CN105352219A - 一种低品位热源驱动喷射式制冷系统及制冷方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低品位热源驱动喷射式制冷系统及制冷方法，包括：喷射器的一次流输入端与发生器的输出端连接，喷射器的二次流输入端与蒸发器的输出端连接，所述喷射器的输出端分为两路，一路接入冷凝器的输入端，另一路接入增压器的输入端；所述增压器的输出端与发生器的输入端连接，所述冷凝器的输出端与蒸发器的输入端连接；本发明有益效果：由于系统将混合流再次循环使用，使得混合流中的大量热量再次得以利用，使得系统对热量需求减少，对热源的要求也有所降低，有效降低了喷射器空调系统对热量的高依赖特性，增加了系统的稳定性。

Description

一种低品位热源驱动喷射式制冷系统及制冷方法
技术领域
本发明涉及一种低品位热源驱动系统，特别涉及一种低品位热源驱动喷射式制冷系统及制冷方法。
背景技术
喷射式制冷系统可通过低品位热源吸收热量作为驱动，并且因为其结构简单、无运动部件而被广泛采用。当喷射器工作时，制冷系统利用低品位热源驱动，为解决当前能源紧张提供了一条非常有前景的途径，但是喷射式制冷存在热源利用率低的问题，其COP一般低于0.3，为提高制冷量，系统所需要的热量也相应大幅度提高。低品位热源驱动喷射器做功后，为进入下一循环，须通过冷凝器散热进行冷凝。现有制冷系统中，往往是对喷射器输出的混合流全部进行冷凝后进行分流或者对喷射器输出的混合流部分进行冷凝后进行分流；这两种方法都不可避免的造成冷凝器对一部分不需要进行冷凝的高温蒸汽做功，浪费了冷凝器的一部分做功，增加了冷凝器的散热量。
因此，上述方法所需要的冷凝器散热量和外形尺寸相应都较大，提高了成本，阻碍了推广应用；同时，通过冷凝器散失的大量热量得不到充分利用，也降低了热源的利用效率。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种低品位热源驱动喷射式制冷系统及制冷方法，该系统及方法在喷射器出口处就进行分流，将与蒸发器流量等量的蒸汽分流进入冷凝器，其余大部分蒸汽通过二次循环回路引入发生器，直接进入下一循环。一方面减少了冷凝器散热量和换热面积，减小了冷凝器的尺寸降低了成本；另一方面高温蒸汽直接进入发生器在此加温，有效地提高了热源利用率，提高了系统性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低品位热源驱动喷射式制冷系统，包括：发生器、蒸发器、冷凝器、喷射器和增压器；
所述喷射器的一次流输入端与发生器的输出端连接，喷射器的二次流输入端与蒸发器的输出端连接，所述喷射器的输出端分为两路，一路接入冷凝器的输入端，另一路接入增压器的输入端；所述增压器的输出端与发生器的输入端连接，所述冷凝器的输出端与蒸发器的输入端连接；
喷射式制冷系统包括发生器-喷射器-冷凝器-蒸发器-发生器制冷循环和发生器-喷射器-增压器-发生器制冷循环两个循环。
在所述喷射器与冷凝器和增压器的连接管路上分别设置流量控制阀。
在所述冷凝器和蒸发器的连接管路上设置电子膨胀阀。
一种低品位热源驱动喷射式制冷系统的制冷方法，包括以下步骤：
(1)发生器通过吸收低品位热源，对发生器中的制冷剂进行加热，制冷剂经加热转化为高温高压蒸汽；
(2)发生器中的制冷剂作为一次流进入喷射器的入口处，经喷射器的喷嘴和混合室形成高速射流，形成负压状态，将蒸发器中的制冷剂吸入喷射器；
蒸发器中的制冷剂在低压状态下汽化吸热，达到制冷效果；蒸发器中的制冷剂作为喷射器的二次流；
(3)所述喷射器的一次流与二次流混合后经喷射器的末端增压后喷出喷射器；喷射器输出的混合流形成两路循环：
其中一路将与蒸发器流量等量的蒸汽分流进入冷凝器进行冷凝，转化为低温液态，经冷凝器后循环至蒸发器，完成制冷循环；
另一路经过增压器再次进入发生器转化为蒸汽，形成另一循环。
根据实际需要，通过流量控制阀对所述喷射器输出的混合流形成的两路循环的流量进行控制。
本发明的有益效果是：
(1)通过管路设计，将大量混合流制冷剂循环至增压泵输入端，实现了喷射器混合流的再次循环，将制冷剂中的热量再次利用，有效增加了系统中制冷剂循环性能，减少热量损失。
(2)由于系统将混合流再次循环使用，使得混合流中的大量热量再次得以利用，使得系统对热量需求减少，对热源的要求也有所降低，有效降低了喷射器空调系统对热量的高依赖特性，增加了系统的稳定性。
(3)将喷射器的输出端分为两路，只有一路与蒸发器流量等量的蒸汽分流进入冷凝器，其余大部分蒸汽通过另一循环回路引入发生器，直接进入下一循环，而不经过冷凝器。与现有的循环回路相比，冷凝器散热量大约只是蒸发器所吸收的热量，其散热量减少至原循环的25％-40％，高温制冷剂经增压泵再循环至发生器，使其在发生器内所需的热量大大减少，降低了系统所需的能耗。同时，由于散热量减小，冷凝器体积减少至原来的30-40％，减少了制造成本和系统必要的使用空间，增加系统的实用性，并带来直接的经济效益。
(4)本发明与传统喷射式制冷循环相比，系统通过再次循环混合流制冷剂，提高了系统热源利用效率，增加了系统的性能；解决了喷射式制冷循环需要将大量热量散掉，造成冷凝器换热面积和体积较大的问题，有效减小了冷凝器散热量和外形尺寸。同时，系统由于将混合流的热量再次利用，降低了系统对热量的需求，克服了喷射式制冷系统对热源高依赖性的缺点。
附图说明
图1本发明的一种新型制冷循环示意结构图；
其中，1.冷凝器，2.增压器，3.第一流量控制阀，4.第二流量控制阀，5.喷射器，6.发生器，7.电磁膨胀阀，8.蒸发器。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种低品位热源驱动喷射式制冷系统，包括发生器6、蒸发器8、流量控制阀、冷凝器1、喷射器5、电子膨胀阀7和增压器2。喷射器5一次流为发生器6的输出端，二次流为蒸发器8输出端。喷射器5输出端分为两路，一路为冷凝器1输入端，另一路经增压器2再次循环进入发生器6。冷凝器1的输出端经电磁膨胀阀7与蒸发器8的输入端相连。即蒸发器8输入端为电磁膨胀阀7输出端，电磁膨胀阀7输入端为冷凝器1输出端。
发生器6的热源为汽车或轮船废热、太阳能等低品位热源。系统中喷射器5制冷剂循环包括两个部分：发生器6-喷射器5-冷凝器1-蒸发器8循环、发生器6-喷射器5-增压器2循环。
首先，发生器6通过吸收发动机尾气或太阳能等低品位热源，对发生器6中的制冷剂进行加热，实现热量传递；此时制冷剂经加热转化为高温高压蒸汽。
发生器6中的制冷剂作为一次流进入喷射器5的入口处，经喷射器5的喷嘴和混合室形成高速射流，造成负压状态，将蒸发器8中的制冷剂吸入喷射器5；蒸发器8中制冷剂在低压状态下汽化吸热，达到制冷效果；蒸发器8中的制冷剂即为喷射器5的二次流。
一次流与二次流混合后经喷射器5的末端增压后喷出喷射器5。该混合流分别经第一流量控制阀3和第二流量控制阀4分为两部分，其中一部分进入冷凝器1进行冷凝，转化为低温液态；其散热量约为混合流的1/4。该部分经冷凝器1后循环至蒸发器，完成制冷循环。
另一部分经过增压器2再次进入发生器6，再次进行转化为蒸汽，其所含的大量热量不经过冷凝器1散掉，而是经增压器2循环至蒸发器8再次利用，形成另一循环。
本发明所设计的系统可在不同工况下运行，其中，混合流分流处经第一流量控制阀3和第二流量控制阀4时，系统根据制冷需求和散热需求对两股流量进行严格控制，在满足空调制冷需求的同时，实现系统小型化、增强实用性、能源消耗最小的目标。
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 (5)

