CN109900004A - 一种带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统 - Google Patents

Abstract

一种带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，包括制冷主循环和喷射模块，制冷主循环包括依次连通的初级压缩机、二级压缩机、干度可调式冷凝器装置、节流阀、干度可调式蒸发器装置，喷射模块包括电子阀、气液分离器Ⅰ、喷射器和气液分离器Ⅱ。本发明通过上述结构的改良，能有效地克服现有技术的双级压缩中间冷却制冷系统存在的冷凝过程液膜积聚，冷凝换热效率较低，蒸发过程中低干度区域蒸发效率低下，以及中间冷却效率不高，造成制冷循环整体能效较低，耗材及换热设备占用空间较多等不足，具有结构简洁、换热效率更高、维护简便、节能节材占用空间小等特点，实用性强。

Description

一种带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷系统领域，具体是一种带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统。

背景技术

传统双级压缩制冷系统主要由两个压缩机、冷凝器、蒸发器和中间冷却装置等部件组成。传统的双级压缩制冷系统，若想提高制冷循环的系统效率或者制冷量，通常的做法是增大蒸发器以及冷凝器的换热面积，从而提高能量交换效率，但将明显增加材料消耗以及不利于设备的小型化。此外在冷凝过程中，蒸汽经常会在冷凝器的壁面上凝结成冷凝液并铺展成液膜，但是液膜的导热性较差，严重影响了热量的传递，令冷凝器的冷凝效率相对低下；蒸发过程中，由于换热管在低干度蒸发过程存在流速较慢、换热系数低等不足，导致传统蒸发器在低干度区域换热效率不高，然而当流体处于高干度的核态沸腾区时，其蒸发换热效率获得明显提高。

因此，如何不增加换热面积以及不增大设备占用空间，而提升双级压缩中间冷却制冷系统的工作能效，已经成为目前本领域技术人员亟待解决的问题，有必要进一步改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简洁、换热效率更高、维护简便、节能节材占用空间小的带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，包括制冷主循环和喷射模块，其特征在于：制冷主循环包括进出口依次连通的初级压缩机、二级压缩机、干度可调式冷凝器装置、节流阀、干度可调式蒸发器装置；所述的喷射模块包括电子阀、气液分离器Ⅰ、喷射器和气液分离器Ⅱ，其中，电子阀的进口与干度可调式冷凝器装置的出口连通，电子阀的出口与气液分离器Ⅰ的进口连通，气液分离器Ⅰ的出口分别与干度可调式冷凝器装置的出口、节流阀的进口、喷射器的其中一个进口连通，喷射器的另一个进口分别与干度可调式蒸发器装置的出口、初级压缩机的进口连通，喷射器的出口与气液分离器Ⅱ的进口连通，气液分离器Ⅱ的出口分别与气液分离器Ⅰ的出口、干度可调式冷凝器装置的出口、节流阀的进口、初级压缩机的出口、二级压缩机的进口连通。

所述干度可调式冷凝器装置包括换热管和干度调节联箱；其中，干度调节联箱设置有两个，两干度调节联箱上分别设置有连接管，换热管两端分别与两连接管连通；所述的两连接管在同样水平高度位置设置有若干个内置密封隔板，两连接管通过若干个内置密封隔板分隔成若干换热管程。

所述连接管的侧部还设置有干度调节装置，干度调节装置为凸半圆套管、且设置有若干个，若干个干度调节装置分别与内置密封隔板上下侧的连接管连通，同侧相邻的两干度调节装置凸侧之间还设置有排液连管、且通过排液连管连通；所述的两连接管的出口处还分别设置有气态工质旁通口。

所述两连接管中的其中一个还设置有进口和出口；所述的干度调节装置包括外管和设置在外管内的内管，内管的凸侧还开凿有若干个内管小孔。

所述干度可调式蒸发器装置包括可调干度蒸发器、扩压管、调气内管；其中，可调干度蒸发器的出口与扩压管的进口连通，扩压管的出口与调气内管连通。

所述可调干度蒸发器包括高干度换热管、低干度调节换热管、联箱；其中，联箱设置有两个，高干度换热管、低干度调节换热管的两端分别与两联箱连通。

所述调气内管沿轴向开设有若干个调气内管小孔，调气内管平行插设在低干度调节换热管上、且形成套管结构。

所述联箱上设置有配对式无孔隔板和开孔隔板；其中，无孔隔板和开孔隔板配对式设置在同在一个高干度换热管、低干度调节换热管的进口处；所述的无孔隔板位于开孔隔板上方，开孔隔板的开孔上还设置有导流管。

