CN103644675A

CN103644675A - 一种太阳能直膨式喷射制冷机

Info

Publication number: CN103644675A
Application number: CN201310561685.2A
Authority: CN
Inventors: 刘悦超; 黄彬兵; 刘继龙; 杨文磊
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明提供了一种太阳能直膨式喷射制冷机。它解决了现有太阳能喷射式制冷技术因通过二次换热来加热制冷剂，由此即增加设备的初投资，又带来热损失等问题。本太阳能直膨式喷射制冷机包括太阳能集热器、喷射器、冷凝器、蒸发器、节流阀及循环泵，太阳能集热器、喷射器、冷凝器与循环泵通过管路顺次串接形成循环回路，蒸发器的流道出口通过管路连通喷射器，蒸发器的流道进口通过管路连通冷凝器，蒸发器与冷凝器之间连通的管路上设置节流阀，管路中流通冷媒介质。本发明可直接利用太阳能作为热源，减少一次性能源的使用量；简化整体制冷机结构，减少换热器中温差传热带来不可逆的能量损失；既减少了经济初投入，又能提高制冷系统的制冷效率。

Description

一种太阳能直膨式喷射制冷机

技术领域

本发明属于制冷设备技术领域，涉及一种以太阳能为主、其它能源为辅能源驱动的喷射制冷装置，特别是一种太阳能直膨式喷射制冷机。

背景技术

迄今为止，太阳能喷射式制冷技术已经有过大量的实验报道。随着太阳能技术的发展，直膨式太阳能系统也被越来越多的学者纳入其研究范围。近年来太阳能喷射—吸收式制冷系统、太阳能热管喷射式制冷系统等新技术也先后被提出。

而现有的太阳能喷射式制冷技术普遍为太阳能收集热量后，通过换热器（发生器）的二次换热来加热制冷剂，从而产生工作蒸汽，该技术方案在一方面增加设备的初投资，另一方面产生温差传热带来热损失，由此现有太阳能喷射式制冷技术仍有待改进提升。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用太阳能为主要热源，在原有喷射式制冷结构的基础上加入直膨式太阳能集热系统，从而提升能源利用与制冷效率的太阳能直膨式喷射制冷机。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种太阳能直膨式喷射制冷机，包括太阳能集热器、喷射器、冷凝器、蒸发器、节流阀及循环泵，所述太阳能集热器、喷射器、冷凝器与循环泵通过管路顺次串接形成循环回路，所述蒸发器的流道出口通过管路连通上述喷射器，所述蒸发器的流道进口通过管路连通上述冷凝器，所述蒸发器与冷凝器之间连通的管路上设置节流阀，所述管路中流通冷媒介质。

本太阳能直膨式喷射制冷机在原有喷射式制冷机组的基础上，加入直膨式太阳能集热系统，即冷媒介质直接在太阳能集热器中吸热膨胀汽化后驱动喷射制冷机组运行的制冷方案，从而省略通过换热器来加热蒸发冷媒介质。在太阳辐射充足时，来自冷凝器的液体冷媒介质在太阳能集热器中吸收热量并汽化，产生一定压力的冷媒介质蒸汽；冷媒介质蒸汽进入喷射器后，驱动整体制冷系统进行制冷循环，进而实现持续制冷作用。太阳能集热器、蒸发器、冷凝器都必须在设计工况下运行，以保证整体制冷机工作稳定。

在上述的太阳能直膨式喷射制冷机中，所述循环回路的管路上设置主路阀门，所述主路阀门的两端并接辅助加热支管路，所述辅助加热支管路上串接辅助热源设备，所述辅助加热支管路上设置支路阀门。在太阳辐射不足时，由太阳能集热器预先加热冷凝器中流出的冷媒介质蒸汽，然后冷媒介质蒸汽再进入辅助热源设备，完成吸热汽化，驱动喷射制冷系统循环，进而实现持续制冷作用。

在上述的太阳能直膨式喷射制冷机中，所述喷射器的内部顺次设置吸入室与混合室，所述混合室的末端连通扩压管。低压冷媒介质蒸汽被吸入喷射器的吸入室，之后与工作冷媒介质蒸汽一同进入喷射器的混合室，在混合室中完成混合；混合冷媒介质蒸汽一同流入扩压管中，在扩压管中冷媒介质蒸汽的动能转化为压力能。

在上述的太阳能直膨式喷射制冷机中，所述冷媒介质为制冷剂。该制冷剂可以为水，或者型号为R134a的制冷剂。

与现有技术相比，本太阳能直膨式喷射制冷机在原有的喷射式制冷系统基础上进一步加入太阳能直膨式集热系统，便可利用低品位的太阳能作为热源，减少一次性能源燃气的使用量；简化整体制冷机结构，减少换热器中温差传热带来不可逆的能量损失；既减少了经济初投入，又能提高制冷系统的制冷效率。

