CN108679878B - 采用双喷射器增效的自复叠制冷循环系统及制冷循环方法 - Google Patents

采用双喷射器增效的自复叠制冷循环系统及制冷循环方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用双喷射器增效的自复叠制冷循环系统及制冷循环方法，该系统包括压缩机、冷凝器和气液分离器Ⅰ入口依次相连，气液分离器Ⅰ产生的饱和气体依次经过蒸发冷凝器Ⅰ、蒸发冷凝器Ⅱ、节流机构进入蒸发器实现制冷；制冷剂离开蒸发器进入气液分离器Ⅱ，获得的饱和液体被引射进入喷射器Ⅱ，然后与一路来自气液分离器Ⅰ的饱和液体混合升压后进入蒸发冷凝器Ⅱ；气液分离器Ⅱ所产生的饱和气体被另一路来自气液分离器Ⅰ的饱和液体引射进入喷射器Ⅱ，经过混合和升压后与来自蒸发冷凝器Ⅱ的工质混合，然后进入蒸发冷凝器Ⅰ，吸热后变成过热气体，回到压缩机实现完整的制冷循环；该循环可以适应系统变负荷运行和增强喷射器工作稳定性，改善系统的性能。

Description

采用双喷射器增效的自复叠制冷循环系统及制冷循环方法
技术领域
本发明属于电冰箱与冷柜制冷技术领域，具体涉及一种采用双喷射器增效的自复叠制冷循环系统及制冷循环方法。
技术背景
近年来，国民经济的快速增长和人民生活水平的逐步提高，医学治疗、食品工业、冷冻冷藏和各类新技术产品等诸多领域对低温制冷技术提出了新的要求，尤其是对-40℃以下制冷温度的需求越加强烈，对于实现-40℃以下低温技术的要求也日渐增强。目前，实现低温制冷的方式主要包括：多级复叠制冷、混合工质节流制冷，自复叠制冷等。
基于非共沸混合工质的自复叠制冷是一种具有一定发展潜力的制冷方式，可以通过多种工质的混合作为制冷剂，采用单台压缩机实现多级复叠制冷可达到的制冷温度，具有成本低，降温速度快等特点，因此在低温制冷领域具有一定的发展潜力。但常规自复叠制冷循环系统的节流机构通常为毛细管或节流阀，节流损失较大，尤其在环境温度与制冷温度相差较大的时候，节流损失进一步加大，降低了系统的性能。采用喷射器回收节流过程的膨胀功，提升压缩机吸气压力是一种有效的办法，已有学者进行了单喷射器增效自复叠制冷系统的研究，节能效果显著。但在实际运行过程中，固定结构单喷射器的负荷适应性较差，会导致喷射器无法满足系统工况的变化出现升压失效或者引流失效，因此喷射器负荷调整方法的探索是研究热点之一。其次，由于非共沸混合工质在蒸发器内完全蒸发会导致巨大的温度滑移，但由于制冷温度的限制，制冷剂在蒸发器内不能完全蒸发，通常蒸发器出口为两相状态，这样会降低喷射器的工作稳定性实际上，甚至导致升压或引流失效。目前针对采用双喷射器对自复叠制冷系统运行稳定性改善和性能提高的方法还比较缺乏。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种采用双喷射器增效的自复叠制冷循环系统及制冷循环方法，该系统不但可以实现低温制冷的要求，还可以适应系统负荷的变化，有效改善系统的制冷效率。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种采用双级喷射器增效的自复叠制冷循环系统，包括压缩机101，所述压缩机101的出口与冷凝器102进口相连，冷凝器102出口与气液分离器Ⅰ103进口相连；气液分离器Ⅰ103的饱和液体分为两路：一路与喷射器Ⅰ105的喷嘴进口相连，另一路依次与控制球阀104和喷射器Ⅱ106的喷嘴相连；气液分离器Ⅰ103的饱和气体出口与蒸发冷凝器Ⅰ112的冷凝侧进口相连，蒸发冷凝器Ⅰ112的冷凝侧出口与蒸发冷凝器Ⅱ111的冷凝侧进口相连，蒸发冷凝器Ⅱ111的冷凝侧出口依次与节流机构110和蒸发器109相连，蒸发器109的出口与气液分离器Ⅱ108的入口相连，气液分离器Ⅱ108的液相出口与喷射器Ⅰ105的引射流体入口相连，气液分离器Ⅱ108的气相出口依次与流路控制球阀107和喷射器Ⅱ106的引射流体入口相连，喷射器Ⅰ105的出口与蒸发冷凝器Ⅱ111蒸发侧入口相连，喷射器Ⅱ106的出口与蒸发冷凝器Ⅱ111的蒸发侧出口和蒸发冷凝器Ⅰ112的蒸发侧入口三者相连；蒸发冷凝器Ⅰ的蒸发侧出口与压缩机101进口相连，构成带双喷射器的自复叠制冷循环系统。
