CN102927714A

CN102927714A - 涡旋式制冷机制冷循环装置

Info

Publication number: CN102927714A
Application number: CN2012104692322A
Authority: CN
Inventors: 王君; 姜营; 查海滨; 张晓慧; 章大海
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: CN102927714B

Abstract

本发明公开一种涡旋式制冷机制冷循环装置，由涡旋式膨胀机、电机、风机叶轮、涡旋式压缩机、吸热器、冷却器和单向阀组成；制冷工作循环过程包括：气体在涡旋式膨胀机内的膨胀过程、在吸热器内的等压吸热过程、在涡旋式压缩机内的压缩过程、在冷却器内的等压放热过程；采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机同轴联接，利用涡旋式膨胀机回收气体的膨胀功，减小电机功耗；并在涡旋式压缩机主轴上安装风机叶轮，涡旋式压缩机采用带有冷却翅片结构的动涡旋盘，由风机叶轮对涡旋式压缩机的动涡旋盘上的冷却翅片进行强制风冷，以降低排气温度、提高气体压缩比、降低压缩功耗；因此涡旋式制冷机制冷循环装置具有如下优点：结构紧凑、可靠性高、气体压缩比高、制冷系数大、转子所受的气体轴向力和旋转惯性力完全平衡、适合的制冷温度范围大。

Description

涡旋式制冷机制冷循环装置

技术领域

本发明涉及一种制冷循环装置，特别是涉及一种采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机的制冷循环装置。

背景技术

制冷机主要有压缩式制冷机、吸收式制冷机、蒸汽喷射式制冷机和半导体制冷机；其中压缩式制冷机应用较为广泛。压缩式制冷机可分为有相变的压缩蒸汽制冷机和无相变的压缩气体制冷机，无相变的压缩气体制冷机的制冷温度不受限制，其制冷温度范围大；同时可利用膨胀机回收气体膨胀功，其功耗小、制冷系数大；因而提出一种新型无相变的压缩气体制冷装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种涡旋式制冷机制冷循环装置，由涡旋式膨胀机、电机、风机叶轮、涡旋式压缩机、吸热器、冷却器和单向阀组成。其工作过程是：气体经涡旋式压缩机压缩后，进入冷却器内被冷却，再进入涡旋式膨胀机内进行膨胀对外作功，膨胀后的气体温度降低，进入吸热器从中吸收热量，实现制冷，随后气体进入涡旋式压缩机进行压缩，完成制冷工作循环。

所提出的涡旋式制冷机制冷循环装置的特点是：采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机同轴联接，在涡旋式膨胀机内回收气体膨胀功，减小电机功耗，增大制冷系数；涡旋式压缩机采用带有冷却翅片结构的动涡旋盘，在涡旋式压缩机的主轴上安装风机叶轮，利用风机叶轮对涡旋式压缩机的动涡旋盘上的冷却翅片进行强制风冷，以降低涡旋式压缩机的排气温度和压缩功耗，提高涡旋式压缩机的气体压缩比，进而降低制冷温度。涡旋式制冷机的制冷循环工作过程包括：气体在涡旋式膨胀机内的膨胀过程、在吸热器内的等压吸热过程、在涡旋式压缩机内的压缩过程、在冷却器内的等压放热过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：①采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机同轴联接，以回收气体的膨胀功，增大制冷系数，同时能够实现轴系所受气体轴向力和旋转惯性力的完全平衡；②涡旋式压缩机采用带有冷却翅片结构的动涡旋盘，在涡旋式压缩机的主轴上安装风机叶轮，利用风机叶轮对涡旋式压缩机的动涡旋盘上的冷却翅片进行强制风冷，以降低涡旋式压缩机的排气温度和压缩功耗，提高涡旋式压缩机的压缩比，进而降低制冷温度。

