CN103954069A - 一种多热源喷射式制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多热源喷射式制冷机，包括：冷凝器；与冷凝器的工质出口通过第一节流元件连通的蒸发器；工质入口同时通过循环泵与冷凝器的工质出口连通的第一发生器和第二发生器；工作流体入口分别与第一发生器和第二发生器的工质出口连通的第一喷射器、第二喷射器；第一喷射器的引射流体入口与蒸发器的工质出口连通，工质出口与第二喷射器的引射流体入口连通；所述第二喷射器的工质出口与冷凝器工质入口连通。本发明的一种多热源喷射式制冷机，通过采用一个循环泵为多个不同压力的发生器供液，可以利用不同温度的多热源同时驱动，增加了喷射式制冷的应用范围；通过多级喷射式制冷，使系统可以实现更低的制冷温度，以此提高系统的制冷性能。

Description

一种多热源喷射式制冷机

技术领域

本发明属于制冷技术领域，尤其是涉及一种多热源喷射式制冷机。

背景技术

喷射式制冷技术是一种热能驱动的制冷技术，在20世纪初曾广泛应用于大型建筑的制冷，后被效率更高的压缩式制冷所取代。随着能源危机的出现，这种可以利用低品位热源驱动的制冷方式再次得到人们的关注。喷射式制冷具有设备简单、体积小、成本低、运行可靠、使用寿命长等优点，可有效利用太阳能、地热等可再生能源及工业余热、废热。

温度不同的低温热源，如发动机尾气、太阳能、地热能和工业余热等，广泛存在于生产和生活当中。在喷射式制冷系统中，发生器的发生压力在不同的工作温度下也不相同，对不同压力下的发生器需采用多个循环泵同时供液，而泵是喷射式制冷循环中的唯一运动部件，其初投资高，可靠性较差。开发更加经济的多热源喷射式制冷系统具有很高的实用意义。

为解决上述技术问题，公开号为CN101832680A的专利文献公开了一种双级蒸汽喷射制冷系统，其是在传统的单级喷射制冷系统的基础上新增设一个喷射器，低压喷射器的出口通过管路与高压喷射器的引射流体入口连接，第三发生器为低压喷射器提供工作蒸汽，第一发生器和第二发生器为高压喷射器提供工作蒸汽。该发明可以同时利用多股热源驱动，实现了多热源的同时利用。但是上述制冷系统由于利用一个循环泵为三个发生器提供工质，三个发生器内的压力相同，因此三个发生器只能在同一温度下运行。

公开号为CN102563945A的专利文献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。该装置可采用不同温度的热源，但是喷射器结构复杂，运行成本高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提出了一种多热源喷射式制冷机。通过采用一个循环泵同时为多个不同压力下的发生器提供工质，使系统实现同时利用不同温度位的热源驱动；同时，通过采用多级喷射，使该制冷系统和传统喷射式制冷系统相比，可以达到更低的制冷温度。

一种多热源喷射式制冷机，包括：

冷凝器；

与冷凝器的工质出口通过第一节流元件连通的蒸发器；

工质入口同时通过循环泵与冷凝器的工质出口连通的第一发生器和第二发生器；

工作流体入口分别与第一发生器和第二发生器的工质出口连通的第一喷射器、第二喷射器；

所述第一喷射器的引射流体入口与所述蒸发器的工质出口连通，第一喷射器的工质出口与第二喷射器的引射流体入口连通；所述第二喷射器的工质出口与所述冷凝器工质入口连通。

为实现利用不同温区对发生器进行驱动，作为优选，所述第一发生器与循环泵之间设有第二节流元件。此时，第一喷射器由低温热源驱动的第一发生器提供动力，第二喷射器由高温热源驱动的第二发生器提供动力。

上述的一种多热源喷射式制冷机的工作流程为：工质在第一发生器中被低温热源加热并汽化成为高温高压的气体，并作为工作流体进入第一喷射器；蒸发器出口的低温低压的工质气体通过第一喷射器引射到中间压力；工质在第二发生器中被高温热源加热后成为高温高压气体，并作为工作流体进入第二喷射器；第一喷射器出口的中间压力下的工质气体，在第二喷射器的引射作用下，进一步提升压力达到冷凝压力，并进入冷凝器；工质气体在冷凝器中冷凝放热成为液体；冷凝器出口的工质液体分为两股，其中一股经过第一节流阀节流减压后进入蒸发器蒸发吸热产生制冷效果，另一股进入循环泵；冷凝器出口的一部分工质液体通过循环泵的升压作用，达到第二发生器的发生压力；循环泵出口的工质液体分为两股，其中一股直接进入第二发生器，另一股通过第二节流元件节流减压后，进入第一发生器，系统完成工作循环。循环泵出口的第二发生器发生压力下的工质液体，通过第二节流装置节流减压后进入第一发生器，使得第一发生器可以在比第二发生器更低的发生温度下运行，实现了不同品位热源同时驱动的喷射式制冷循环，扩展了喷射式制冷系统的应用范围；利用一个循环泵同时为两个不同压力下的发生器提供工质液体，相比用两个循环泵各自为不用压力下的两个发生器供液的传统思路，节约了设备的初投资，并大大减少了设备的运行和维护成本。

