CN110398011A - 一种制冷系统 - Google Patents

Abstract

一种制冷系统，具有冷凝器、蒸发器、动力装置；蒸发器有蒸发管道、液体工质管道及气体工质管道，蒸发管道内填充有金属导热丝；冷凝器与液气分离器相接，液气分离器与第一副表冷器及一级蒸发器相接，第一副表冷器与一级蒸发器及蒸发器相接，一级蒸发器与真空汽缸相接，一级蒸发器与液体工质管道相接，真空汽缸与升压缸相接，蒸发器与升压缸相接，升压缸与冷凝器相接，真空汽缸、升压缸的活塞杆与动力装置联接。工作介质由液气分离器分离为液体和气体后，进入到一级蒸发器，液体及经过干燥的气体再进入蒸发器进行蒸发，达到制冷的目的，一级蒸发器和蒸发器排出的气体和液体由升压缸排入冷凝器后，再进入液气分离器，完成一个循环。

Description

一种制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术，具体地说是一种制冷系统。

背景技术

现有以氟利昂或四氟乙烷为工作介质的空调制冷系统主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀依次相接构成，这种制冷系统的制冷效率高、效果好，是目前广泛使用的制冷系统。目前，制冷系统中大多以四氟乙烷替代氟利昂作为工作介质，这种介质虽然克服了氟利昂的破坏臭氧层等缺点，但是，它作为制冷剂，存在以下问题：1、四氟乙烷是极为强烈的暖室气体，其对地球大气的暖室气体的作用，在它进入大气的20年内，是暖室气体二氧化碳的3300倍，以后虽然有衰减，但在随后的100年内，仍然是二氧化碳的1300倍，500年内，是400倍；2、四氟乙烷作为制冷剂，虽然没有明显的毒性，但是，用户在使用中会频繁的发生“空调不制冷”等现象，而这种情况，绝大部分是所谓的“缺氟”，即制冷剂泄漏，其实，就是跑到大气里去了；3、四氟乙烷的制造，是一个很庞大的工业群，它们在生产制造的过程中，也会有大量的有毒有害物质不可避免污染环境，甚至造成伤害。以清洁的、不产生暖室气体效应的制冷剂为工作介质可解决上述问题，但目前的制冷系统没有这方面的成功设计。所以，寻找一种使用清洁的制冷剂的制冷系统，是有利于人类的好事。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制冷系统，该制冷系统以水和空气、或水与低压环境下容易蒸发并且环保的液体（例如乙醇）的混合液体和空气为工作介质。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

一种制冷系统，具有冷凝器、蒸发器、动力装置；

蒸发器有一组并列的蒸发管道，每一蒸发管道的进口端与一液体工质管道及一气体工质管道接通，各蒸发管道的出口端共同与一排出管道接通，每一蒸发管道内填充有金属导热丝，金属导热丝充满蒸发管道，且金属导热丝与蒸发管道的内壁可靠接触，排出管道的上端为抽真空接口、下端为排液口；

冷凝器的出口与一液气分离器的进口相接，液气分离器的排气口通过冷凝干燥器与第一副表冷器的进口相接，第一副表冷器的出口与一级蒸发器的进气口及蒸发器的气体工质管道相接，一级蒸发器的出气口及蒸发器的抽真空接口通过第一单向阀与一真空汽缸的进气口相接，液气分离器的排液口通过加热器与一级蒸发器的进液口相接，一级蒸发器的排液口通过第二副表冷器与蒸发器的液体工质管道相接；真空汽缸的排液口通过第二单向阀与一升压缸的进液口相接，蒸发器的排液口通过第三单向阀与升压缸的进液口相接，升压缸的排液口通过第四单向阀与冷凝器的进口相接；真空汽缸、升压缸的活塞上分别装有第五单向阀、第六单向阀，真空汽缸、升压缸的活塞杆与动力装置联接。。

由上述方案可见，本发明提供的制冷系统以普通的水和空气为工作介质、或以含有乙醇的水和空气为工作介质的基本工作过程为：

工作介质由冷凝器输送到液气分离器中被分离为液体和气体后，气体进入冷凝干燥器干燥、经过第一副表冷器升温后进入一级蒸发器，液体经过加热器加热后，进入到一级蒸发器，液体充分蒸发后的蒸汽被真空汽缸抽出，多余液体由一级蒸发器排出，经第二副表冷器升温后进入蒸发器，另外一部分经过干燥的气体，经第一副表冷器升温后也进入蒸发器，液体进入蒸发器的各层蒸发管道进行蒸发，蒸发降温的同时，蒸发管道外表面与外部的空气或液体可以进行热交换，实现制冷的目的，一级蒸发器及蒸发器排出的气体和液体通过真空缸、升压缸进入冷凝器降温后，进入液气分离器，完成一个循环。

本发明结构结构合理、性能可靠，该系统不用氟利昂系列产品，而只是使用在低压环境下容易蒸发并且环保的液体和空气为工作介质，为保护大气环境，拒绝温室气体，实现绿色环保产品提供了可能。同时，该系统的内工作循环压力为0~1个大气压，避免了高压容器和循环，其密封性要求大幅度降低，所以其总体功耗较低，制造成本较低，技术更容易掌握。

