CN102563945B - 一种带双级引射喷射器的制冷循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带双级引射喷射器的制冷循环系统，包括管路上连接的压缩机、冷凝器、气液分离器、第一节流机构、第二节流机构、第一蒸发器、第二蒸发器以及带双级引射的喷射器；所述的喷射器具有两个吸入室和两个扩压器，分别引射来自两个蒸发器的两股具有不同蒸发温度的制冷剂。本发明中具有不同蒸发温度的双蒸发器布置可以更好的匹配空气侧温度的变化，减小蒸发换热过程中的不可逆损失。同时，带双级引射的喷射器可以获得比常规的单级喷射器更高的喷射器出口压力，即提高了压缩机的吸气压力并减少了吸气比容，从而进一步提高系统的性能系数和单位容积制冷量或制热量。因此，本发明在改善制冷系统性能方面具有明显的优势。

Description

一种带双级引射喷射器的制冷循环系统

技术领域

本发明属于制冷与热泵技术领域，涉及一种带双级引射的喷射器，特别涉及一种应用该种喷射器的增效型蒸气压缩式制冷循环系统。

背景技术

蒸气压缩式制冷循环系统广泛应用于空调器(机)和空气源热泵热水器等领域。它具有系统结构简单、紧凑并能快速制冷或制热等特点。特别是近年来随着能源需求迅速增长，环境气候问题日益突出以及低碳经济的发展，蒸气压缩式制冷技术作为一种节能、环保的制冷与制热技术在提高能源的利用效率、减少温室气体的排放及为人类生活与工作创造更舒适的环境等方面更显现出它突出的技术优点。因此，空调器(机)和空气源热泵在中国的发展十分迅速，应用越来越广泛，相关技术的研究也在不断创新。

在常规的蒸气压缩式制冷环系统中，由于实现制冷剂的膨胀过程主要是采用节流机构，因而在其节流过程产生了较大的不可逆损失，并且随着蒸发温度降低或冷凝温度的升高不可逆损失加大，导致系统性能系数会显著降低。实际上，制冷剂的膨胀过程具有可利用的膨胀功，可以采用相关技术手段提高循环系统的性能。有研究者提出了采用膨胀机代替节流机构，来减少不可逆损失，回收有用功以改善系统性能。然而，尽管这种方法可以提高系统的性能，但膨胀机会让系统更加复杂，而且也会进一步增加投资。也有研究者提出了采用常规的喷射器替代节流机构，回收制冷剂的膨胀过程中部分有用功，从而改善系统性能。然而，常规喷射器只能实现单级引射，即只能实现循环系统的蒸发器在一个蒸发温度条件下进行蒸发吸热而冷却空气介质。实际上，在采用纯质制冷剂的空调器(机)或空气源热泵热水器循环系统的蒸发器中，空气介质(室内或室外空气)在与制冷剂的换热过程中是变温的，如果制冷剂的蒸发温度也可以相应的改变，就可以很好的实现制冷剂与空气介质换热过程的温度变化匹配，进而减少换热过程的不可逆损失，提高循环系统性能。而基于常规单级引射喷射器的循环系统则无法实现上述换热变温匹配过程。但是，本发明技术的应用将提供一个可行的解决方案，即一种带双级引射喷射器的制冷循环系统，可以进一步改善循环系统性能，对空调器(机)和空气源热泵热水器产品节能技术的发展有着积极的推动作用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，为了提高蒸气压缩式制冷环系统的制冷或制热性能，本发明的目的在于提出一种新的带双级引射的喷射器，以及采用该喷射器实现增效的蒸气压缩式制冷循环系统。

实现上述发明目的的技术解决方案是：

一种带双级引射喷射器的制冷循环系统，包括压缩机和冷凝器，压缩机、冷凝器、双级引射喷射器、气液分离器依次连接，气液分离器气体出口与压缩机进口连接；另外，气液分离器的制冷剂液体出口分两路：一路直接与第一节流机构入口相连，第一节流机构的出口与第一蒸发器的出口相连，第一蒸发器的出口与双级引射喷射器的第一吸入室连接；另一路制冷剂液体直接与第二节流机构入口相连接，第二节流机构的出口与第二蒸发器的入口相连，第二蒸发器的出口与双级引射喷射器的第二吸入室的入口相连接。

