影响，仅靠温度判别难以达到理想效果，而且当引射器模式切换到普通节流制冷模式时，系统也就失去了利用两相流引射制冷的优势。日本株式会社电装也提出增加节流阀与热回收器等解决引射器性能下降的问题。总之，现有的一些方法系统都较为复杂，且不易控制。虽然近年来国内外一些学者开展了对气液两相流引射制冷的理论和试验研究，但有限的研究工作表明，制冷系统性能的改善还远未达到理论预测的水平，系统运行也不够稳定。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够避免压缩机吸气带液，同时能够保障吸气压力，保障制冷系统稳定运行的两相流引射制冷系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种两相流引射制冷系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、引射器、主蒸发器、气液分离器、辅助蒸发器，所述压缩机的出口与冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与引射器的喷嘴端连接，所述引射器的被引射端与所述主蒸发器的出口连接，所述主蒸发器的入口与所述气液分离器的液体出口端连接，所述引射器的出口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器的气体出口与所述辅助蒸发器的入口连接，所述辅助蒸发器的出口与所述压缩机的入口连接，所述辅助蒸发器将所述气液分离器气体出口中夹带的液体全部蒸发为气体后送到压缩机。

本发明具有下述技术效果：

1、本发明的两相流引射制冷系统中安装有辅助蒸发器，当制冷系统引射比小于临界引射比时，能够将气液分离器气体出口中夹带的液体全部蒸发为气体后送到压缩机，避免产生压缩机吸气带液、吸气压力迅速降低等现象，保障系统长期稳定运行。同时，避免了多系统切换运行时，使用节流阀使高压制冷剂的压力势能损失。

2、本发明的两相流引射制冷系统，结构简单，无需人为干预和控制，操作方便，易于控制。

附图说明

图1为本发明两相流引射制冷系统的示意图；

图2为本发明两相流引射制冷系统的制冷循环压焓图。

图3为未安装辅助蒸发器时吸气压力随时间的变化曲线图。

图4为安装辅助蒸发器后吸气压力随时间的变化曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

图1为本发明两相流引射制冷系统的示意图，包括压缩机2、冷凝器1、引射器6、主蒸发器5、气液分离器4、辅助蒸发器3，所述压缩机2的出口与冷凝器1的入口连接，所述冷凝器1的出口与引射器6的喷嘴端连接，所述引射器6的被引射端与所述主蒸发器5的出口连接，所述主蒸发器5的入口与所述气液分离器4的液体出口端连接，所述引射器46的出口与所述气液分离器4的入口连接，所述气液分离器4的气体出口与所述辅助蒸发器3的入口连接，所述辅助蒸发器3的出口与所述压缩机2的入口连接，所述辅助蒸发器将所述气液分离器气体出口中夹带的液体全部蒸发为气体后送到压缩机。

由压缩机出来的高温高压制冷剂过热蒸气进入冷凝器冷凝，经冷凝后的高压引射流体在喷嘴中膨胀加速，制冷剂压力能转变为动能，喷射出的高速气液两相流引射来自所述蒸发器的低压制冷剂，混合两相流后进入扩压段，工质的动能转化为压力能，经引射器出口送出。引射器出口的两相流体经过气液分离器后，气液混合物由气液分离器上部气体出口流出，经过辅助蒸发器后进入压缩机，液体则由气液分离器下部的液体出口流出进入主蒸发器蒸发。主蒸发器出口制冷剂蒸气作为被引射流体进入引射器，被引射流卷吸至喷嘴出口。

当系统工况或环境温度发生变化，实际引射比小于临界引射比时，由气液分离器上部气体出口流出的制冷剂是气液两相状态，下部液体出口流出来的制冷剂全部为液体，此时气体出口流出的气液两相状态的制冷剂进入辅助蒸发器中，在辅助蒸发器的作用下，气体中夹带的液体变成气态制冷剂，从而使进入压缩机中的制冷剂全部为气态，避免了气体夹带液体的现象，同时保障了吸气压力，使系统长期稳定运行。同时，避免了使用节流阀后高压制冷剂的压力势能损失。当实际引射比大于或等于临界引射比时，由气液分离器上部气体出口流出的是制冷剂饱和气体，从气液分离器下部液体出口流出的制冷剂为气液两相流或全部为液体，辅助蒸发器不发挥作用，进入压缩机的制冷剂为气态，系统可以高效、稳定运行。此时制冷量由主蒸发器产生。

图2为气液两相流引射制冷循环压焓图，系统工作过程如下：来自冷凝器的高压引射流体(c)在引射器喷嘴中膨胀加速，制冷剂压力能转变为动能，喷射出的高速气液两相流(d)引射来自蒸发器的低压制冷剂(j)，混合两相流进入扩压段(k)，工质的动能转化为压力能；最终，引射器出口(e)的两相流体经过气液分离器后，从上部流出的制冷剂为气液混合物(G)，从下部流出的制冷剂为液体(L)，如果没有辅助蒸发器，气液混合物(G)将直接进入压缩机，造成系统停机。本发明添加辅助蒸发器，气液混合物(G)在辅助蒸发器中蒸发，制冷剂变为气态后再进入压缩机(a)。液体(L)则进入主蒸发器蒸发，主蒸发器出口制冷剂蒸气(f)作为被引射流体进入引射器。被引射流被卷吸至喷嘴出口截面处的状态为j点。

图3为未安装辅助蒸发器时吸气压力随时间变化的试验曲线图。由图可以看出，对于一个未安装辅助蒸发器的两相流引射制冷系统，压缩机开机后吸气压力迅速降低，仅仅运行18秒制冷系统就因为低压保护而停机，系统不能正常工作。

图4为改进后的两相流引射制冷系统吸气压力随时间变化的试验曲线，改进方法为在图3试验系统基础上安装辅助蒸发器，而其他条件不变。由图可以看出，压缩机启动后吸气压力逐渐趋于稳定，系统可以长期稳定运行。

Claims

1.一种两相流引射制冷系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、引射器、主蒸发器、气液分离器、辅助蒸发器，所述压缩机的出口与冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与引射器的喷嘴端连接，所述引射器的被引射端与所述主蒸发器的出口连接，所述主蒸发器的入口与所述气液分离器的液体出口端连接，所述引射器的出口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器的气体出口与所述辅助蒸发器的入口连接，所述辅助蒸发器的出口与所述压缩机的入口连接，所述辅助蒸发器将所述气液分离器气体出口中夹带的液体全部蒸发为气体后送到压缩机。