CN110285511B - 一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组及降温除湿梯级处理方法 - Google Patents

一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组及降温除湿梯级处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组及降温除湿梯级处理方法，属于空调技术领域。本发明直接膨胀式空调机组包括空调箱、贮液罐、过滤器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、高温蒸发器、低温蒸发器、喷射器、气液分离器、压缩机、油分离器和冷凝器。本发明通过两个膨胀阀分别节流到不同的蒸发压力，制取高、低温冷量，在空调箱中空气的显热与潜热分段梯级处理，从而显著减小制冷剂与空气的传热温差不可逆损失。同时利用喷射引射器利用高温蒸发器出口的压力较高的蒸汽引射低温蒸发器出口的低压蒸汽，能显著提高压缩机的入口压力，减少压缩机的耗功，最终实现系统的节能。

Description

一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组及降温除湿 梯级处理方法
技术领域
本发明涉及一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组及降温除湿梯级处理方法，属于空调技术领域。
背景技术
随着我国经济水平和生活质量的快速提高，在很多地区或场所空调已经广泛普及以提供人们较为舒适的工作和生活环境。目前大部分直接膨胀式空调机组(屋顶机组)都采用单一蒸发器对空气进行处理，为了满足除湿需要，均需将空气处理到温蒂较低的机器露点送风状态，故要求蒸发器内制冷剂的蒸发温度较低，导致在空气与蒸发器传热过程中传热温差较大，产生较大的不可逆损失，与此同时由于蒸发温度较低，压缩机的压比较大，导致制冷压缩过程的功耗普遍较高。为此，国内外众多学者提出了许多温湿度独立控制的空调制冷系统，比如采用LiCl、CaCl2、LiBr等盐溶液或硅胶等固体吸附剂除湿，采用15-20℃高温冷冻水负担空调房间的显热负荷，实践证明能显著降低系统能耗，但会造成系统复杂，设备庞大、占地面积较大，吸湿溶液或固体吸湿剂的再生过程需要耗费较高品位的热能，且对设备及管路存在不同程度的腐蚀作用，故其运用在许多工业与民用建筑中受到很大的限制。鉴于此，国际上有研究者提出了采用双冷源冷却盘管来实现空调房间的温湿度独立控制，主要是通过在组合式空调箱中依次设置使用15-20℃的高温冷冻水的高温冷盘管及使用5-10℃低温冷冻水的低温冷盘管，降低空气处理过程中的温差传热不可逆损失。在无自然冷源可资利用的场合，高低温冷冻水基本上均由冷水机组产生。
近年来，有研究者提出采用带中间补汽增焓的螺杆式、涡旋式压缩机实现一套冷水机组同时产生高低温冷冻水。在这种补汽增焓准双级压缩式制冷系统中，从低温冷水蒸发器来的低压制冷剂蒸汽进入压缩机入口，从高温冷水蒸发器来的高压蒸汽进入补汽口。经初步研究该技术也具有显著节能优势，但同时也存在如下缺点：①需要带中间补汽口的螺杆式或涡旋式压缩机，设备费用增加；②在实际运行中，在偏离设计工况下，两蒸发器中负荷分配调节不够灵活，性能下降较快；③在对原有单蒸发器空调系统进行改造时，必须更换带补汽口的螺杆式或涡旋式压缩机，改造难度加大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组及降温除湿梯级处理方法，本发明在使用不带补汽口的常用空调压缩机的情况下，在高低温蒸发器出口制冷剂回气管路上加设喷射器，利用高压制冷剂蒸汽引射低压制冷剂蒸汽，从而提高进入压缩机混合回气的压力，降低制冷压缩的功耗，达到节能目的，同时节省了设备造价，还使系统在偏离设计工况下的运行灵活性及动态性能的稳定性得到显著提高。
