CN105042919A - 超重力制冷装置及方法 - Google Patents

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本发明公开了一种超重力制冷装置；包括超重力旋转装置和制冷装置；所述超重力旋转装置包括转轴(2)；所述制冷装置包括设置于转轴(2)上的蒸发器(3)、冷凝器(8)、液体工质泵(6)、节流阀(4)；所述蒸发器(3)的蒸发管道一端与冷凝器(8)的冷凝管道一端相连接；所述冷凝器(8)的冷凝管道另外一端与液体工质泵(6)的液体进口相连接；所述液体工质泵(6)的液体出口通过节流阀(4)与蒸发器(3)的蒸发管道另外一端相连接。

Description

超重力制冷装置及方法
技术领域
本发明涉及动力设备技术领域，具体是一种超重力制冷装置及方法。
背景技术
当前所采用的电制冷循环的基本过程如下：1、气体压缩机将低压制冷剂蒸汽压缩到高压；2、高压制冷剂蒸汽在冷凝器中放出热量后变成高压液体制冷剂；3、高压液体制冷剂再冷后通过节流阀降压到低压，成为低温低压制冷剂液体(或汽液混合物)；4、低温低压制冷剂液体(或汽液混合物)在蒸发器中吸收热量后变成低温低压制冷剂蒸汽，然后再进入气体压缩机，如此往复。
在电制冷循环系统中，气体压缩机是一个重要的部件，其技术要求高，需要良好的润滑及冷却条件，不适合在蒸发温度和冷凝温度差较小的情况下工作。而液体泵作为一种压缩机械相比气体压缩机在技术经济性能上往往具有更大优势。
这样，有必要对现有的电制冷循环系统进行改进，以液体泵代替气体压缩机来提高技术经济价值和可行性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的超重力制冷装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种超重力制冷装置；包括超重力旋转装置和制冷装置；所述超重力旋转装置包括转轴；所述制冷装置包括设置于转轴上的蒸发器、冷凝器、液体工质泵、节流阀；所述蒸发器的蒸发管道一端与冷凝器的冷凝管道一端相连接；所述冷凝器的冷凝管道另外一端与液体工质泵的液体进口相连接；所述液体工质泵的液体出口通过节流阀与蒸发器的蒸发管道另外一端相连接。
作为本发明所述的超重力制冷装置的改进：所述蒸发器和节流阀布置在转轴的轴心位置，冷凝器、液体工质泵布置在转轴的回转半径上。
作为本发明所述的超重力制冷装置的进一步改进：所述转轴上设置有底座；所述蒸发器、冷凝器、液体工质泵、节流阀均设置在底座上。
作为本发明所述的超重力制冷装置的进一步改进：蒸发器与冷凝器的连接管道可设置一根或多根。
作为本发明所述的超重力制冷装置的进一步改进：所述蒸发器和冷凝器之间的连接管道为多根，该连接管道绕转轴的轴心对称布置。
作为本发明所述的超重力制冷装置的进一步改进：所述蒸发器、冷凝器、液体工质泵、节流阀及其连接管道内部所采用的工质为单组分有机工质，其临界点靠近低品位热源温度范围。
超重力制冷方法，包括超重力制冷装置；转轴带动蒸发器、冷凝器、液体工质泵、节流阀以一定角速度旋转；从蒸发器流出的低压气体在离心力和压差的共同作用下流动到冷凝器的冷凝管道时被增压到高压，温度上升，高压气体在冷凝器中向外部高温冷源放热后，变成高温高压液体；所述高温高压液体进入液体工质泵，被加压到超高压成为超高压液体，同时温度升高；所述超高压液体在离心力和压差的共同作用下流动到节流阀进口时重新变成高压液体；高压液体进入节流阀，压力降低后，温度也降低，变成低温低压的气液混合物进入蒸发器的蒸发管道，吸收外部低温热源的热量后，变成饱和的低压气体；低压气体从蒸发器的蒸发管道流出后在离心力和压差的共同作用下流向冷凝器的冷凝管道，并按照以上所述步骤循环。
作为本发明所述的超重力制冷方法的改进：当外部热源温度提高或外部冷源温度降低时，提高转轴的转速保持合理的传热温差，减小不可逆损失；当外部热源温度降低或外部冷源温度提高时，降低转轴的转速保持合理的传热温差，减小不可逆损失。
作为本发明所述的超重力制冷方法的进一步改进：所述冷凝器/蒸发器所采用的外部冷/热源可为空气、蒸汽、液体。
本发明与现有电制冷系统相比，具有以下优点：
1)利用液体工质泵代替气体压缩机来驱动系统的制冷循环过程。
2)特别适合于蒸发温度与冷凝温度相差不大的场合。
3)系统构造简单。
4)调节方便可靠，可通过调节转速来适应外部热源或外部冷源的温度变化。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本发明的主要结构示意图。
具体实施方式
实施例1、图1给出了一种超重力制冷装置及方法。