所述采用双级喷射器增效的自复叠制冷循环系统的制冷循环方法，混合工质经过压缩机101变为高温高压气体，然后进入冷凝器102放热后变为气液两相状态，然后进入气液分离器Ⅰ103，分别获得富含低沸点工质的气体和富含高沸点工质的液体；饱和气体依次通过蒸发冷凝器Ⅰ112和蒸发冷凝器Ⅱ111变为过冷液体，然后经过节流机构110节流后变为气液两相状态，经过在蒸发器109内吸热后变为气液两相流体；气液分离器Ⅰ103产生的饱和液体分为两路：一路进入喷射器Ⅰ105变为两相高速流体，引射来自气液分离器Ⅱ108的饱和液体，经过混合扩压后获得压力提升，然后进入蒸发冷凝器Ⅱ111吸热变为两相流体；另一路饱和液体进入喷射器Ⅱ106，引射来自气液分离器Ⅱ111的饱和气体，然后经过混合扩压后变为两相流体，接着与来自蒸发冷凝器Ⅱ111的制冷剂混合，然后进入蒸发冷凝器Ⅰ112吸热变为过热气体回到压缩机，完成整个制冷循环过程。
与已有的喷射器增效自复叠制冷循环相比，本发明利用双喷射器作为节流元件，分别引射蒸发器出口的饱和气体和饱和液体，首先可以部分回收膨胀功，改善系统性能，其次可以保证蒸发器的引射流体为单相液体或气体，增强喷射器的工作稳定性，还可以根据系统负荷的变化，通过流路控制球阀实现单喷射器和双喷射器的循环结构的切换，增强喷射器的负荷适应能力。该系统是一种经济、有效可行的改善方案，将有效地促进自复叠低温制冷技术的发展。
附图说明
图1为本发明施例的系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚简明，以下结合附图及两种实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1所示，本实施例一种采用喷射器增效的自复叠双温制冷系统，包括压缩机101，所述压缩机101的出口与冷凝器102进口相连，冷凝器102出口与气液分离器Ⅰ103进口相连；气液分离器Ⅰ103的饱和液体分为两路：一路与喷射器Ⅰ105的喷嘴进口相连，另一路依次与控制球阀104和喷射器Ⅱ106的喷嘴相连；气液分离器Ⅰ103的饱和气体出口与蒸发冷凝器Ⅰ112的冷凝侧进口相连，蒸发冷凝器Ⅰ112的冷凝侧出口与蒸发冷凝器Ⅱ111的冷凝侧进口相连，蒸发冷凝器Ⅱ111的冷凝侧出口依次与节流机构110和蒸发器109相连，蒸发器109的出口与气液分离器Ⅱ108的入口相连，气液分离器Ⅱ108的液相出口与喷射器Ⅰ105的引射流体入口相连，气液分离器Ⅱ108的气相出口依次与流路控制球阀107和喷射器Ⅱ106的引射流体入口相连，喷射器Ⅰ105的出口与蒸发冷凝器Ⅱ111蒸发侧入口相连，喷射器Ⅱ106的出口与蒸发冷凝器Ⅱ111的蒸发侧出口和蒸发冷凝器Ⅰ112的蒸发侧入口三者相连；蒸发冷凝器Ⅰ的蒸发侧出口与压缩机101进口相连，构成待双喷射器的自复叠制冷循环系统。
如图1所示，本实施例一种采用喷射器增效的自复叠双温制冷系统的工作过程为：混合工质(1点)经过压缩机101变为高温高压气体(2点)，然后进入冷凝器102放热后变为气液两相状态(3点)，然后进入气液分离器Ⅰ103，分别获得富含低沸点工质的气体(5点)和富含高沸点工质的液体(4点)。饱和气体依次通过蒸发冷凝器Ⅰ112和蒸发冷凝器Ⅱ111变为过冷液体(7点)，然后经过节流机构110节流后变为气液两相状态(8点)，经过在蒸发器109内吸热后变为气液两相流体(9点)；气液分离器Ⅰ103产生的饱和液体分为两路：一路进入喷射器Ⅰ105变为两相高速流体(11＇)，引射来自气液分离器Ⅱ108的饱和液体(10点)，经过混合扩压后获得压力提升(13点)，然后进入蒸发冷凝器Ⅱ111吸热变为两相流体(15点)；另一路饱和液体进入喷射器Ⅱ106，引射来自气液分离器Ⅱ111的饱和气体(14点)，然后经过混合扩压后变为两相流体(18点)，接着与来自蒸发冷凝器Ⅱ111的制冷剂(15点)混合(19点)，然后进入蒸发冷凝器Ⅰ112吸热变为过热气体(1点)回到压缩机，完成整个制冷循环过程。