本发明的有益效果是：①采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机进行气体膨胀和气体压缩，具有的优点是：容积效率高、流动损失小，运转平稳、可靠性高和振动噪声小。②涡旋式膨胀机、电机、风机叶轮和涡旋式压缩机实现同轴联接，因而结构紧凑，能够实现整个轴系所受的气体轴向力和旋转惯性力的完全平衡。③涡旋式膨胀机能够回收气体膨胀功，减小电机功耗，增大制冷系数。④涡旋式压缩机的动涡盘上增加冷却翅片结构，利用风机叶轮对其进行强制风冷，实现对涡旋式压缩机气体压缩过程的冷却，能够降低排气温度和气体压缩功耗、提高气体压缩比、降低制冷温度、增大制冷系数、适用的制冷温度范围大。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为涡旋式制冷机制冷循环装置示意图。

图2为涡旋式膨胀机结构示意图。

图3为涡旋式压缩机结构示意图。

图4为动涡旋盘结构示意图。

图5为涡旋式制冷机的理论工作循环的压力—比容图。

图6为涡旋式制冷机的理论工作循环的温度—熵图。

图中：1—涡旋式膨胀机；2—电机；3—风机叶轮；4—涡旋式压缩机；5—吸热器；6—冷却器；7—单向阀；201—静涡旋盘；202—动涡旋盘；203—小曲拐；204—平衡铁；205—轴承；206—主轴；207—联轴器；301—联轴器；302—轴承；303—主轴；304—平衡铁；305—小曲拐；306—动涡旋盘；307—静涡旋盘；401—冷却翅片；402—涡旋齿。

具体实施方式

如图1所示的涡旋式制冷机制冷循环装置示意图，包括涡旋式膨胀机1、电机2、风机叶轮3、涡旋式压缩机4、吸热器5、冷却器6和单向阀7；涡旋式膨胀机1、电机2、风机叶轮3和涡旋式压缩机4同轴联接，风机叶轮3对涡旋式压缩机的动涡盘上的冷却翅片进行强制风冷，以降低排气温度；其工作过程是：气体经涡旋式压缩机4压缩后，进入冷却器6内放热，经过单向阀7进入涡旋式压缩膨胀机1内进行膨胀作功，膨胀后的气体温度降低，再进入吸热器5内吸热实现制冷，气体进入涡旋式压缩机4进行压缩，完成整个制冷循环。

如图2所示的涡旋式膨胀机结构示意图，包括静涡旋盘201、动涡旋盘202、小曲拐203、平衡铁204、轴承205、主轴206和联轴器207。

如图3所示的涡旋式压缩机结构示意图，包括联轴器301、风机叶轮3、轴承302、主轴303、平衡铁304、小曲拐305、动涡旋盘306、静涡旋盘307；动涡旋盘306上带有冷却翅片结构，由风机叶轮3强制冷却动涡旋盘306，以降低涡旋式压缩机的排气温度。

如图4所示的动涡旋盘结构示意图，包括冷却翅片401和涡旋齿402。

如图5和图6所示的涡旋式制冷机的理论工作循环的压力—比容图和温度—熵图，AB为气体在涡旋式膨胀机1内的膨胀过程，BC为气体在吸热器5内的等压吸热过程，CD为气体在涡旋式压缩机4内的压缩过程，DA为气体在冷却器6内的等压放热过程。

Claims

1.一种涡旋式制冷机制冷循环装置，包括涡旋式膨胀机1、电机2、风机叶轮3、涡旋式压缩机4、吸热器5、冷却器6和单向阀7；制冷循环工作过程包括：气体在涡旋式膨胀机1内的膨胀过程、在吸热器5内的等压吸热过程、在涡旋式压缩机4内的压缩过程、在冷却器6内的等压放热过程；其特征是：采用涡旋式膨胀机1、电机2和涡旋式压缩机4同轴联接，利用涡旋式膨胀机1回收气体的膨胀功，降低电机2的功耗。

2.根据权利要求1所述的一种涡旋式制冷机制冷循环装置，其特征是：涡旋式压缩机4采用带有冷却翅片结构的动涡旋盘，在涡旋式压缩机4主轴上安装风机叶轮3，采用风机叶轮3对涡旋式压缩机4的动涡旋盘上的冷却翅片进行强制风冷，以减小气体压缩功耗，增大制冷系数。