CN110849032A - 一种压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统 - Google Patents

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骆泽威
赵永杰
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Abstract

本发明公开了一种压气机余热驱动的压缩‑喷射制冷系统，包括蒸汽压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环，两者通过换热器耦合。该系统主要由换热器、工质泵、压气机、冷凝器、喷射器、蒸发器和节流阀组成。系统利用压缩制冷循环的压气机排气余热驱动喷射制冷循环，通过换热器将压缩制冷循环和喷射制冷循环耦合，向用户输出冷能。具有提高系统制冷量，节省系统电能消耗的特点。

Description

一种压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷系统，特别涉及一种压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统。
背景技术
蒸汽压缩制冷系统由于其制冷温度范围较大、工作可靠、技术成熟等优点，广泛地应用于制冷空调行业。在蒸汽压缩制冷循环工作过程中，压气机出口处的制冷剂蒸汽仍含有一定的低品位余热，传统的做法是通过冷凝过程，将这部分余热排放到环境中，造成了能源的浪费。
为了进一步提高蒸汽压缩制冷循环的性能，可以将蒸汽压缩制冷循环与其他形式的制冷方式耦合，形成复合式制冷系统。喷射压缩制冷循环由于可以使用低温热源驱动，结构紧凑、无运动部件、易于维护等特点，具有较好的发展前景。然而，现有的蒸汽压缩-喷射制冷复合系统中，由于工作原理所限，为了满足各自制冷循环的正常工作，系统中工质不同，存在多个功能相同的热力部件，造成了系统结构复杂，总体尺寸大，不利用在安装尺寸有特殊要求的场合应用。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种制冷效率高的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统。
技术方案：本发明提供一种压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，包括蒸汽压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环，两者通过换热器耦合。
进一步地，所述蒸汽压缩制冷循环包括压气机、换热器、第一节流阀和蒸发器，上述各组件之间管道连通。
进一步地，所述压气机出口与换热器高温侧入口连通，换热器高温侧出口与第一节流阀入口连通，第一节流阀出口与蒸发器低温侧入口连通，蒸发器低温侧出口与压气机入口连通。
进一步地，所述蒸汽喷射制冷循环包括工质泵、换热器、喷射器、冷凝器、第二节流阀和蒸发器，上述各组件之间管道连通。
进一步地，所述工质泵出口与换热器低温侧入口连通，换热器低温侧出口与喷射器的第一入口连通，喷射器的出口与冷凝器高温侧入口连通，冷凝器高温侧出口分为两个支路，一路与工质泵的入口连通，另一路与第二节流阀的入口连通，第二节流阀的出口与蒸发器低温侧入口连通，蒸发器低温侧出口的一个支路与喷射器的第二入口连通，另一路与压气机入口连通。
进一步地，所述第一节流阀出口的制冷剂温度及压力与第二节流阀出口的制冷剂的温度和压力相同。
进一步地，所述蒸汽压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环采用相同的制冷剂。
进一步地，所述系统的工作模式包括蒸汽压缩制冷循环和蒸汽压缩-喷射制冷复合循环。
有益效果：本发明通过换热器耦合，可以利用压气机出口的制冷剂蒸汽所含有的余热作为驱动喷射制冷循环的热源，使传统压缩制冷循环中排放至环境中的低品位热量得到了利用，减少了电能的消耗，同时增加了系统的制冷能力，从而提高能量的利用效率。通过合理的管路设计，蒸汽压缩制冷循环和喷射制冷循环共用蒸发器，有效地减少系统部件的数量和系统占地空间。此外，采用单一制冷剂作为复合制冷系统的工质，使系统结构更加紧凑，易于维护和管理。本发明特别适用于对结构尺寸有特殊要求的场合，例如冷藏车、冷藏集装箱、建筑制冷空调机组等。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
参考图1，本实施例的制冷效率高的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，包括蒸汽压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环，两者通过换热器1耦合。
蒸汽压缩制冷循环包括压气机2、换热器1、第一节流阀4和蒸发器3，上述各组件之间管道连通。压气机2出口与换热器1高温侧入口连通，换热器1高温侧出口与第一节流阀4入口连通，第一节流阀4出口与蒸发器3低温侧入口连通，蒸发器3低温侧出口与压气机2入口连通。蒸汽喷射制冷循环包括工质泵5、换热器1、喷射器6、冷凝器7、第二节流阀8和蒸发器3，上述各组件之间管道连通。工质泵5出口与换热器1低温侧入口连通，换热器1低温侧出口与喷射器6的第一入口连通，喷射器6的出口与冷凝器7高温侧入口连通，冷凝器7高温侧出口分为两个支路，一路与工质泵5的入口连通，另一路与第二节流阀8的入口连通，第二节流阀8的出口与蒸发器3低温侧入口连通，蒸发器3低温侧出口的一个支路与喷射器6的第二入口连通，另一路与压气机2入口连通。第一节流阀4出口的制冷剂温度及压力与第二节流阀8出口的制冷剂的温度和压力相同。蒸汽压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环采用相同的制冷剂。系统的工作模式包括蒸汽压缩制冷循环和蒸汽压缩-喷射制冷复合循环。
本发明的工作过程为：
在蒸汽压缩制冷循环中，来自蒸发器3低温侧出口的制冷剂蒸汽进入到压气机2，压气机2在外界输入电能的驱动下，压缩制冷剂蒸汽，使其温度和压力同时升高。从压气机2出来的制冷剂蒸汽进入到换热器1的高温侧，将热量传递给换热器1的低温侧流体。温度降低的制冷剂蒸汽经过第一节流阀4后，进入到蒸发器3的低温侧。在蒸发器3中，低温侧的制冷剂吸收高温侧工质的热量，系统向外输出冷量。同时低温侧制冷剂的温度升高，成为饱和气体。蒸发器3低温侧出口的制冷剂蒸汽分成两个支路，其中一个支路的制冷剂蒸汽流向压气机2入口，从而完成蒸汽压缩制冷循环。
在蒸汽喷射制冷循环中，来自冷凝器7出口的饱和液态制冷剂进入到工质泵5中，工质泵5消耗电能使制冷剂的压力升高。随后高压制冷剂进入到换热器1中的低温侧，吸收换热器1中高温侧制冷剂的热量。从换热器1低温侧出口流出的制冷剂蒸汽作为工作流体，进入到喷射器6中。该高压制冷剂蒸汽在喷射器6中引射来自蒸发器3低温侧出口的低压制冷剂饱和蒸汽，二者在喷射器6中混合后，从喷射器6的出口流出，然后，制冷剂蒸汽进入到冷凝器7中被冷却介质(例如空气或者冷却水)冷却为饱和液体。冷凝器7出口分为两个支路，其中一个支路的制冷剂流进工质泵5的入口，另一个支路的制冷剂流入第二节流阀8中，压力降至冷凝压力。然后，制冷剂蒸汽在蒸发器3的低温侧吸收热量，系统对外输出冷量，从而完成蒸汽喷射制冷循环。
本发明所述的复合制冷系统在工作时，蒸汽压缩制冷循环与喷射制冷循环的工质相同，第一节流阀4出口和第二节流阀9出口的制冷剂具有相同的温度和压力，因此经过混合后可以共用蒸发器3，向外界输出冷量。
当外界环境参数或制冷负荷需求变化时，可以关闭或开启工质泵5，所述复合制冷系统可以在蒸汽压缩制冷循环模式和蒸汽压缩-喷射制冷复合循环模式之间切换。即当当工质泵5开启时，所述复合制冷系统工作于蒸汽压缩-喷射制冷复合循环模式。此时，上述蒸汽压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环同时工作；当工质泵5关闭时，所述复合制冷系统工作于蒸汽压缩制冷循环模式。此时，上述蒸汽喷射制冷循环不运行，只有上述蒸汽压缩制冷循环工作。