本发明显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组的显著特点是：①采用高温蒸发器与低温蒸发器分段处理湿空气中的显热和潜热，实现空气的降温除湿梯级处理，减小空气处理过程中制冷剂与空气的传热温差不可逆损失；②采用喷射器，利用高温蒸发器产生的高压制冷剂蒸汽引射低温蒸发器产生的低压制冷剂蒸汽，从而提高进入压缩机混合回气的压力，降低制冷压缩的功耗，达到节能目的。
一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，包括空调箱、贮液罐1、过滤器3、第一膨胀阀4、第二膨胀阀5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、喷射器8、气液分离器9、压缩机10、油分离器11、冷凝器12，空调箱内从进风口至出风口依次设置有高温蒸发器6、低温蒸发器7和送风机13，高温蒸发器6与空调箱的进风口之间形成新回风混合腔体，高温蒸发器 6与低温蒸发器7之间形成气体缓冲腔体，贮液罐1的出液口通过工质管道Ⅰ与过滤器3的进液口连通，过滤器3的出口通过工质管道Ⅱ与高温蒸发器6的进口连通，工质管道Ⅱ上设置有第一膨胀阀4，过滤器3的出口通过工质管道Ⅲ与低压蒸发器7的进口连通，工质管道Ⅲ上设置有第二膨胀阀5，高温蒸发器6的出口通过工质管道Ⅳ与喷射器8喷嘴进口，低温蒸发器7的出口通过工质管道Ⅴ与喷射器8的吸入室连通，喷射器8扩压段出口通过工质管道Ⅵ与气液分离器9的进口连接，气液分离器9顶端的蒸汽出口通过工质管道Ⅶ与压缩机10进口连通，压缩机10的排气出口通过工质管道Ⅷ与油分离器11的进口连通，油分离器11的出口通过工质管道Ⅸ与冷凝器12上部的蒸汽进口连通，冷凝器12底部的凝结液出口通过工质管道Ⅹ与贮液罐1的进口连通。
所述工质管道Ⅰ上设置有电磁阀2。
所述循环工质(制冷剂)为氢氟烃和/或CO2；氢氟烃和/或CO2具有零ODP、低GWP、无毒、不易燃、化学稳定性高的特点。
所述压缩机为活塞式、涡旋式、螺杆式或滚动转子式压缩机。
所述新回风混合腔体的末端设置有过滤网。
新回风混合腔体、高温蒸发器6、气体缓冲腔体、低温蒸发器7和送风机13形成直接膨胀式空调机组的空气处理系统；
空调机组内按空气流向依次设置高温蒸发器与低温蒸发器，混合空气先经过高温蒸发器进行等湿冷却、除去显热负荷，而后再经低温蒸发器除湿冷却处理至所需的机器露点送风状态。
贮液罐1、过滤器3、第一膨胀阀4、第二膨胀阀5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、喷射器8、气液分离器9、压缩机10、油分离器11、冷凝器12形成直接膨胀式空调机组的制冷系统；
所述制冷系统通过两个膨胀阀分别进入调节高、低温蒸发器的制冷剂流量，从而现实高低温制冷量的调节，满足空调房间热湿负荷变化的需要。
高温蒸发器出口压力较高的制冷剂蒸汽作为工作流体进入喷射器，实现对低温蒸发器出口压力较低的制冷剂蒸汽的引射及压缩增压，提高制冷压缩机进口压力，从而降低压缩功耗。
一种降温除湿梯级处理方法，采用显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，具体步骤如下：
(1)室外新空气与室内回风进入空调箱的新回风混合腔体中混合形成混合气，混合气经过滤网过滤，再经高温蒸发器除去显热负荷以实现等湿降温，降温后的混合气进入气体缓冲腔体中缓冲降速，再经低温蒸发器降温至露点状态除去潜热负荷以实现除湿得到降温除湿的空气，降温除湿的空气经送风机送入室内；