所述的双级引射喷射器由喷嘴、第一吸入室和第一扩压器依次连接，第一扩压器再与第二吸入室、第二扩压器依次连接，该喷射器具有第一吸入室和第二吸入室，以及第一扩压器和第二扩压器，分别引射来自两个蒸发器的两股具有不同蒸发温度的制冷剂。

该循环系统由于采用了双级引射喷射器，在循环系统中可以实现双蒸发温度，能使制冷剂与空气介质换热过程的温度变化匹配，进而减少换热过程的不可逆损失，提高循环系统性能；另一方面，利用双级引射喷射器可以提高压缩机的吸气压力并减少吸气比容，从而减少了压缩机耗功，增大了循环的单位容积制冷量或制热量，提高了循环系统的性能系数。该循环系统可以应用于热泵型空调器和空气源热泵热水器中。

本发明的双级引射喷射器结构简单可靠、易于实施，仍属于喷射器种类；相比于常规型的蒸气压缩式制冷循环系统，基于双级引射喷射器增效型蒸气压缩式制冷循环系统是一种经济、有效的改善方案，因能有效提高循环系统的制冷或制热性能，从未来的应用上面看，具有明显的优势，可以应用于热泵型空调器和空气源热泵热水器中。

附图说明

图1是本发明带双级引射喷射器的结构示意图；

图2是本发明一种带双级引射喷射器的制冷循环系统示意图；

图3是本发明一种带双级引射喷射器的制冷循环系统工作过程的循环压-焓图(p-h图)；

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，本发明的带双级引射的喷射器103，包括一级引射结构和二级引射结构，一级引射结构包括喷嘴110、第一吸入室111、第一扩压器112，二级引射结构包括第二吸入室113、第二扩压器114，其特征在于：一级引射结构的喷嘴110、第一吸入室111、第一扩压器112依次连接；一级引射结构的扩压器与二级引射结构的第二吸入室113连接；二级引射结构的第二吸入室113与二级引射结构的第二扩压器114相连接，通过以上连接构成带双级引射的喷射器103。

如图2所示，本发明提出的一种带双级引射喷射器103的制冷循环系统，包括管路上连接的压缩机101、冷凝器102、带双级引射的喷射器103、气液分离器105、第一节流机构106、第二节流机构108、第一蒸发器107和第二蒸发器109，其特征在于：所述的压缩机101、冷凝器102、带双级引射的喷射器103、气液分离器105依次连接，气液分离器105气体出口与压缩机101进口连接；另外，气液分离器105的制冷剂液体出口分两路：一路液体直接与第一节流机构106入口相连，第一节流机构106出口的制冷剂通过第一蒸发器107后再与双级引射喷射器的第一吸入室111连接；另一路制冷剂液体直接与第二节流机构108入口相连接，第二节流机构108的出口与第二蒸发器109的入口相连，第二蒸发器109的出口与双级引射喷射器的第二吸入室113的入口相连接。

图2中的数字1-9分别与图3中的数字1-9对应，分别为饱和蒸汽1、过热蒸汽2、过冷液体3、双级引射喷射器出口制冷剂4、饱和液体5、一级低压吸热前制冷剂6、一级低压吸热后制冷剂7、二级低压吸热前制冷剂8、二级低压吸热后制冷剂9。

