CN104501449B - 一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体中间增压的蒸汽压缩‑喷射耦合制冷系统，包括冷凝器，冷凝器的输出分三路，一路与泵的输入端相连，另一路与第二喷射器的一端相连，第三路与节流阀一端相连，所述泵的输出端与发生器的输入端相连，发生器的输出端通过喷射器与冷凝器的输入端相连，所述第二喷射器的另一端与第一喷射器的输入端相连，所述节流阀另一端依次与蒸发器、压缩机及第二喷射器相连。本发明从冷凝器后引出一个分支，该分支管路经第二喷射器与压缩机出口管路相连接，冷凝液体对压缩机后气体进行抽吸增压，两者混合后成为气液两相流体，再被第一喷射器吸入。该方法可改善喷射器工作状况，增加喷射器引射比，节省压缩机耗功，提高整个系统的能效。

Description

一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统

技术领域

本发明涉及一种蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统。

背景技术

蒸汽压缩-喷射耦合式制冷循环可以充分利用余热、太阳能、低品位热源等替代部分压缩功，从而节约机械能消耗，提高能源利用效率。

现有的蒸汽压缩-喷射耦合式制冷循环存在效率低，喷射器引射比小，喷射器压缩比小，难以达到冷凝温度较高时的压力要求等缺点，申请号：2005101110230，提出了一种“压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统”，利用汽车尾气余热驱动汽车空调，不足部分由压缩式制冷系统补充。在压缩机-喷射耦合系统中，压缩机排气直接进入喷射器中，温度较高，比体积较大，会导致喷射器引射比小，系统性能下降，COP降低。根据已有研究，喷射器压比较小，该耦合系统仅仅采用一级喷射器，难以解决冷凝温度较高时压比的要求。如果采用压缩机耦合常规的两级喷射器系统，两级喷射器工作流体均为来自发生器的气体，如专利CN200910304106，虽然采用了双级喷射系统，但是其仅仅用于喷射式制冷系统中，且工质为混合工质，其经冷凝器后再经气液分离器，液相部分主要为高沸点制冷剂，该液相部分再经泵增压后才作为第二级喷射器的工作流体，系统较为复杂，且增加了泵功消耗。

已有研究表明喷射器的运行受到背压的限制，其临界压力需要小于背压才能正常运行，否则引射比会迅速下降，喷射器工作失常。已有的专利都没有对如何控制喷射器的正常运行提出有效的解决方法。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统，该系统可改善喷射器工作状况，增加喷射器引射比，实现较大压比，提高整个系统的COP，且具体地控制方式，能够确保喷射器正常工作。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统，包括冷凝器，冷凝器的输出分三路，一路与泵的输入端相连，另一路与第二喷射器的一端相连，第三路与节流阀一端相连，所述泵的输出端与发生器的输入端相连，发生器的输出端通过第一喷射器与冷凝器的输入端相连，所述第二喷射器的另一端与第一喷射器的输入端相连，所述节流阀另一端依次与蒸发器、压缩机及第二喷射器相连。

所述第一喷射器及第二喷射器均为气液两相喷射器。

所述第二喷射器的出口处安装有温度传感器T2和压力传感器P2，第二喷射器由电机驱动，发生器上设置压力传感器Pg，在冷凝器入口处设置压力传感器Pc。

所述温度传感器T2、压力传感器P2、电机、压力传感器Pg、压力传感器Pc及泵均与控制器相连，控制器根据来自第二喷射器的出口处的气体的温度传感器T2和压力传感器P2的信号，判断第二喷射器是否为气液两相，如果第二喷射器的输出温度及压力的数值不在设定范围内，则根据需要通过控制电机增大或减小第二喷射器b’处的进液量，确保第二喷射器出口处为气液两相且温度和压力在设定范围内。

所述控制器接收发生器上的压力传感器Pg和冷凝器入口处压力传感器Pc的信号，并比较两者的大小，根据需要调整泵的转速，从而调节自发生器g处进入发生器的液体量，进而改变发生器压力Pg，发生器压力的改变就会改变自第一喷射器d处进入第一喷射器的工作流体的流量，确保第一喷射器能够正常工作。

所述冷凝器经第二喷射器与压缩机出口管路相连接，冷凝后液体经第二喷射器抽吸压缩机压缩后气体，两者混合，混合后仍然为气液两相流，温度比压缩机出口气体温度低，高于冷凝温度；该混合后气液两相流被第一喷射器由b处吸入。在该系统中，与传统的蒸汽压缩-喷射耦合系统不同，其中第一喷射器及第二喷射器均为气液两相喷射器。

工作原理：本发明从冷凝器出口引出一支管路连接到第二喷射器，冷凝液体经过第二喷射器抽吸来自压缩机增压后的气体。经第二喷射器之后，冷凝液体压力降低，同时对压缩机出口的气体进行增压和冷却，两者混合后形成的气液两相流体再被第一喷射器抽吸，来自发生器的工作气体对该气液两相流进行增压，同时自身温度和压力也降低，两者混合后自喷射器2的出口c处流出进入到冷凝器中。采用第二喷射器的有效作用是：可以利用部分冷凝液体的压力，对经压缩机之后的气体进一步压缩，增加压力，回收功，同时降低经第一喷射器之后的气体的温度，形成气液两相流，从而可以增加第一喷射器的引射比，降低第一喷射器出口处气体的过热度，改善第一喷射器的运行条件，提高整个系统的能效；同时使得整个系统的压比比传统两级喷射器压比增加，可实现大压比，能够获得更低的制冷温度，或实现较高的冷凝温度。

本发明的有益效果:

本发明从冷凝器后引出一个分支，该分支管路经第二喷射器与压缩机出口管路相连接，抽吸自压缩机压缩后气体，对其进行冷却，两者混合，再被第一喷射器吸入增压，相当于三级压缩，比原来的二级压缩压比增加，可以实现较大的压比。且由于部分流体从节流后中间压力被喷射器压缩到冷凝压力，节约了压缩机功耗，因而可以提高系统能效。相比较气体喷射器，气液两相喷射器2能够增大喷射器引射比，减小喷射器2的体积。相比较以往采用过冷器或经济器进行中间冷却的形式，采用喷射器结构简单，体积较小，相比过冷器或经济器等体积可减小20％，使得空间布置更加紧凑，且成本可降低10％。过冷器或经济器管路系统复杂，体积大，可靠性差，而采用喷射器仅有三个管路，系统可靠性提高。

附图说明

图1本发明的整体结构连接示意图；

图中，1、压缩机；2、第一喷射器；3、冷凝器；4、发生器；5、泵；6、节流阀；7、蒸发器；8、第二喷射器；9、控制器。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统，包括冷凝器3，冷凝器3的输出分三路，一路与泵5的输入端相连，另一路与第二喷射器8的一端相连，第三路与节流阀6一端相连，所述泵5的输出端与发生器4的输入端相连，发生器4的输出端通过第一喷射器2与冷凝器3的输入端相连，所述第二喷射器8的另一端与喷射器2的输入端相连，所述节流阀6另一端依次与蒸发器7、压缩机1及第一喷射器2相连。

本发明提出一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统，其主要特点在于从冷凝器3后引出一个分支，该分支管路经第二喷射器8与压缩机1出口管路相连接，冷凝液体经第二喷射器8抽吸压缩机1压缩后气体，两者混合，对压缩后气体进行冷却增压，从第二喷射器8出口出来的混合后仍未气液两相状态，该混合后气液两相流体再被第一喷射器2吸入。该方法可改善第一喷射器2工作状况，增加第一喷射器2引射比，提高整个系统的COP。

在该系统中，与传统的蒸汽压缩-喷射耦合系统不同，其中第一喷射器2为气液两相喷射器，因冷凝后液体抽吸压缩后气体，两者相混合会产生两相流，同时对压缩后气体降温。之后该混合后的两相流作为被引射流体由发生器4过来的工作流体抽吸入第一喷射器2，进行压缩实现进一步增加压力的目的。两相流喷射器比以往所采用的气相喷射器引射比大；同时由于部分流体直接从中间压力压缩到冷凝压力，节省了压缩机功耗，提高了整个系统的能效。

已有研究表明，喷射器的运行受到背压的限制，其临界压力要小于背压，否则引射比将迅速降低，喷射器失常。为了保证喷射器能够正常工作，系统能够在变工况下工作，本发明还提出一种控制模式，即第二喷射器8入口有流量调节装置由电机驱动，是可以改变从b’点进入的液体的流量的喷射器，其驱动电机由控制器9控制，该控制器接收来自第二喷射器8的出口b处的气体的温度传感器T2和压力传感器P2的信号，并根据控制程序判断是否在设定范围内，是否为气液两相，如果不在设定范围内，则根据需要适当增大或减小b’处的进液量，确保第二喷射器8出口b处为气液两相且温度和压力在设定范围内。在发生器上设置压力传感器Pg，在冷凝器入口处设置压力传感器Pc，两者均与控制器9相连接，泵5为可以改变转速的变频泵，也由控制器9控制。控制器9接收Pg和Pc的信号，并比较两者的大小，根据需要调整泵5的转速，从而调节自g处进入发生器4的液体量，进而改变发生器压力Pg。发生器压力的改变就会改变自d处进入第一喷射器2的工作流体的流量，确保第一喷射器2能够正常工作。如此控制，整个系统能够适应变工况运行，且第一喷射器2和第二喷射器8均能正常工作。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统，其特征是，包括冷凝器，冷凝器的输出分三路，一路与泵的输入端相连，另一路与第二喷射器的一端相连，第三路与第一节流阀一端相连，所述泵的输出端与发生器的输入端相连，发生器的输出端通过第一喷射器与冷凝器的输入端相连，所述第二喷射器的另一端与第一喷射器的输入端相连，所述第一节流阀另一端依次与蒸发器、压缩机及第二喷射器相连；

所述第一喷射器及第二喷射器均为气液两相喷射器；

所述第二喷射器的出口处安装有温度传感器T2和压力传感器P2，第二喷射器由电机驱动，发生器上设置压力传感器Pg，在冷凝器入口处设置压力传感器Pc。

2.如权利要求1所述的一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统，其特征是，所述温度传感器T2、压力传感器P2、电机、压力传感器Pg、压力传感器Pc及泵均与控制器相连，控制器根据来自第二喷射器的出口处的气体的温度传感器T2和压力传感器P2的信号，判断第二喷射器是否为气液两相，如果第二喷射器的输出温度及压力的数值不在设定范围内，则根据需要通过控制电机增大或减小第二喷射器入口处的进液量，确保第二喷射器出口处为气液两相且温度和压力在设定范围内。

3.如权利要求2所述的一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统，其特征是，所述控制器接收发生器上的压力传感器Pg和冷凝器入口处压力传感器Pc的信号，并比较两者的大小，根据需要调整泵的转速，从而调节自发生器入口处进入发生器的液体量，进而改变发生器压力Pg，发生器压力的改变就会改变自第一喷射器入口处进入第一喷射器的工作流体的流量，确保第一喷射器能够正常工作。

4.如权利要求1所述的一种液体中间增压的蒸汽压缩-喷射耦合制冷系统，其特征是，所述冷凝器经第二喷射器与压缩机出口管路相连接，冷凝后液体抽吸压缩机压缩后气体，两者混合成为两相流体，再被第一喷射器吸入。