(2)贮液罐的循环工质通过工质管道Ⅰ进入过滤器中过滤除去杂质，经电磁阀分别进入第一膨胀阀和第二膨胀阀进行等焓降压至低温低压的两相状态得到两相制冷剂流体Ⅰ和两相制冷剂流体Ⅱ，第一膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅰ，第二膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅱ，制冷剂流体Ⅰ的温度高于的制冷剂流体Ⅱ的温度，制冷剂流体Ⅰ进入高温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，高温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅰ吸收管外空气的显热，然后气化为饱和蒸汽Ⅰ；制冷剂流体Ⅱ进入低温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，低温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅱ吸收管外空气的潜热，然后气化为饱和蒸汽Ⅱ；饱和蒸汽Ⅰ的压力高于饱和蒸汽Ⅱ的压力；
(3)饱和蒸汽Ⅱ通过工质管道Ⅴ进入喷射器的吸入室内，饱和蒸汽Ⅰ通过工质管道Ⅳ进入喷射器喷嘴进行加速减压，在喷射器混合室入口前形成低压区域，引射喷射器的吸入室内的饱和蒸汽Ⅱ，饱和蒸汽Ⅱ与饱和蒸汽Ⅰ在喷射器的等截面圆柱形混合室内等压混合形成混合蒸汽，再通过喷射器扩压段增压排出；
(4)喷射器扩压段增压排出的制冷剂通过工质管道Ⅵ进入气液分离器中气液分离，制冷剂气体通过工质管道Ⅶ进入压缩机增压得到高压过热蒸汽，高压过热蒸汽通过工质管道Ⅷ进入油分离器中除油，然后再通过工质管道Ⅸ进入冷凝器等压冷却为液体制冷剂，液体制冷剂经工质管道Ⅹ进入贮液罐，形成制冷剂工质的循环。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在空气处理流程上采用两个串联的蒸发温度不同的蒸发器，依次对空气进行等湿降温与降湿，对比常规单蒸发器、单一蒸发温度的直接膨胀式空调机组，通过对空气热湿负荷的梯级处理可以减少温差传热不可逆损失；
(2)本发明在制冷系统流程上采用喷射器实现高温蒸汽对低温蒸汽的引射，提高了压缩机进口压力，对比采用常规单蒸发器、单一蒸发温度的直接膨胀式空调机组，减少了压缩机的功耗；对比采用中间补汽螺杆、涡旋式压缩机的补汽增焓式准双级压缩，本系统可采用活塞、涡旋、螺杆、滚动转子式多种常规压缩机，系统造价降低，且系统对负荷变化的适应能力强，对自控的要求简单；
(3)本发明采用了双膨胀阀调节进入高温蒸发器与低温蒸发器的制冷剂质量流量，从而在热负荷变化的情况下通过调节制冷剂的质量流量实现温湿度的独立控制，从而达到对空气降温除湿的梯级处理。
附图说明
图1为显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组的结构示意图；
图中，1-贮液罐、2-电磁阀、3-过滤器、4-第一膨胀阀、5-第二膨胀阀、6-高温蒸发器、 7-低温蒸发器、8-喷射器、9-气液分离器、10-压缩机、11-油分离器、12-冷凝器、13-送风机；
图2为显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组各部件计算流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
本发明各部件计算模型如下
(1)蒸发器
系统的热负荷为Qtotal，显热负荷占总热负荷的为x，则高温蒸发器的制冷量为式1
Qtotal·x＝mevap1(hevap1out-hcondout)……………(1)
低温蒸发器的制冷量为式2
Qtotal·(1-x)＝mevap2(hevap2out-hcondout)………………………(2)
(2)喷射引射器
高温饱和蒸汽从缩放喷嘴进口到等压混合室入口的过程见式3
Figure RE-GDA0002149693750000041
低温饱和蒸汽从吸入室到等压混合室入口的过程见式4
Figure RE-GDA0002149693750000051