其工作过程是：如图3所示，

气液分离器105中的饱和蒸汽1被吸入压缩机101并被压缩为过热蒸汽2。过热蒸汽2在冷凝器102中放出热量后成为高压的过冷液体3。高压的过冷液体3在喷嘴110中将自身的静压能转化为动能的同时在吸入室中产生较低的压力，变为一级引射制冷剂3′。第一蒸发器107中的一级低压吸热后制冷剂7被吸入第一吸入室111，在第一扩压器112的前部与一级引射制冷剂3′充分等压混合，成为具有一定速度的一级低压流3″。一级低压流3″经过第一扩压器112后部的压缩作用后压力升高并达到一定的中间速度，成为二级引射制冷剂4′。二级引射制冷剂4′进入第二吸入室113并引射第二蒸发器109中的二级低压吸热后制冷剂9并在第二扩压器114的前部与其等压混合，速度趋于一致，成为二级低压流4″。二级低压流4″最终经过第二扩压器114后部的压缩后成为双级引射喷射器出口制冷剂4，并进入气液分离器105。双级引射喷射器出口制冷剂4的气相部分，即饱和蒸汽1继续进入压缩机101，而液相部分，即饱和液体5分别经过第一节流机构106和第二节流机构108变为一级低压吸热前制冷剂6和二级低压吸热前制冷剂8后进入第一蒸发器107和第二蒸发器109吸收热量。吸热后的一级低压吸热后制冷剂7、二级低压吸热后制冷剂9分别进入第一吸入室111和第二吸入室113完成循环。过程线过冷液体3变化成一级引射制冷剂3′，一级引射制冷剂3′和一级低压吸热后制冷剂7变化成一级低压流3″，一级低压流3″变化成二级引射制冷剂4′，二级引射制冷剂4′和二级低压吸热后制冷剂9变化成二级低压流4″，二级低压流4″变化成双级引射喷射器出口制冷剂4分别表示膨胀、一级混合、一级压缩、二级混合、二级压缩等过程。

整个循环工作过程中存在有四个不同的工作压力，依次是压缩机101排气压力、压缩机101吸气压力、第一蒸发压力和第二蒸发压力。其中冷凝器102压力、第一蒸发压力和第二蒸发压力是由循环系统的工作工况所决定(两个蒸发温度与冷凝温度)，这又取决于制冷或制热温度要求、空气环境温度以及压缩机101工作条件。带双级引射的喷射器103的喷嘴处及第一吸入室处入口压力为第一蒸发压力，第二吸入室处压力为第二蒸发压力。双级引射喷射器出口压力为压缩机101吸气压力，是由双级引射喷射器的工作特性、循环中的质量守恒、动量守恒和能量守恒关系所决定。

针对制冷机空气侧的温度通常并不恒定的特点，本发明提出了一种具有不同蒸发温度的双蒸发器循环系统。相对于常规的单级引射喷射器增效循环系统，本发明可以减小换热器与空气侧的平均换热温差，从而减小蒸发换热过程中的不可逆损失。另一方面，本系统中带双级引射的喷射器103引射来自两个不同蒸发器的两股具有不同蒸发温度的制冷剂的设计，使得被引射制冷剂的平均蒸发温度有所提高，从而获得比常规的单级喷射器更高的出口压力和更小的压缩机吸气比容，进一步提高了系统的性能系数和单位容积制冷量及制热量。另一方面，从以上分析可以看出，带双级引射的喷射器103在改善制冷系统性能方面具有明显的优势。

Claims (1)

1.一种带双级引射喷射器的制冷循环系统，包括压缩机(101)和冷凝器(102)，其特征在于，压缩机(101)、冷凝器(102)、双级引射喷射器（103）、气液分离器(105)依次连接，气液分离器(105)气体出口与压缩机(101)进口连接；另外，气液分离器(105)的制冷剂液体出口分两路：一路直接与第一节流机构(106)入口相连，第一节流机构（106）的出口与第一蒸发器（107）的入口相连，第一蒸发器（107）的出口与双级引射喷射器的第一吸入室（111）连接；另一路制冷剂液体直接与第二节流机构（108）入口相连接，第二节流机构（108）的出口与第二蒸发器（109）的入口相连，第二蒸发器（109）的出口与双级引射喷射器的第二吸入室（113）的入口相连接；

所述的双级引射喷射器（103）由喷嘴(110)、第一吸入室(111)和第一扩压器(112)依次连接，第一扩压器(112)再与第二吸入室(113)、第二扩压器(114)依次连接，该喷射器具有第一吸入室（111）和第二吸入室（113），以及第一扩压器（112）和第二扩压器（114），分别引射来自两个蒸发器的两股具有不同蒸发温度的制冷剂。

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