超重力制冷装置包括超重力旋转装置和制冷装置；超重力旋转装置包括转轴2以及设置在转轴2上的底座1；通过转轴2进行转动，可以带动底座1进行转动，在转动过程中，可以使底座1上形成离心力。而以上所述的制冷装置包括蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4，蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4均通过底座1形成固定；其中蒸发器3和节流阀4(本实施例中，如图所示，为上到下的顺序)布置在转轴2的轴心位置，冷凝器8、液体工质泵6布置在转轴2的回转半径上。通过底座1的固定作用，使得底座1绕转轴2旋转的时候，可以保持蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4的相对稳定状态，兼顾动平衡。而蒸发器3的蒸发管道一端与冷凝器8的冷凝管道一端相连接；冷凝器8的冷凝管道另外一端与液体工质泵6的液体进口相连接；液体工质泵6的液体出口通过节流阀4与蒸发器3的蒸发管道另外一端相连接。
而蒸发器3与冷凝器8的连接管道可以通过一根或多根来实现，其一根的情况下，只需要将该连接管道设置在转轴2上，如果是多根的情况下，则需要将其绕转轴2的轴心对称布置。
以上所述的蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4及其连接管道内部所采用的工质为单组分有机工质(如R134a)，其临界点靠近低品位热源温度范围(如40℃～100℃)。具有较小的汽液密度差和较小的汽化潜热。
该超重力制冷装置使用方法(超重力制冷方法)如下：
转轴2带动蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4以一定角速度旋转(该角速度通过外部环境确定)；
从蒸发器3流出的低压气体在离心力和压差的共同作用下流动到冷凝器8的冷凝管道时被增压到高压，温度上升，高压气体在冷凝器8中向外部高温冷源放热后，变成高温高压液体；
高温高压液体进入液体工质泵6，被加压到超高压成为超高压液体，同时温度升高；
超高压液体在离心力和压差的共同作用下流动到节流阀4进口时重新变成高压液体；
高压液体进入节流阀4，压力降低后，温度也降低，变成低温低压的气液混合物进入蒸发器3的蒸发管道，吸收外部低温热源的热量后，变成饱和(或过饱和)的低压气体；
低压气体从蒸发器3的蒸发管道流出后在离心力和压差的共同作用下流向冷凝器8的冷凝管道，并按照以上所述步骤循环。
以上所述的角速度调整方法如下：
当外部热源温度提高或外部冷源温度降低时，提高转轴2的转速保持合理的传热温差，减小不可逆损失；
当外部热源温度降低或外部冷源温度提高时，降低转轴2的转速保持合理的传热温差，减小不可逆损失。
以上所述冷凝器8/蒸发器3所采用的外部冷/热源可为空气、蒸汽、液体。
实施实例1的计算参数见表1(针对1kg工质R134a)。设计条件为：环境温度30℃，工质为R134a，冷凝温度40℃，蒸发温度15℃，回转直径为1.4m，工质泵的效率为80％。实施实例1计算得到的系统COP(定义为蒸发器吸热量和液体工质泵耗功之比)为7.95，此时的转速为2378转/分，蒸发器吸热量为150.8kJ/kg，冷凝器排热量为166kJ/kg，节流阀后的制冷剂干度为0.192。由此可见，本发明结合超重力技术，在电制冷系统中，实现了用液体工质泵来代替气体压缩机做功，且气体压缩过程在超重力绝热流动中完成，可逆损失更小，系统结构简单，技术经济性高，有效实现了本发明的初衷。
以上实施实例中，可综合考虑具体的使用条件与要求、技术经济性能等因素合理确定系统的设计参数，以兼顾系统的适用性和经济性。
表1实施实例1的热力计算结果(针对1kg工质R134a)
项目 实施实例1 单位
做功工质 R134a -----
回转直径 1.4 m
环境温度 30 ℃
蒸发器蒸发温度 15 ℃
蒸发器蒸发压强 0.486 Mpa
冷凝器进口气体温度 42.5 ℃
冷凝器压强 1.013 Mpa
冷凝温度 40 ℃
液体工质泵进口温度 40 ℃
液体工质泵出口温度 50.1 ℃
液体工质泵出口压力 19 Mpa
节流阀后制冷剂干度 0.192 -----
转速 2378 转/分
液体工质泵效率 80 ％
液体工质泵耗功 19 kJ/kg
蒸发器吸热量 150.8 kJ/kg
冷凝器排热量 166 kJ/kg
系统COP 7.94 -----
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种超重力制冷装置；包括超重力旋转装置和制冷装置；其特征是：所述超重力旋转装置包括转轴(2)；
所述制冷装置包括设置于转轴(2)上的蒸发器(3)、冷凝器(8)、液体工质泵(6)、节流阀(4)；
所述蒸发器(3)的蒸发管道一端与冷凝器(8)的冷凝管道一端相连接；
所述冷凝器(8)的冷凝管道另外一端与液体工质泵(6)的液体进口相连接；
所述液体工质泵(6)的液体出口通过节流阀(4)与蒸发器(3)的蒸发管道另外一端相连接。