混合室内两股流体混合满足动量守恒方程式5和能量守恒方程式6
mevap1cg1+mevap2cy1＝(mevap1+mevap2)cm1………………………(5)
Figure RE-GDA0002149693750000052
若混合完全后混合流体的速度大于当地音速，则在扩压段入口前需产生激波使速度变为亚音速，其激波过程满足式7-9
ρm1vm1＝ρm2vm2…………………………………(7)
Figure RE-GDA0002149693750000053
Figure RE-GDA0002149693750000054
在喷射器扩压段有式10
Figure RE-GDA0002149693750000055
(3)压缩机
压缩机的耗功量为式11
Wt＝(mevap1+mevap2)(hcompout-hcompin)………………………(11)
其中
hcompout＝hcompin+(hcompouts-hcompin)/ηt……………………(12)
Figure RE-GDA0002149693750000056
系统的能效比COP计算式为式14
Figure RE-GDA0002149693750000061
计算流程如图2所示。
实施例1：如图1所示，一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，包括空调箱、贮液罐1、过滤器3、第一膨胀阀4、第二膨胀阀5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、喷射器8、气液分离器9、压缩机10、油分离器11、冷凝器12，空调箱内从进风口至出风口依次设置有高温蒸发器6、低温蒸发器7和送风机13，高温蒸发器6与空调箱的进风口之间形成新回风混合腔体，高温蒸发器6与低温蒸发器7之间形成气体缓冲腔体，贮液罐1的出液口通过工质管道Ⅰ与过滤器3的进液口连通，过滤器3的出口通过工质管道Ⅱ与高温蒸发器6的进口连通，工质管道Ⅱ上设置有第一膨胀阀4，过滤器3的出口通过工质管道Ⅲ与低压蒸发器7的进口连通，工质管道Ⅲ上设置有第二膨胀阀5，高温蒸发器6的出口通过工质管道Ⅳ与喷射器8 喷嘴进口，低温蒸发器7的出口通过工质管道Ⅴ与喷射器8的吸入室连通，喷射器8扩压段出口通过工质管道Ⅵ与气液分离器9的进口连接，气液分离器9顶端的蒸汽出口通过工质管道Ⅶ与压缩机10进口连通，压缩机10的排气出口通过工质管道Ⅷ与油分离器11的进口连通，油分离器11的出口通过工质管道Ⅸ与冷凝器12上部的蒸汽进口连通，冷凝器12底部的凝结液出口通过工质管道Ⅹ与贮液罐1的进口连通；
所述工质管道Ⅰ上设置有电磁阀2；
所述新回风混合腔体的末端设置有过滤网；
一种降温除湿梯级处理方法，采用显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，具体步骤如下：
(1)室外新空气与室内回风进入空调箱的新回风混合腔体中混合形成混合气，混合气经过滤网过滤，再经高温蒸发器除去显热负荷以实现等湿降温，降温后的混合气进入气体缓冲腔体中缓冲降速，再经低温蒸发器降温至露点状态除去潜热负荷以实现除湿得到降温除湿的空气，降温除湿的空气经送风机送入室内；
(2)贮液罐的循环工质通过工质管道Ⅰ进入过滤器中过滤除去杂质，经电磁阀分别进入第一膨胀阀和第二膨胀阀进行等焓降压至低温低压的两相状态得到两相制冷剂流体Ⅰ和两相制冷剂流体Ⅱ，第一膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅰ，第二膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅱ，制冷剂流体Ⅰ的温度高于的制冷剂流体Ⅱ的温度，制冷剂流体Ⅰ进入高温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，高温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅰ吸收管外空气的显热，然后气化为饱和蒸汽Ⅰ；制冷剂流体Ⅱ进入低温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，低温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅱ吸收管外空气的潜热，然后气化为饱和蒸汽Ⅱ；饱和蒸汽Ⅰ的压力高于饱和蒸汽Ⅱ的压力；