Claims (8)

1.一种压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，其特征在于：包括蒸汽压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环，两者通过换热器(1)耦合。
2.根据权利要求1所述的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，其特征在于：所述蒸汽压缩制冷循环包括压气机(2)、换热器(1)、第一节流阀(4)和蒸发器(3)，上述各组件之间管道连通。
3.根据权利要求2所述的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，其特征在于：所述压气机(2)出口与换热器(1)高温侧入口连通，换热器(1)高温侧出口与第一节流阀(4)入口连通，第一节流阀(4)出口与蒸发器(3)低温侧入口连通，蒸发器(3)低温侧出口与压气机(2)入口连通。
4.根据权利要求4所述的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，其特征在于：所述蒸汽喷射制冷循环包括工质泵(5)、换热器(1)、喷射器(6)、冷凝器(7)、第二节流阀(8)和蒸发器(3)，上述各组件之间管道连通。
5.根据权利要求1所述的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，其特征在于：所述工质泵(5)出口与换热器(1)低温侧入口连通，换热器(1)低温侧出口与喷射器(6)的第一入口连通，喷射器(6)的出口与冷凝器(7)高温侧入口连通，冷凝器(7)高温侧出口分为两个支路，一路与工质泵(5)的入口连通，另一路与第二节流阀(8)的入口连通，第二节流阀(8)的出口与蒸发器(3)低温侧入口连通，蒸发器(3)低温侧出口的一个支路与喷射器(6)的第二入口连通，另一路与压气机(2)入口连通。
6.根据权利要求1所述的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，其特征在于：所述第一节流阀(4)出口的制冷剂温度及压力与第二节流阀(8)出口的制冷剂的温度和压力相同。
7.根据权利要求1所述的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，其特征在于：所述蒸汽压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环采用相同的制冷剂。
8.根据权利要求1所述的压气机余热驱动的压缩-喷射制冷系统，其特征在于：所述系统的工作模式包括蒸汽压缩制冷循环和蒸汽压缩-喷射制冷复合循环。
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