附图说明

图1本发明一实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例中蒸发器的结构示意图；

图3为图2的A－A剖视图；

图4为图2的B向视图。

具体实施方式

以下通过具体实施例及附图对本发明作进一步说明。

参见图1

本发明提供的制冷系统，具有冷凝器24、蒸发器11，冷凝器24的出口与一液气分离器1的进口相接，液气分离器1的排气口通过冷凝干燥器5与第一副表冷器7的进口相接，第一副表冷器7的出口与一级蒸发器4的进气口及蒸发器11的气体工质管道相接，一级蒸发器4的出气口及蒸发器11的抽真空接口通过第一单向阀12与一真空汽缸16的进气口相接，液气分离器1的排液口通过加热器3与一级蒸发器4的进液口相接，一级蒸发器4的排液口通过第二副表冷器10与蒸发器11的液体工质管道相接；真空汽缸16的排液口通过第二单向阀15与一升压缸21的进液口相接，蒸发器11的排液口通过第三单向阀23与升压缸21的进液口相接，升压缸21的排液口通过第四单向阀20与冷凝器24的进口相接；真空汽缸16、升压缸21的活塞上分别装有第五单向阀13、第六单向阀22，真空汽缸16、升压缸21的活塞杆与动力装置联接。

参见图2-图4

本发明提供的蒸发器11有一组并列的蒸发管道11c，每一蒸发管道11c的进口端与一液体工质11g及一气体工质管道11k接通，各蒸发管道11c的出口端共同与一排出管道11a接通，每两只相邻的蒸发管道11c之间的空隙形成热交换通道11m，每一蒸发管道11c内填充有金属导热11d，金属导热丝11d充满蒸发管道，且金属导热丝11d与蒸发管道11c的内壁可靠接触。金属导热丝11a与蒸发11c之间能够传递热量,排出管道11a的上端为抽真空接口11b、下端为排液口11j。

本实施例中，液体工质管道11g与及气体工质管道11k并联为一体，每一蒸发管道11c的进口端与液体工质管道11g及气体工质管道11k的外表相连，液体工质管道11g上开有与各蒸发管道11c一一对应相通的排液孔11f，气体工质管道11k上开有与各蒸发管道一一对应相通的排气孔11e。

本实施例中，各蒸发管道11c的出口端共同与一排出管道11a的外壁相连，排出管道11a上开有与各蒸发管道11c一一对应相通的通孔11h。工质排出管道11a1的上端口11b为抽真空接口、下端口11j为排水口。

另外，为更好的促进液体的蒸发，蒸发管道11c内的金属导热丝11d呈无序的网状或絮状。

本蒸发器的蒸发原理如下：由制冷系统中上一级装置输送过来的干燥空气与液体工质分别由气体工质管道11k、液体工质管道11g进入蒸发管道11c，由于蒸发器内为真空状态，液体发生蒸发，但蒸发所产生的饱和蒸汽会阻止液体的持续蒸发，这时，进入到蒸发器内的干燥空气会驱动饱和蒸汽离开液体表面，使蒸发得以持续进行；蒸发管道11c内的金属导热丝11d，即增加了工质液体的蒸发面积，又能及时与蒸发器管道11c传递温度，使蒸发产生的低温及时传递到蒸发管道11c，以被人们进行热交换利用；液体和气体进入到排出管道11a后，分别由排出管道的上端及下端排出，为持续循环提供了条件。

参见图1

本实施例中，第一副表冷器7的出口与一级蒸发器4的进气口及蒸发器11的气体工质管道间分别接有第一真空度调节阀6、第二真空度调节阀9。

本实施例中，冷凝干燥器5的出气口接有第一储液器8，第一储液器8通过回收阀25及第三单向阀23与升压缸21的进液口相接。冷凝干燥器5处理气体所产生的冷凝水进入到第一储液器8中储存，定期的打开回收阀25，冷凝水即可排入升压缸21，并最终排入冷凝器24。

本实施例中，蒸发器11的排液口与第三单向阀23间接有双联阀14及第二储液器17，双联阀14与冷凝器干燥器5的出气口相接。蒸发器11内剩余的液体由下部的排水口流进第二储液器17，考虑到蒸发器11内的真空度，排出装置为一个可设定时间的给第二储液器9升压的双联阀14，间隔一定的时间，双联阀14短时间工作一次，关闭蒸发器11与第二储液器17的通道，同时打开冷凝器干燥器5向第二储液器17内导入系气体，提高其内部压力，使第二储液器17内的液体进入升压缸21，并被升压缸排入冷凝器24。

本实施例中，液气分离器1的排液口与加热器3间接有液体流量计2。

本实施例中，所述的动力装置具有电机19和曲轴18，电机19的转轴与曲轴18的前轴颈联接，真空汽缸16、升压缸21的活塞杆分别与曲轴18的一连杆轴颈联接。电机19驱动曲轴18，即可驱动真空汽缸16及升压缸21工作。