(3)饱和蒸汽Ⅱ通过工质管道Ⅴ进入喷射器的吸入室内，饱和蒸汽Ⅰ通过工质管道Ⅳ进入喷射器喷嘴进行加速减压，在喷射器混合室入口前形成低压区域，引射喷射器的吸入室内的饱和蒸汽Ⅱ，饱和蒸汽Ⅱ与饱和蒸汽Ⅰ在喷射器的等截面圆柱形混合室内等压混合形成混合蒸汽，再通过喷射器扩压段增压排出；
(4)喷射器扩压段增压排出的制冷剂通过工质管道Ⅵ进入气液分离器中气液分离，制冷剂气体通过工质管道Ⅶ进入压缩机增压得到高压过热蒸汽，高压过热蒸汽通过工质管道Ⅷ进入油分离器中除油，然后再通过工质管道Ⅸ进入冷凝器等压冷却为液体制冷剂，液体制冷剂经工质管道Ⅹ进入贮液罐，形成制冷剂工质的循环。
实施例2：如图1所示，一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，包括空调箱、贮液罐1、过滤器3、第一膨胀阀4、第二膨胀阀5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、喷射器8、气液分离器9、压缩机10、油分离器11、冷凝器12，空调箱内从进风口至出风口依次设置有高温蒸发器6、低温蒸发器7和送风机13，高温蒸发器6与空调箱的进风口之间形成新回风混合腔体，高温蒸发器6与低温蒸发器7之间形成气体缓冲腔体，贮液罐1的出液口通过工质管道Ⅰ与过滤器3的进液口连通，过滤器3的出口通过工质管道Ⅱ与高温蒸发器6的进口连通，工质管道Ⅱ上设置有第一膨胀阀4，过滤器3的出口通过工质管道Ⅲ与低压蒸发器7的进口连通，工质管道Ⅲ上设置有第二膨胀阀5，高温蒸发器6的出口通过工质管道Ⅳ与喷射器8 喷嘴进口，低温蒸发器7的出口通过工质管道Ⅴ与喷射器8的吸入室连通，喷射器8扩压段出口通过工质管道Ⅵ与气液分离器9的进口连接，气液分离器9顶端的蒸汽出口通过工质管道Ⅶ与压缩机10进口连通，压缩机10的排气出口通过工质管道Ⅷ与油分离器11的进口连通，油分离器11的出口通过工质管道Ⅸ与冷凝器12上部的蒸汽进口连通，冷凝器12底部的凝结液出口通过工质管道Ⅹ与贮液罐1的进口连通；
所述工质管道Ⅰ上设置有电磁阀2；
所述循环工质(制冷剂)为氢氟烃R227ea；
所述压缩机为活塞式压缩机；
所述新回风混合腔体的末端设置有过滤网；
压缩机排气的冷凝可采用风冷排热方式；
新回风混合腔体、高温蒸发器6、气体缓冲腔体、低温蒸发器7和送风机13形成直接膨胀式空调机组的空气处理系统；
贮液罐1、过滤器3、第一膨胀阀4、第二膨胀阀5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、喷射器8、气液分离器9、压缩机10、油分离器11、冷凝器12形成直接膨胀式空调机组的制冷系统；
一种降温除湿梯级处理方法，采用显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，具体步骤如下：
(1)室外新空气与室内回风进入空调箱的新回风混合腔体中混合形成混合气，混合气经过滤网过滤，再经高温蒸发器除去显热负荷以实现等湿降温，降温后的混合气进入气体缓冲腔体中缓冲降速，再经低温蒸发器降温至露点状态除去潜热负荷以实现除湿得到降温除湿的空气，降温除湿的空气经送风机送入室内；
