CN104930751A - 具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统，蒸发器的出口与压缩机的进口连接，压缩机的出口与预热器的第一进口连接，预热器的第一出口、喷射器的出口均与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口分为三路，第一路出口经过泵与预热器的第二进口连接，冷凝器的第二路出口经过第一节流装置与过冷器的第一进口连接，过冷器的第一出口与喷射器的引射流体进口连接，冷凝器的第三路出口与过冷器的第二进口连接，过冷器的第二出口经过第二节流装置与蒸发器的进口连接，预热器的第二出口与发生器的进口连接，发生器的出口与喷射器的工作流体进口连接。本发明效率较高、能耗较小、可以利用更低温度的热源、节能效能良好。

Description

具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其是一种喷射-压缩制冷系统。
背景技术
随着全球工业化程度的不断加深，人们对能源的消耗快速增长，并由此带来诸如，能源耗竭、全球变暖、环境污染等一系列问题。因此节能减排已经成为当今世界的技术热点。其中制冷技术每年消耗大量能源，排放大量二氧化碳，因此人们迫切需要发展更加高效节能的制冷技术。
将喷射器与压缩机耦合形成喷射-压缩耦合制冷系统，发挥喷射器与压缩机各自的优势，以提升系统的能效是当前的制冷系统节能的一个研究方向。喷射-压缩耦合系统的思路主要有两类，即喷射器仅仅用于回收节流过程中的膨胀功而并不作为驱动机构以及喷射器作为热驱动机构与压缩机一起为系统提供动力。前者，本质上是对压缩系统的完善，一般用在系统高低压差比较大的场合才会有较好的效果，系统效率提升的有限，但是系统结构相对简洁。后者，通过喷射器以及与之匹配的泵与发生器可以把废热、余热等低品位热能利用起来，以更好地减少压缩机耗电，当然该种系统的部件会相对略多，而且研究较少，系统效率还有提高的空间，尤其是当低品位热源温度较低的时候。
发明内容
为了克服已有喷射-压缩耦合的制冷系统的效率较低、能耗较大、不能利用更低温度的热源、节能效能较差的不足，本发明提供一种效率较高、能耗较小、可以利用更低温度的热源、节能效能良好的具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统，包括压缩机、预热器、冷凝器、蒸发器和喷射器，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连接，所述压缩机的出口与所述预热器的第一进口连接，所述预热器的第一出口、喷射器的出口均与冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口分为三路，第一路出口经过泵与预热器的第二进口连接，所述喷射-压缩制冷系统还包括第一节流装置、第二节流装置、过冷器和用于利用低品位热源将液态制冷剂转换成高温高压的制冷剂蒸气的发生器，所述冷凝器的第二路出口经过第一节流装置与所述过冷器的第一进口连接，所述过冷器的第一出口与所述喷射器的引射流体进口连接，所述冷凝器的第三路出口与过冷器的第二进口连接，过冷器的第二出口经过第二节流装置与蒸发器的进口连接，所述预热器的第二出口与发生器的进口连接，所述发生器的出口与所述喷射器的工作流体进口连接。
进一步，所述第一节流装置和第二节流装置为节流阀、膨胀阀或毛细管。
本发明的技术构思为：本发明将压缩机与喷射器并联驱动，在节流前将已冷凝的制冷剂液体分为两路。一路仅需节流到中间压力经过过冷器后被喷射器吸入，其较高温度的制冷量在过冷器中通过能量耦合随着另一路制冷剂的节流变为蒸发温度下的制冷量，最终增量了系统的总制冷量，由于该路制冷剂节流后压力较高，不仅减少了节流损失，而且减少了喷射器的压比，改善了喷射器工作环境，使其可以利用更低温度的驱动热源。另一路制冷剂吸收较高温度的制冷量后，节流到蒸发压力，产生比原来更多的制冷量，最后被压缩机吸入。本发明中高品位的电能用于产生高品位制冷量而低品位热驱动产生低品位制冷量，体现了物尽其用的能量梯级利用思想，并最终通过能量耦合高低品位的制冷量都变成了高品位制冷量。本发明的优势可以归纳为：消耗同样的电能与热能，本发明可以比原喷射系统和压缩系统产生更多的冷量。并且喷射器可以使用更低温度的热源，也就是拓宽了对低品位热能的利用范围，使得系统的节能效用得到了提升。本发明还将压缩机排气的热量用于余热被泵加压后的液态制冷剂，进一步利用了低品位热能。
本发明的有益效果主要表现在：比现有的喷射-压缩系统有更高的效率，大幅减少能量消耗，且可以利用更低温度的热源，提高系统的节能效能。
附图说明
图1是具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1，一种具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统，包括压缩机1、预热器2、冷凝器3、蒸发器7和喷射器10，所述蒸发器7的出口与所述压缩机1的进口连接，所述压缩机1的出口与所述预热器2的第一进口连接，所述预热器2的第一出口、喷射器10的出口均与冷凝器3的进口连接，所述冷凝器3的出口分为三路，第一路出口经过泵8与预热器2的第二进口连接，所述喷射-压缩制冷系统还包括第一节流装置4、第二节流装置6、过冷器5和用于利用低品位热源将液态制冷剂转换成高温高压的制冷剂蒸气的发生器9，所述冷凝器3的第二路出口经过第一节流装置4与所述过冷器5的第一进口连接，所述过冷器5的第一出口与所述喷射器10的引射流体进口连接，所述冷凝器3的第三路出口与过冷器5的第二进口连接，过冷器5的第二出口经过第二节流装置6与蒸发器7的进口连接，所述预热器2的第二出口与发生器9的进口连接，所述发生器9的出口与所述喷射器10的工作流体进口连接。
本实施例中，第一节流装置4和第二节流装置6可以是各种节流阀、膨胀阀、毛细管；预热器2可以是各种管壳式换热器、板式换热器、套管换热器等；过冷器5可以是各种管壳式换热器、板式换热器、喷淋式换热器、沉浸式换热器、套管换热器等；并且各换热器内流体的布置可以采用逆流、顺流等；采用的工质可以是卤代烃，烷烃，二氧化碳，氨等等；给发生器加热的低品位热源，可以是余热，废热，太阳能热，地热等。
本实施例的工作过程为：高温高压的制冷剂从压缩机1的出口流出进入预热器2的第一进口在被初步冷却，然后又从预热器2的第一出口流出与来自喷射器10出口的制冷剂混合后进入冷凝器3进口，在冷凝器3中被冷凝后的液态制冷剂从在冷凝器3的出口流出分成三路，其中第一路经过泵8后进入预热器2的第二进口，然后从预热器2的第二出口流出进入发生器9的进口变成高温高压的蒸汽，再从发生器9出口进入喷射器10的工作流体进口，第二路经过第一节流装置4后变成具有中间压力的气液两相的具有较高温度制冷量的制冷剂并进入过冷器5的第一进口用于过冷从过冷器5第二进口进入的液态制冷剂，该液态制冷剂来自冷凝器3出口的第三路制冷剂。第二路制冷剂从过冷器5的第一出口流出进入喷射器10的引射流体入口。第三路制冷剂在过冷器5中得到第二路制冷剂的较高温度的制冷量后变成过冷液体经过第二节流装置6后具有更多的单位制冷量，然后进入蒸发器蒸发吸热，最后被吸入压缩1进口完成循环。