2.根据权利要求1所述的超重力制冷装置，其特征是：所述蒸发器(3)和节流阀(4)布置在转轴(2)的轴心位置，冷凝器(8)、液体工质泵(6)布置在转轴(2)的回转半径上。
3.根据权利要求2所述的超重力制冷装置，其特征是：所述转轴(2)上设置有支撑蒸发器(3)、冷凝器(8)、液体工质泵(6)、节流阀(4)的底座(1)。
4.根据权利要求3所述的超重力制冷装置，其特征是：所述蒸发器(3)与冷凝器(8)之间的连接管道数量为一根或一根以上。
5.根据权利要求3所述的超重力制冷装置，其特征是：所述蒸发器(3)和冷凝器(8)之间设置一根以上的连接管道，所述所有连接管道绕转轴(2)的轴心对称布置。
6.根据权利要求5所述的超重力制冷装置，其特征是：所述蒸发器(3)、冷凝器(8)、液体工质泵(6)、节流阀(4)及其连接管道内部所采用的工质为单组分有机工质，其临界点温度为40℃～100℃。
7.超重力制冷方法，包括超重力制冷装置；其特征是：转轴(2)带动蒸发器(3)、冷凝器(8)、液体工质泵(6)、节流阀(4)以一定角速度旋转；
从蒸发器(3)流出的低压气体在离心力和压差的共同作用下流动到冷凝器(8)的冷凝管道时被增压到高压，温度上升，高压气体在冷凝器(8)中向外部高温冷源放热后，变成高温高压液体；
所述高温高压液体进入液体工质泵(6)，被加压到超高压成为超高压液体，同时温度升高；
所述超高压液体在离心力和压差的共同作用下流动到节流阀(4)进口时重新变成高压液体；
高压液体进入节流阀(4)，压力降低后，温度也降低，变成低温低压的气液混合物进入蒸发器(3)的蒸发管道，吸收外部低温热源的热量后，变成饱和的低压气体；
低压气体从蒸发器(3)的蒸发管道流出后在离心力和压差的共同作用下流向冷凝器(8)的冷凝管道，并按照以上所述步骤循环。
8.根据权利要求7所述的超重力制冷方法，其特征是：当外部热源温度提高或外部冷源温度降低时，提高转轴(2)的转速保持合理的传热温差，减小不可逆损失；
当外部热源温度降低或外部冷源温度提高时，降低转轴(2)的转速保持合理的传热温差，减小不可逆损失。
9.根据权利要求8所述的超重力制冷方法，其特征是：所述冷凝器(8)/蒸发器(3)所采用的外部冷/热源可为空气、蒸汽、液体。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105422399A (zh) * 2015-11-19 2016-03-23 浙江理工大学 超重力浓差发电装置及方法
CN106679213A (zh) * 2017-02-09 2017-05-17 浙江理工大学 压缩驱动的双温超重力制冷热泵系统及方法
CN106895594A (zh) * 2017-02-09 2017-06-27 浙江理工大学 高压液泵与制冷压缩机联合驱动的超重力制冷热泵系统及方法
CN107560209A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 浙江理工大学 超重力气体循环制冷系统和方法
CN110044953A (zh) * 2019-03-26 2019-07-23 南京航空航天大学 一种超重力下流动沸腾临界热流实验装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB313047A (en) * 1928-06-05 1930-04-24 Bbc Brown Boveri & Cie Improvements in or relating to rotary compression refrigerating machines
US3948061A (en) * 1974-10-29 1976-04-06 George B. Vest Centrifugal refrigeration unit
US4117695A (en) * 1971-06-14 1978-10-03 U.S. Philips Corporation Thermodynamic method and device for carrying out the method
JPH035678A (ja) * 1989-06-01 1991-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱駆動型ヒートポンプ装置
US5168726A (en) * 1991-08-21 1992-12-08 York Charles L Centrifugal refrigeration system
CN2201628Y (zh) * 1993-07-01 1995-06-21 杨建林 整体旋转式制冷装置及其动力装置
US20030145621A1 (en) * 1992-06-12 2003-08-07 Kidwell John E. Centrifugal heat transfer engine and heat transfer systems embodying the same