(2)贮液罐的循环工质通过工质管道Ⅰ进入过滤器中过滤除去杂质，经电磁阀分别进入第一膨胀阀和第二膨胀阀进行等焓降压至低温低压的两相状态得到两相制冷剂流体Ⅰ和两相制冷剂流体Ⅱ，第一膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅰ，第二膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅱ，制冷剂流体Ⅰ的温度高于的制冷剂流体Ⅱ的温度，制冷剂流体Ⅰ进入高温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，高温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅰ吸收管外空气的显热，然后气化为饱和蒸汽Ⅰ；制冷剂流体Ⅱ进入低温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，低温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅱ吸收管外空气的潜热，然后气化为饱和蒸汽Ⅱ；饱和蒸汽Ⅰ的压力高于饱和蒸汽Ⅱ的压力；
(3)饱和蒸汽Ⅱ通过工质管道Ⅴ进入喷射器的吸入室内，饱和蒸汽Ⅰ通过工质管道Ⅳ进入喷射器喷嘴进行加速减压，在喷射器混合室入口前形成低压区域，引射喷射器的吸入室内的饱和蒸汽Ⅱ，饱和蒸汽Ⅱ与饱和蒸汽Ⅰ在喷射器的等截面圆柱形混合室内等压混合形成混合蒸汽，再通过喷射器扩压段增压排出；
(4)喷射器扩压段增压排出的制冷剂通过工质管道Ⅵ进入气液分离器中气液分离，制冷剂气体通过工质管道Ⅶ进入压缩机增压得到高压过热蒸汽，高压过热蒸汽通过工质管道Ⅷ进入油分离器中除油，然后再通过工质管道Ⅸ进入冷凝器等压冷却为液体制冷剂，液体制冷剂经工质管道Ⅹ进入贮液罐，形成制冷剂工质的循环；
本实施例中，系统的总热负荷为12kW，显热负荷与潜热负荷比为0.5：0.5，制冷剂采用 R134a,冷凝温度为40℃，高压蒸发器的蒸发温度为15℃，压力为0.488MPa，质量流量为 0.0398kg/s，低压蒸发器的蒸发温度为5℃，压力为0.3497MPa，质量流量为0.0413kg/s，喷射器的出口压力即压缩机的进口压力为0.4117MPa,压缩机出口压力为1.0166MPa,压缩机等熵效率为80％，机械效率为80％，压缩机耗功为2.377kW,空调系统的COP为5.05，比常规单蒸发温度制冷系统的COP高0.58，压缩机节省耗功13.3％。
实施例3：如图1所示，一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，包括空调箱、贮液罐1、过滤器3、第一膨胀阀4、第二膨胀阀5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、喷射器8、气液分离器9、压缩机10、油分离器11、冷凝器12，空调箱内从进风口至出风口依次设置有高温蒸发器6、低温蒸发器7和送风机13，高温蒸发器6与空调箱的进风口之间形成新回风混合腔体，高温蒸发器6与低温蒸发器7之间形成气体缓冲腔体，贮液罐1的出液口通过工质管道Ⅰ与过滤器3的进液口连通，过滤器3的出口通过工质管道Ⅱ与高温蒸发器6的进口连通，工质管道Ⅱ上设置有第一膨胀阀4，过滤器3的出口通过工质管道Ⅲ与低压蒸发器7的进口连通，工质管道Ⅲ上设置有第二膨胀阀5，高温蒸发器6的出口通过工质管道Ⅳ与喷射器8 喷嘴进口，低温蒸发器7的出口通过工质管道Ⅴ与喷射器8的吸入室连通，喷射器8扩压段出口通过工质管道Ⅵ与气液分离器9的进口连接，气液分离器9顶端的蒸汽出口通过工质管道Ⅶ与压缩机10进口连通，压缩机10的排气出口通过工质管道Ⅷ与油分离器11的进口连通，油分离器11的出口通过工质管道Ⅸ与冷凝器12上部的蒸汽进口连通，冷凝器12底部的凝结液出口通过工质管道Ⅹ与贮液罐1的进口连通；
所述工质管道Ⅰ上设置有电磁阀2；
所述循环工质(制冷剂)为CO2；
所述压缩机为活塞式压缩机；
所述新回风混合腔体的末端设置有过滤网；
压缩机排气的冷凝可采用风冷排热方式；
新回风混合腔体、高温蒸发器6、气体缓冲腔体、低温蒸发器7和送风机13形成直接膨胀式空调机组的空气处理系统；