所述低干度调节换热管的进口插设在联箱上、且其插设长度大于联箱的2/3直径。

所述扩压管排出的增压工质，部分通过调气内管对蒸发过程的干度进行调节，部分作为引射流体进入喷射器，其余进入初级压缩机。

本发明通过上述结构的改良，能有效地克服现有技术的双级压缩中间冷却制冷系统存在的冷凝过程液膜积聚，冷凝换热效率较低，蒸发过程中低干度区域蒸发效率低下，以及中间冷却效率不高，造成制冷循环整体能效较低，耗材及换热设备占用空间较多等不足。

与现有技术相比，通过干度可调式冷凝器装置使工质在冷凝器内保持高干度冷凝，并从气液分离器出口旁通饱和气态工质作为喷射流体进入喷射器，同时，通过干度可调式蒸发器装置使工质保持高效流态蒸发，有效提升蒸发过程换热效率，此外，在干度可调式蒸发器装置的出口旁通低压过热工质作为引射流体进入喷射器，喷射器与初级压缩机的出口相通，以构建双级压缩中间冷却制冷系统，利用喷射器构建双级压缩中间冷却制冷系统为基础，以构建高效蒸发过程和冷凝过程为主线，能在只增加极少数设备以及改变换热设备结构的情况下，有效地提高蒸发过程以及冷凝过程的换热效率，节约能源和工质，减少污染，还能一定程度减小设备的空间占用，明显提升制冷系统的循环能效。

综合而言，其具有结构简洁、换热效率更高、维护简便、节能节材占用空间小等特点，实用性强。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构原理图。

图2为本发明第一实施例的可调干度冷凝器装置结构图。

图3为本发明第一实施例的可调干度蒸发器装置结构图。

图4为本发明第一实施例的压焓图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图4，本带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，包括制冷主循环和喷射模块，制冷主循环包括进出口依次连通的初级压缩机1、二级压缩机2、干度可调式冷凝器装置3、节流阀4、干度可调式蒸发器装置5；所述的喷射模块包括电子阀6、气液分离器Ⅰ7、喷射器8和气液分离器Ⅱ9，其中，电子阀6的进口与干度可调式冷凝器装置3的出口连通，电子阀6的出口与气液分离器Ⅰ7的进口连通，气液分离器Ⅰ7的出口分别与干度可调式冷凝器装置3的出口、节流阀4的进口、喷射器8的其中一个进口连通，喷射器8的另一个进口分别与干度可调式蒸发器装置5的出口、初级压缩机1的进口连通，喷射器8的出口与气液分离器Ⅱ9的进口连通，气液分离器Ⅱ9的出口分别与气液分离器Ⅰ7的出口、干度可调式冷凝器装置3的出口、节流阀4的进口、初级压缩机1的出口、二级压缩机2的进口连通。

工质从压缩机2排出后进入干度可调式冷凝器装置3进行可调干度冷凝过程；工质进入干度可调式蒸发器装置5进行可调干度式蒸发；工质从干度可调式冷凝器装置3旁通饱和气态工质作为喷射流体进入喷射器8，喷射器8从干度可调式蒸发器装置5的出口引射若干低压工质，并最终共同与初级压缩机1的排气混合。上述的制冷主循环和喷射模块共同构成高效的双级压缩制冷系统。

进一步地讲，干度可调式冷凝器装置3包括换热管32和干度调节联箱33；其中，干度调节联箱33设置有两个，两干度调节联箱33上分别设置有连接管331，换热管32两端分别与两连接管331连通；所述的两连接管331在同样水平高度位置设置有若干个内置密封隔板332，两连接管331通过若干个内置密封隔板332分隔成若干换热管程。两相工质通过位于换热管32两端的干度调节联箱33进行干度调节后进入后续管程进行高效换热。