CN201885339U (zh) * 2010-10-02 2011-06-29 任永斌 双压缩整体旋转空调机
CN104457050A (zh) * 2014-06-09 2015-03-25 陈国锋 一种旋转增压内离心式制冷机
US20150089973A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Herbert S. Kobayashi Rotating air conditioner and method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB313047A (en) * 1928-06-05 1930-04-24 Bbc Brown Boveri & Cie Improvements in or relating to rotary compression refrigerating machines
US4117695A (en) * 1971-06-14 1978-10-03 U.S. Philips Corporation Thermodynamic method and device for carrying out the method
US3948061A (en) * 1974-10-29 1976-04-06 George B. Vest Centrifugal refrigeration unit
JPH035678A (ja) * 1989-06-01 1991-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱駆動型ヒートポンプ装置
US5168726A (en) * 1991-08-21 1992-12-08 York Charles L Centrifugal refrigeration system
US20030145621A1 (en) * 1992-06-12 2003-08-07 Kidwell John E. Centrifugal heat transfer engine and heat transfer systems embodying the same
CN2201628Y (zh) * 1993-07-01 1995-06-21 杨建林 整体旋转式制冷装置及其动力装置
CN201885339U (zh) * 2010-10-02 2011-06-29 任永斌 双压缩整体旋转空调机
US20150089973A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Herbert S. Kobayashi Rotating air conditioner and method
CN104457050A (zh) * 2014-06-09 2015-03-25 陈国锋 一种旋转增压内离心式制冷机

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105422399A (zh) * 2015-11-19 2016-03-23 浙江理工大学 超重力浓差发电装置及方法
CN105422399B (zh) * 2015-11-19 2018-01-05 浙江理工大学 超重力浓差发电装置及方法
CN106679213A (zh) * 2017-02-09 2017-05-17 浙江理工大学 压缩驱动的双温超重力制冷热泵系统及方法
CN106895594A (zh) * 2017-02-09 2017-06-27 浙江理工大学 高压液泵与制冷压缩机联合驱动的超重力制冷热泵系统及方法
CN106679213B (zh) * 2017-02-09 2019-03-12 浙江理工大学 压缩驱动的双温超重力制冷热泵系统及方法
CN106895594B (zh) * 2017-02-09 2019-05-07 浙江理工大学 高压液泵与制冷压缩机联合驱动的超重力制冷热泵系统及方法
CN107560209A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 浙江理工大学 超重力气体循环制冷系统和方法
CN110044953A (zh) * 2019-03-26 2019-07-23 南京航空航天大学 一种超重力下流动沸腾临界热流实验装置
CN110044953B (zh) * 2019-03-26 2021-10-29 南京航空航天大学 一种超重力下流动沸腾临界热流实验装置

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