另外，本实施例中，除蒸发器11、真空汽缸16及升压缸21外，其他均为现有产品。

由图1、图2可见，本发明提供的制冷系统的具体工作过程如下。

液体工质与含有蒸汽的空气组成的混合工质由冷凝器24输送到液气分离器1里中，被分离为液体和气体后分别由液气分离器1的排气口、排液口排出；

气体进入冷凝干燥器5得到干燥，经过第一副表冷器7升温后进入一级蒸发器4，液体经过加热器3加热后，也进入到一级蒸发器4；

一级蒸发器4中，在干燥的气体和真空的共同作用下实现液体的充分蒸发后，其蒸汽由排气口被真空缸16抽出，多余液体由一级蒸发器4底部出液口排出，经第二副表冷器10升温后进入蒸发器11，另外一部分经过干燥的气体，经第一副表冷器7升温后，经第二真空度调节阀9控制，也进入蒸发器11；

蒸发器11兼有蒸发和表冷的双重作用，液体进入的各层蒸发管道11c，沿其内的金属导热丝11d和蒸发管道11c的内壁向管道的末端流动，由于是真空环境，液体实现蒸发，其蒸发的饱和蒸汽，由干燥而稀薄的空气驱动而流向末端，使蒸发能够持续进行；由于液体与金属导热丝充分接触，实现了液体表面的最大化，有利于工质的蒸发，蒸发降温的同时，其外表面与外部的空气或液体可以进行冷热交换，实现制冷的目的；蒸发后的蒸汽和工质气体，由排出管道11a的上端被真空缸16吸走，多余的液体在重力作用下由排出管道11c的下端排出，蒸发器11设置时以一定的角度倾斜布置，以保证液体的流动并到达排液口；

一级蒸发器4和蒸发器11的工质气体，均被抽入真空汽缸16，当真空汽缸16的活塞上行时，已吸入的气体可通过第五单向阀13进入活塞下部的缸体中，当活塞下行时，下部的气体被压缩排出缸体并进入升压缸21；

升压缸21的工作原理与真空汽缸相同，它使由上部进入的工质气体通过活塞上的第六单向阀22送入活塞下部，当活塞下行时对气体进行加压，使蒸汽还原成液体，同时将上部进入的液体，也送到下部，并与工质气体一道排入冷凝器24；

升压缸21排出的液体和气体，均被排入冷凝器24，降温后，进入液气分离器1，完成一个循环。

Claims (9)

1.一种制冷系统，具有冷凝器、蒸发器、动力装置，其特征在于：

蒸发器有一组并列的蒸发管道，每一蒸发管道的进口端与一液体工质管道及一气体工质管道接通，各蒸发管道的出口端共同与一排出管道接通，每一蒸发管道内填充有金属导热丝，金属导热丝充满蒸发管道，且金属导热丝与蒸发管道的内壁可靠接触，排出管道的上端为抽真空接口、下端为排液口；

冷凝器的出口与一液气分离器的进口相接，液气分离器的排气口通过冷凝干燥器与第一副表冷器的进口相接，第一副表冷器的出口与一级蒸发器的进气口及蒸发器的气体工质管道相接，一级蒸发器的出气口及蒸发器的抽真空接口通过第一单向阀与一真空汽缸的进气口相接，液气分离器的排液口通过加热器与一级蒸发器的进液口相接，一级蒸发器的排液口通过第二副表冷器与蒸发器的液体工质管道相接；真空汽缸的排液口通过第二单向阀与一升压缸的进液口相接，蒸发器的排液口通过第三单向阀与升压缸的进液口相接，升压缸的排液口通过第四单向阀与冷凝器的进口相接；真空汽缸、升压缸的活塞上分别装有第五单向阀、第六单向阀，真空汽缸、升压缸的活塞杆与动力装置联接。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：蒸发器中，液体工质管道与气体工质管道并联为一体，每一蒸发管道的进口端与液体工质管道及气体工质管道外表相连，液体工质管道上开有与各蒸发管道一一对应相通的排液孔，气体工质管道上开有与各蒸发管道一一对应相通的排气孔。

3.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：蒸发器中，各蒸发管道的出口端共同与排出管道的外壁相连，排出管道上开有与各蒸发管道一一对应相通的通孔。

4.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：蒸发器中，蒸发管道内的金属导热丝呈无序的网状或絮状。

5.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：第一副表冷器的出口与一级蒸发器的进气口及蒸发器的气体工质管间分别接有第一真空度调节阀、第二真空度调节阀。

6.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：冷凝干燥器的出气口接有第一储液器，第一储液器通过回收阀及第三单向阀与升压缸的进液口相接。

7.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：蒸发器的排液口与第三单向阀间接有双联阀及第二储液器，双联阀与冷凝器干燥器的出气口相接。

8.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：液气分离器的排液口与加热器间接有液体流量计。

9.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于：所述的动力装置具有电机和曲轴，电机的转轴与曲轴的前轴颈联接，真空汽缸、升压缸的活塞杆分别与曲轴的一连杆轴颈联接。