进一步地讲，连接管331的侧部还设置有干度调节装置333，干度调节装置333为凸半圆套管、且设置有若干个，若干个干度调节装置333分别与内置密封隔板332上下侧的连接管331连通，同侧相邻的两干度调节装置333凸侧之间还设置有排液连管336、且通过排液连管336连通；所述的两连接管331的出口处还分别设置有气态工质旁通口35。

进一步地讲，两连接管331中的其中一个还设置有进口31和出口34；所述的干度调节装置333包括外管3331和设置在外管3331内的内管334，内管334的凸侧还开凿有若干个内管小孔335。外管3331走冷凝液，内管334走高干度流体。

进一步地讲，干度可调式蒸发器装置5包括可调干度蒸发器52、扩压管51、调气内管54；其中，可调干度蒸发器52的出口525与扩压管51的进口连通，扩压管51的出口与调气内管54连通。

进一步地讲，可调干度蒸发器52包括高干度换热管523、低干度调节换热管524、联箱522；其中，联箱522设置有两个，高干度换热管523、低干度调节换热管524的两端分别与两联箱522连通。

进一步地讲，调气内管54沿轴向开设有若干个调气内管小孔541，调气内管54平行插设在低干度调节换热管524上、且形成套管结构。

优选地，调气内管54的调气内管小孔541密集度和总开孔面积依低干度调节换热管524工质流向递减。

进一步地讲，联箱522上设置有配对式无孔隔板531和开孔隔板532；其中，无孔隔板531和开孔隔板532配对式设置在同在一个高干度换热管523、低干度调节换热管524的进口处；所述的无孔隔板531位于开孔隔板532上方，开孔隔板532的开孔上还设置有导流管533。

进一步地讲，低干度调节换热管524的进口插设在联箱522上、且其插设长度大于联箱522的2/3直径。

进一步地讲，扩压管51排出的增压工质，部分通过调气内管54对蒸发过程的干度进行调节，部分作为引射流体进入喷射器8，其余进入初级压缩机1。

下面详细阐述本带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统的工作原理：

气态工质从系统的初级压缩机1排出，经过中间混合冷却后进入二级压缩机2，随后从干度可调式冷凝器装置3的进口31进入冷凝器换热管32换热，在一个管程换热后，两相工质进入干度调节联箱33，随后进入干度调节装置333的内管334进行气液分离干度调节，液态工质在离心力的作用下，通过内管334凸侧管壁的内管小孔335将液相工质排到外管3331，随后气态工质继续进入后续管程进行高效冷凝，而外管3331中的液相工质通过排液连管336不断排入后续干度调节装置333的外管3331中。后续管程不断重复上述过程，直到最后一个管程，外管3331的液相工质与换热管32中的工质进行混合，然后从冷凝器的出口管34排出，工质在冷凝器中维持高干度的高效换热。冷凝后的工质经过节流阀4节流后，进入干度可调式蒸发器装置5。

工质经过节流阀4后从可调干度蒸发器52的入口521进入联箱522，随后经过开孔隔板532进行高、低干度分离，高干度流体进入高干度换热管523换热，低干度流体进入低干度换热管524换热；换热后的工质从可调干度蒸发器52的出口525排出，并进入扩压管51进行增压至压力高于可调干度蒸发器52的入口521压力，随后增压后的部分过热气态工质进入调气内管54，并通过管壁开凿的调气内管小孔541进入低干度换热管524中，调节使得低干度换热管524的工质干度至高干度换热流态，强化蒸发换热效率；随后剩余的部分增压后的气态工质则作为喷射模块的引射流体，最后剩余的增压后的气态工质继续从输送管排走，进入压缩机1继续制冷循环过程。

喷射模块的喷射流体从干度可调式冷凝器装置3的气态工质旁通口35抽取部分饱和气态工质，通过电子阀6控制流量，进入气液分离器Ⅰ7进行气液分离，随后进入喷射器8，此时，从干度可调式蒸发器装置5的扩压管51排出的部分增压后的气态工质被抽取作为引射流体，与喷射流体混合后，进入气液分离器Ⅱ9进行气液分离，最后低温的气态工质与压初级缩机1的高温排气混合并冷却后，进入二级压缩机2继续压缩；而气液分离器Ⅰ7和气液分离器Ⅱ9的液相工质，排至节流阀4的进口与系统主循环工质混合进行节流。