Claims (4)

1.一种具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统，包括压缩机、预热器、冷凝器、蒸发器和喷射器，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连接，所述压缩机的出口与所述预热器的第一进口连接，所述预热器的第一出口、喷射器的出口均与冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口分为三路，第一路出口经过泵与预热器的第二进口连接，其特征在于：所述喷射-压缩制冷系统还包括第一节流装置、第二节流装置、过冷器和用于利用低品位热源将液态制冷剂转换成高温高压的制冷剂蒸气的发生器，所述冷凝器的第二路出口经过第一节流装置与所述过冷器的第一进口连接，所述过冷器的第一出口与所述喷射器的引射流体进口连接，所述冷凝器的第三路出口与过冷器的第二进口连接，过冷器的第二出口经过第二节流装置与蒸发器的进口连接，所述预热器的第二出口与发生器的进口连接，所述发生器的出口与所述喷射器的工作流体进口连接。
2.如权利要求1所述的具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统，其特征在于：所述第一节流装置和第二节流装置为节流阀、膨胀阀或毛细管。
3.如权利要求1或2所述的具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统，其特征在于：所述预热器是管壳式换热器、板式换热器或套管换热器。
4.如权利要求1或2所述的具有过冷器且利用低品位热能的喷射-压缩制冷系统，其特征在于：所述过冷器是管壳式换热器、板式换热器、喷淋式换热器、沉浸式换热器或套管换热器。
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