贮液罐1、过滤器3、第一膨胀阀4、第二膨胀阀5、高温蒸发器6、低温蒸发器7、喷射器8、气液分离器9、压缩机10、油分离器11、冷凝器12形成直接膨胀式空调机组的制冷系统；
一种降温除湿梯级处理方法，采用显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，具体步骤如下：
(1)室外新空气与室内回风进入空调箱的新回风混合腔体中混合形成混合气，混合气经过滤网过滤，再经高温蒸发器除去显热负荷以实现等湿降温，降温后的混合气进入气体缓冲腔体中缓冲降速，再经低温蒸发器降温至露点状态除去潜热负荷以实现除湿得到降温除湿的空气，降温除湿的空气经送风机送入室内；
(2)贮液罐的循环工质通过工质管道Ⅰ进入过滤器中过滤除去杂质，经电磁阀分别进入第一膨胀阀和第二膨胀阀进行等焓降压至低温低压的两相状态得到两相制冷剂流体Ⅰ和两相制冷剂流体Ⅱ，第一膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅰ，第二膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅱ，制冷剂流体Ⅰ的温度高于的制冷剂流体Ⅱ的温度，制冷剂流体Ⅰ进入高温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，高温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅰ吸收管外空气的显热，然后气化为饱和蒸汽Ⅰ；制冷剂流体Ⅱ进入低温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，低温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅱ吸收管外空气的潜热，然后气化为饱和蒸汽Ⅱ；饱和蒸汽Ⅰ的压力高于饱和蒸汽Ⅱ的压力；
(3)饱和蒸汽Ⅱ通过工质管道Ⅴ进入喷射器的吸入室内，饱和蒸汽Ⅰ通过工质管道Ⅳ进入喷射器喷嘴进行加速减压，在喷射器混合室入口前形成低压区域，引射喷射器的吸入室内的饱和蒸汽Ⅱ，饱和蒸汽Ⅱ与饱和蒸汽Ⅰ在喷射器的等截面圆柱形混合室内等压混合形成混合蒸汽，再通过喷射器扩压段增压排出；
(4)喷射器扩压段增压排出的制冷剂通过工质管道Ⅵ进入气液分离器中气液分离，制冷剂气体通过工质管道Ⅶ进入压缩机增压得到高压过热蒸汽，高压过热蒸汽通过工质管道Ⅷ进入油分离器中除油，然后再通过工质管道Ⅸ进入冷凝器等压冷却为液体制冷剂，液体制冷剂经工质管道Ⅹ进入贮液罐，形成制冷剂工质的循环；
本实施例中，系统的总热负荷为12kW，显热负荷与潜热负荷比为0.6：0.4，制冷剂采用 CO2,冷凝温度为30℃，过热度为2℃，高压蒸发器的蒸发温度为10℃，压力为0.45MPa，质量流量为0.0513kg/s，低压蒸发器的蒸发温度为0℃，压力为0.348MPa，质量流量为0.0324kg/s，喷射器的出口压力即压缩机的进口压力为0.3924MPa,压缩机出口压力为0.7214MPa,压缩机等熵效率为85％，机械效率为80％，压缩机耗功为2.72kW,空调系统的COP为4.406，比常规单蒸发温度制冷系统的COP高0.829，压缩机节省耗功18.92％。

Claims (6)