图4为本带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统压焓图，其中主制冷循环过程为：1→2→3→4→5→6→7→1循环；其喷射器工作工质与初级压缩机1排气混合后温升过程为：(4’→O+1→O)→3；初级压缩机1排气降温过程为：2→3。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

同时，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

而且，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

Claims (10)

1.一种带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，包括制冷主循环和喷射模块，其特征在于：制冷主循环包括进出口依次连通的初级压缩机(1)、二级压缩机(2)、干度可调式冷凝器装置(3)、节流阀(4)、干度可调式蒸发器装置(5)；所述的喷射模块包括电子阀(6)、气液分离器Ⅰ(7)、喷射器(8)和气液分离器Ⅱ(9)，其中，电子阀(6)的进口与干度可调式冷凝器装置(3)的出口连通，电子阀(6)的出口与气液分离器Ⅰ(7)的进口连通，气液分离器Ⅰ(7)的出口分别与干度可调式冷凝器装置(3)的出口、节流阀(4)的进口、喷射器(8)的其中一个进口连通，喷射器(8)的另一个进口分别与干度可调式蒸发器装置(5)的出口、初级压缩机(1)的进口连通，喷射器(8)的出口与气液分离器Ⅱ(9)的进口连通，气液分离器Ⅱ(9)的出口分别与气液分离器Ⅰ(7)的出口、干度可调式冷凝器装置(3)的出口、节流阀(4)的进口、初级压缩机(1)的出口、二级压缩机(2)的进口连通。

2.根据权利要求1所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述干度可调式冷凝器装置(3)包括换热管(32)和干度调节联箱(33)；其中，干度调节联箱(33)设置有两个，两干度调节联箱(33)上分别设置有连接管(331)，换热管(32)两端分别与两连接管(331)连通；所述的两连接管(331)在同样水平高度位置设置有若干个内置密封隔板(332)，两连接管(331)通过若干个内置密封隔板(332)分隔成若干换热管程。

3.根据权利要求2所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述连接管(331)的侧部还设置有干度调节装置(333)，干度调节装置(333)为凸半圆套管、且设置有若干个，若干个干度调节装置(333)分别与内置密封隔板(332)上下侧的连接管(331)连通，同侧相邻的两干度调节装置(333)凸侧之间还设置有排液连管(336)、且通过排液连管(336)连通；所述的两连接管(331)的出口处还分别设置有气态工质旁通口(35)。

4.根据权利要求3所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述两连接管(331)中的其中一个还设置有进口(31)和出口(34)；所述的干度调节装置(333)包括外管(3331)和设置在外管(3331)内的内管(334)，内管(334)的凸侧还开凿有若干个内管小孔(335)。

5.根据权利要求4所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述干度可调式蒸发器装置(5)包括可调干度蒸发器(52)、扩压管(51)、调气内管(54)；其中，可调干度蒸发器(52)的出口(525)与扩压管(51)的进口连通，扩压管(51)的出口与调气内管(54)连通。

6.根据权利要求5所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述可调干度蒸发器(52)包括高干度换热管(523)、低干度调节换热管(524)、联箱(522)；其中，联箱(522)设置有两个，高干度换热管(523)、低干度调节换热管(524)的两端分别与两联箱(522)连通。

7.根据权利要求6所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述调气内管(54)沿轴向开设有若干个调气内管小孔(541)，调气内管(54)平行插设在低干度调节换热管(524)上、且形成套管结构。

8.根据权利要求7所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述联箱(522)上设置有配对式无孔隔板(531)和开孔隔板(532)；其中，无孔隔板(531)和开孔隔板(532)配对式设置在同在一个高干度换热管(523)、低干度调节换热管(524)的进口处；所述的无孔隔板(531)位于开孔隔板(532)上方，开孔隔板(532)的开孔上还设置有导流管(533)。

9.根据权利要求7所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述低干度调节换热管(524)的进口插设在联箱(522)上、且其插设长度大于联箱(522)的2/3直径。

10.根据权利要求5所述带喷射器的双级压缩可调干度制冷系统，其特征在于：所述扩压管(51)排出的增压工质，部分通过调气内管(54)对蒸发过程的干度进行调节，部分作为引射流体进入喷射器(8)，其余进入初级压缩机(1)。