1.一种低品位热源驱动喷射式制冷系统，其特征是，包括：发生器、蒸发器、冷凝器、喷射器和增压器；
所述喷射器的一次流输入端与发生器的输出端连接，喷射器的二次流输入端与蒸发器的输出端连接，所述喷射器的输出端分为两路，一路接入冷凝器的输入端，另一路接入增压器的输入端；所述增压器的输出端与发生器的输入端连接，所述冷凝器的输出端与蒸发器的输入端连接；
喷射式制冷系统包括发生器-喷射器-冷凝器-蒸发器-发生器制冷循环和发生器-喷射器-增压器-发生器制冷循环两个循环。
2.如权利要求1所述的一种低品位热源驱动喷射式制冷系统，其特征是，在所述喷射器与冷凝器和增压器的连接管路上分别设置流量控制阀。
3.如权利要求1所述的一种低品位热源驱动喷射式制冷系统，其特征是，在所述冷凝器和蒸发器的连接管路上设置电子膨胀阀。
4.一种如权利要求1所述的低品位热源驱动喷射式制冷系统的制冷方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)发生器通过吸收低品位热源，对发生器中的制冷剂进行加热，制冷剂经加热转化为高温高压蒸汽；
(2)发生器中的制冷剂作为一次流进入喷射器的入口处，经喷射器的喷嘴和混合室形成高速射流，形成负压状态，将蒸发器中的制冷剂吸入喷射器；蒸发器中的制冷剂作为喷射器的二次流；
(3)喷射器的一次流与二次流混合后经喷射器的末端增压后喷出喷射器；喷射器输出的混合流形成两路循环：
其中一路将与蒸发器流量等量的蒸汽分流进入冷凝器进行冷凝，转化为低温液态，经冷凝器后循环至蒸发器，完成制冷循环；
另一路经过增压器再次进入发生器转化为蒸汽，形成另一循环。
5.如权利要求4所述的一种低品位热源驱动喷射式制冷系统的制冷方法，其特征是，根据实际需要，通过流量控制阀对所述喷射器输出的混合流形成的两路循环的流量进行控制。
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