1.一种显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，其特征在于：包括空调箱、贮液罐（1）、过滤器（3）、第一膨胀阀（4）、第二膨胀阀（5）、高温蒸发器（6）、低温蒸发器（7）、喷射器（8）、气液分离器（9）、压缩机（10）、油分离器（11）、冷凝器（12），空调箱内从进风口至出风口依次设置有高温蒸发器（6）、低温蒸发器（7）和送风机（13），高温蒸发器（6）与空调箱的进风口之间形成新回风混合腔体，高温蒸发器（6）与低温蒸发器（7）之间形成气体缓冲腔体，贮液罐（1）的出液口通过工质管道Ⅰ与过滤器（3）的进液口连通，过滤器（3）的出口通过工质管道Ⅱ与高温蒸发器（6）的进口连通，工质管道Ⅱ上设置有第一膨胀阀（4），过滤器（3）的出口通过工质管道Ⅲ与低压蒸发器（7）的进口连通，工质管道Ⅲ上设置有第二膨胀阀（5），高温蒸发器（6）的出口通过工质管道Ⅳ与喷射器（8）喷嘴进口，低温蒸发器（7）的出口通过工质管道Ⅴ与喷射器（8）的吸入室连通，喷射器（8）扩压段出口通过工质管道Ⅵ与气液分离器（9）的进口连接，气液分离器（9）顶端的蒸汽出口通过工质管道Ⅶ与压缩机（10）进口连通，压缩机（10）的排气出口通过工质管道Ⅷ与油分离器（11）的进口连通，油分离器（11）的出口通过工质管道Ⅸ与冷凝器（12）上部的蒸汽进口连通，冷凝器（12）底部的凝结液出口通过工质管道Ⅹ与贮液罐（1）的进口连通。
2.根据权利要求1所述显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，其特征在于：工质管道Ⅰ上设置有电磁阀（2）。
3.根据权利要求1所述显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，其特征在于：循环工质为氢氟烃和/或CO2。
4.根据权利要求1所述显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，其特征在于：压缩机为活塞式、涡旋式、螺杆式或滚动转子式压缩机。
5.根据权利要求1所述显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，其特征在于：新回风混合腔体的末端设置有过滤网。
6.一种降温除湿梯级处理方法，其特征在于，采用显热与潜热分段处理的直接膨胀式空调机组，具体步骤如下：
（1）室外新空气与室内回风进入空调箱的新回风混合腔体中混合形成混合气，混合气经过滤网过滤，再经高温蒸发器除去显热负荷以实现等湿降温，降温后的混合气进入气体缓冲腔体中缓冲降速，再经低温蒸发器降温至露点状态除去潜热负荷以实现除湿得到降温除湿的空气，降温除湿的空气经送风机送入室内；
（2）贮液罐的循环工质通过工质管道Ⅰ进入过滤器中过滤除去杂质，经电磁阀分别进入第一膨胀阀和第二膨胀阀进行等焓降压至低温低压的两相状态得到两相制冷剂流体Ⅰ和两相制冷剂流体Ⅱ，第一膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅰ，第二膨胀阀内循环工质为制冷剂流体Ⅱ，制冷剂流体Ⅰ的温度高于的制冷剂流体Ⅱ的温度，制冷剂流体Ⅰ进入高温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，高温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅰ吸收管外空气的显热，然后气化为饱和蒸汽Ⅰ；制冷剂流体Ⅱ进入低温蒸发器对空调箱内的混合气进行等湿降温处理，低温蒸发器管内的制冷剂流体Ⅱ吸收管外空气的潜热，然后气化为饱和蒸汽Ⅱ；饱和蒸汽Ⅰ的压力高于饱和蒸汽Ⅱ的压力；
（3）饱和蒸汽Ⅱ通过工质管道Ⅴ进入喷射器的吸入室内，饱和蒸汽Ⅰ通过工质管道Ⅳ进入喷射器喷嘴进行加速减压，在喷射器混合室入口前形成低压区域，引射喷射器的吸入室内的饱和蒸汽Ⅱ，饱和蒸汽Ⅱ与饱和蒸汽Ⅰ在喷射器的等截面圆柱形混合室内等压混合形成混合蒸汽，再通过喷射器扩压段增压排出；
（4）喷射器扩压段增压排出的制冷剂通过工质管道Ⅵ进入气液分离器中气液分离，制冷剂气体通过工质管道Ⅶ进入压缩机增压得到高压过热蒸汽，高压过热蒸汽通过工质管道Ⅷ进入油分离器中除油，然后再通过工质管道Ⅸ进入冷凝器等压冷却为液体制冷剂，液体制冷剂经工质管道Ⅹ进入贮液罐，形成制冷剂工质的循环。
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