或者为了进一步提高系统性能，所述第二发生器与循环泵之间设有第三节流元件。此时，第一喷射器由高温热源驱动的第一发生器提供动力，第二喷射器由低温热源驱动的第二发生器提供动力。

作为另一种优选的方案，所述的多热源喷射式制冷机还包括第三喷射器、第三发生器和第四节流元件；所述第三喷射器的引射流体入口与所述第二喷射器的工质出口连通，第三喷射器的工质出口与所述冷凝器的工质入口连通，第三喷射器的工作流体入口与所述第三发生器的工质出口连通；所述第三发生器的工质入口与循环泵通过第四节流元件连通。

同样作为优选，所述第一发生器与循环泵之间设有第二节流元件。或者，所述第二发生器与循环泵之间设有第三节流元件。

所述第一发生器、第二发生器和第三发生器在不同的发生温度下工作。

本发明的一种多热源喷射式制冷机，通过采用一个循环泵为多个不同压力的发生器供液，相比用多个循环泵同时供液的传统方式，本发明在设备的初投资以及运行成本方面更具经济性，并具有更强的运行可靠性；本发明可以利用不同温度的多热源同时驱动，增加了喷射式制冷的应用范围；通过多级喷射式制冷，使系统可以实现更低的制冷温度，以此提高系统的制冷性能。

附图说明

图1为本发明的一种实施方式的系统流程图。

图2为本发明的第二种实施方式的系统流程图。

图3为本发明的第三种实施方式的系统流程图。

其中：1、第一节流元件；2、蒸发器；3、第一喷射器；4、第二喷射器；5、冷凝器；6、循环泵；7、第二节流元件；8、第一发生器；9、第二发生器；10、第三发生器；11、第三喷射器；12、第四节流元件、13为第三节流元件。

具体实施方式

以下参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1所示，一种多热源喷射式制冷机，包括第一节流元件1、蒸发器2、第一喷射器3、第二喷射器4、冷凝器5、循环泵6、第二节流元件7、第一发生器8、第二发生器9；

第一喷射器3、第二喷射器4的工作流体入口分别与第一发生器8、第二发生器9的工质出口连通，第一喷射器3的引射流体入口与蒸发器2的工质出口相连通，第一喷射器3的工质出口与第二喷射器4的引射流体入口相连通，第二喷射器4的工质出口与冷凝器5的工质入口相连通；冷凝器5的工质出口与蒸发器2的工质入口之间设有第一节流元件1；冷凝器5的工质出口与循环泵6的工质入口相连通；循环泵6的工质出口与第一发生器8的工质入口之间设有第二节流元件7；循环泵6的工质出口与第二发生器9的工质入口相连通；

上述的一种多热源的喷射式制冷机的工作流程为：工质在第一发生器8中被低温热源加热并汽化成为高温高压的气体，并作为工作流体进入第一喷射器3；蒸发器2工质出口的低温低压的工质气体通过第一喷射器3引射到中间压力；工质在第二发生器9中被高温热源加热后成为高温高压气体，并作为工作流体进入第二喷射器4；第一喷射器3出口的中间压力下的工质气体。在第二喷射器4的引射作用下，进一步提升压力达到冷凝压力，并进入冷凝器5；工质气体在冷凝器5中冷凝放热成为液体；冷凝器5出口的工质液体分为两股，其中一股经过第一节流阀1节流减压后进入蒸发器2蒸发吸热产生制冷效果，另一股进入循环泵6；冷凝器5出口的一部分工质液体通过循环泵6的升压作用，达到第二发生器9的发生压力；循环泵6出口的工质液体分为两股，其中一股直接进入第二发生器9，另一股通过第二节流元件7节流减压后，进入第一发生器8，系统完成工作循环。循环泵6出口的第二发生器9发生压力下的工质液体，通过第二节流元件7节流减压后进入第一发生器8，使得第一发生器8可以在比第二发生器9更低的发生温度下运行，实现了不同品位热源同时驱动的喷射式制冷循环，扩展了喷射式制冷系统的应用范围；利用一个循环泵同时为两个不同压力下的发生器提供工质液体，相比用两个循环泵各自为不用压力下的两个发生器供液的传统思路，节约了设备的初投资，并大大减少了设备的运行和维护成本。