附图说明

图1是本太阳能直膨式喷射制冷机的结构示意图。

图中，1、太阳能集热器；2、喷射器；3、冷凝器；4、节流阀；5、蒸发器；6、循环泵；7、主路阀门；8、辅助热源设备；9、支路阀门。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本太阳能直膨式喷射制冷机包括太阳能集热器1、喷射器2、冷凝器3、蒸发器5、节流阀4及循环泵6，进一步在喷射式制冷机组的基础上加入直膨式太阳能集热系统的集成制冷装置，使冷媒介质直接在太阳能集热器中吸热膨胀汽化后驱动喷射制冷机组运行的制冷方案，从而省略通过换热器来加热蒸发冷媒介质。

太阳能集热器1、喷射器2、冷凝器3与循环泵6通过管路顺次串接形成循环回路，蒸发器5的流道出口通过管路连通喷射器2，蒸发器5的流道进口通过管路连通冷凝器3，且蒸发器5与冷凝器3之间连通的管路上设置节流阀4。喷射器2的内部顺次设置吸入室与混合室，混合室的末端连通扩压管。管路中流通冷媒介质，该冷媒介质具体为制冷剂。

循环回路的管路上设置主路阀门7，该主路阀门7的两端并接辅助加热支管路。辅助加热支管路上串接辅助热源设备8，辅助加热支管路上还设置支路阀门9，具体为连通辅助热源设备8的进出支管路上各设置一支路阀门9。

本太阳能直膨式喷射制冷机是以太阳能为主要热源，添加辅助热源的喷射式制冷机，其在夏季提供冷量。

由于太阳能辐射量在一天中随时间的变化而变化，为使制冷机在设计工况下工作，在太阳能辐射不足时，由太阳能集热器1对制冷剂预热后进入辅助热源设备8，使得制冷剂进一步在辅助热源设备8中吸热汽化，产生额定流量的蒸汽，驱动制冷机循环。

本太阳能直膨式喷射制冷机的具体操作循环过程为：

在太阳辐射量充足时，开启主路阀门7，关闭两个支路阀门9。来自冷凝器3的液体制冷剂在太阳能集热器1中吸收热量并汽化，产生高压制冷剂蒸汽（工作蒸汽）进入喷射器2，在喷嘴中绝热膨胀，压力降低后获得很大的流速；在蒸发器5中吸收制冷剂的热量蒸发后产生的低压制冷剂蒸汽被吸入喷射器2的吸入室，之后与高压制冷剂蒸汽（工作蒸汽）一同进入喷射器2的混合室，并在混合室中完成混合；混合制冷剂蒸汽一同流入扩压管中，在扩压管中混合制冷剂蒸汽的动能转化为压力能；然后进入冷凝器3冷凝为液体，并向环境介质放出热量；由冷凝器3引出的制冷剂介质分成两部分，一部分经循环泵6送入太阳能集热器1中，另一部分经节流阀4节流降压到一定蒸发压力后进入蒸发器5，在低压下气化产生制冷效应。

在太阳能辐射量不足时，开启两个支路阀门9，关闭主路阀门7。自冷凝器3流出的制冷剂进入太阳能集热器1中预热，预热温度根据太阳能辐照度的变化而变化，之后制冷剂再进入辅助热源设备8，完成吸热汽化，制冷剂蒸汽进入喷射器2驱动完成制冷循环。

喷射器2的喷射系数随喷射器2压缩比和膨胀比的变化会发生急剧的变化，因此在整个制冷机工作过程中，太阳能集热器1中的制冷剂蒸发压力，以及蒸发器5与冷凝器3的工作压力都需保持定值。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了太阳能集热器1；喷射器2；冷凝器3；节流阀4；蒸发器5；循环泵6；主路阀门7；辅助热源设备8；支路阀门9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1.一种太阳能直膨式喷射制冷机，包括太阳能集热器、喷射器、冷凝器、蒸发器、节流阀及循环泵，其特征在于，所述太阳能集热器、喷射器、冷凝器与循环泵通过管路顺次串接形成循环回路，所述蒸发器的流道出口通过管路连通上述喷射器，所述蒸发器的流道进口通过管路连通上述冷凝器，所述蒸发器与冷凝器之间连通的管路上设置节流阀，所述管路中流通冷媒介质。

2.根据权利要求1所述的太阳能直膨式喷射制冷机，其特征在于，所述循环回路的管路上设置主路阀门，所述主路阀门的两端并接辅助加热支管路，所述辅助加热支管路上串接辅助热源设备，所述辅助加热支管路上设置支路阀门。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能直膨式喷射制冷机，其特征在于，所述喷射器的内部顺次设置吸入室与混合室，所述混合室的末端连通扩压管。

4.根据权利要求1或2所述的太阳能直膨式喷射制冷机，其特征在于，所述冷媒介质为制冷剂。