Claims (3)

1.一种采用双喷射器增效的自复叠制冷循环系统，其特征在于：包括压缩机(101)，所述压缩机(101)的出口与冷凝器(102)进口相连，冷凝器(102)出口与气液分离器Ⅰ(103)进口相连；气液分离器Ⅰ(103)的饱和液体分为两路，一路与喷射器Ⅰ(105)的喷嘴进口相连，另一路依次与控制球阀(104)和喷射器Ⅱ(106)的喷嘴相连；气液分离器Ⅰ(103)的饱和气体出口与蒸发冷凝器Ⅰ(112)的冷凝侧进口相连，蒸发冷凝器Ⅰ(112)的冷凝侧出口与蒸发冷凝器Ⅱ(111)的冷凝侧进口相连，蒸发冷凝器Ⅱ(111)的冷凝侧出口依次与节流机构(110)和蒸发器(109)相连，蒸发器(109)的出口与气液分离器Ⅱ(108)的入口相连，气液分离器Ⅱ(108)的液相出口与喷射器Ⅰ(105)的引射流体入口相连，气液分离器Ⅱ(108)的气相出口依次与流路控制球阀(107)和喷射器Ⅱ(106)的引射流体入口相连，喷射器Ⅰ(105)的出口与蒸发冷凝器Ⅱ(111)蒸发侧入口相连，喷射器Ⅱ(106)的出口与蒸发冷凝器Ⅱ(111)的蒸发侧出口和蒸发冷凝器Ⅰ(112)的蒸发侧入口三者相连；蒸发冷凝器Ⅰ(112)的蒸发侧出口与压缩机(101)进口相连，形成带双喷射器的自复叠制冷循环系统；
喷射器Ⅱ(106)的工作流体和引射流体入口流路分别设置控制球阀(104)和流路控制球阀(107)，能够控制单喷射器和双喷射器的循环结构的切换，满足系统变负荷的喷射器容量调整的需求。
2.根据权利要求1所述的一种采用双喷射器增效的自复叠制冷循环系统，其特征在于：能够使喷射器Ⅰ(105)的引射流体入口为饱和液体，增强了喷射器Ⅰ(105)的工作稳定性，同时降低了喷射器Ⅰ(105)的出口温度，有助于节流阀前后温度的降低，改善系统的低温制冷性能。
3.权利要求1或2所述采用双级喷射器增效的自复叠制冷循环系统的制冷循环方法，其特征在于：混合工质经过压缩机(101)变为高温高压气体，然后进入冷凝器(102)放热后变为气液两相状态，然后进入气液分离器Ⅰ(103)，分别获得富含低沸点工质的气体和富含高沸点工质的液体；饱和气体依次通过蒸发冷凝器Ⅰ(112)和蒸发冷凝器Ⅱ(111)变为过冷液体，然后经过节流机构(110)节流后变为气液两相状态，经过在蒸发器(109)内吸热后变为气液两相流体；气液分离器Ⅰ(103)产生的饱和液体分为两路：一路进入喷射器Ⅰ(105)变为两相高速流体，引射来自气液分离器Ⅱ(108)的饱和液体，经过混合扩压后获得压力提升，然后进入蒸发冷凝器Ⅱ(111)吸热变为两相流体；另一路饱和液体进入喷射器Ⅱ(106)，引射来自气液分离器Ⅱ(111)的饱和气体，然后经过混合扩压后变为两相流体，接着与来自蒸发冷凝器Ⅱ(111)的制冷剂混合，然后进入蒸发冷凝器Ⅰ(112)吸热变为过热气体回到压缩机，完成整个制冷循环过程。
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