实施例2

该实施方式是在实施例1基础上进行的改进，如图2所示，在图1所示系统的基础上，循环泵6工质出口与第一喷射器3工作流体入口之间设有第一发生器8；循环泵6工质出口与第二喷射器4工作流体入口之间依次串联有第三节流元件13、第二发生器9；此时，第一喷射器3由高温热源驱动的第一发生器8提供动力，第二喷射器4由低温热源驱动的第二发生器9提供动力。

实施例3

该实施方式是在实施例2基础上进行的改进，如图3所示，增加了第三发生器10、第三喷射器11和第三节流元件12。循环泵6的工质出口同时分为三路，其中一路与由高温热源驱动的第一发生器8的工质入口连通，另外两路分别通过第三节流元件13和第四节流元件12与第二发生器9和第三发生器10的工质入口连通。第二发生器9和第三发生器10受相对低温热源驱动，可通过调整第三节流元件13和第四节流元件12的开度对进入第二发生器9和第三发生器10工质压力进行调整，满足第二发生器9和第三发生器10的需要。

应用例1

以R236fa作为工质，对本发明图2所示装置进行了模拟计算，并与单一热源驱动的传统单级喷射式制冷系统的计算结果进行对比，计算的假设条件如下：(1)系统处于稳定工作状态；(2)忽略管路与换热器的压降和漏热；(3)第二发生器发生温度为110℃，第一发生器发生温度为70℃，蒸发器的制冷温度为-5℃，第一发生器与第二发生器的输入热量相同，均为1kW，单级喷射式制冷系统中发生温度为110℃，功率为1kW；

当冷凝器内工质的冷凝温度为25℃时，该系统的可提供的制冷量为0.325kW，单级系统可提供的制冷量为0.24kW，当冷凝温度为30℃时，该系统的可提供的制冷量为0.25kW，单级系统可提供的制冷量为0.15kW。由此可见，通过采用多热源驱动，新系统具有更好的工作性能。

Claims (7)

1.一种多热源喷射式制冷机，其特征在于：包括：

冷凝器(5)；

与冷凝器(5)的工质出口通过第一节流元件(1)连通的蒸发器(2)；

工质入口同时通过循环泵(6)与冷凝器(5)的工质出口连通的第一发生器(8)和第二发生器(9)；

工作流体入口分别与第一发生器(8)和第二发生器(9)的工质出口连通的第一喷射器(3)、第二喷射器(4)；

所述第一喷射器(3)的引射流体入口与所述蒸发器(2)的工质出口连通，第一喷射器(3)的工质出口与第二喷射器(4)的引射流体入口连通；所述第二喷射器(4)的工质出口与所述冷凝器(5)工质入口连通。

2.根据权利要求1所述的多热源喷射式制冷机，其特征在于：所述第一发生器(8)与循环泵(6)之间设有第二节流元件(7)。

3.根据权利要求1所述的多热源喷射式制冷机，其特征在于：所述第二发生器(9)与循环泵(6)之间设有第三节流元件(13)。

4.根据权利要求1所述的多热源喷射式制冷机，其特征在于：

还包括第三喷射器(11)、第三发生器(10)和第四节流元件(12)；

所述第三喷射器(11)的引射流体入口与所述第二喷射器(4)的工质出口连通，第三喷射器(11)的工质出口与所述冷凝器(5)的工质入口连通，第三喷射器(11)的工作流体入口与所述第三发生器(10)的工质出口连通；所述第三发生器(10)的工质入口与循环泵(6)通过第四节流元件(12)连通。

5.根据权利要求4所述的多热源喷射式制冷机，其特征在于：所述第一发生器(8)与循环泵(6)之间设有第二节流元件(7)。

6.根据权利要求4所述的多热源喷射式制冷机，其特征在于：所述第二发生器(9)与循环泵(6)之间设有第三节流元件(13)。

7.根据权利要求5或6所述的多热源喷射式制冷机，其特征在于：所述第一发生器(8)、第二发生器(9)和第三发生器(10)在不同的发生温度下工作。