CN111928522B - 一种可回收冷凝热的喷射式制冷系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可回收冷凝热的喷射式制冷系统及其方法，属于低品位能源利用技术领域。系统包括发生器、气体喷射器、蒸发器、冷凝器以及循环泵和节流装置。在传统喷射式制冷系统的基础上，增加了一个气体喷射器来引射通向冷凝器的部分冷凝气体，通过气体引射气体，回收了部分冷凝热，降低了冷凝器的热负荷和面积，进一步减小了发生器的热负荷和面积，在相同冷负荷的情况下，经过循环泵的流体流量减小，从而减小了循环泵的耗功，进而提高了喷射式制冷系统的热力性能。其结构简单，大大提高了喷射式制冷系统的性能，即提高了喷射制冷系统的效率，降低了系统消耗的电能量，在本技术领域内具有广泛的实用性。

Description

一种可回收冷凝热的喷射式制冷系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种制冷系统及其方法，尤其是一种适用于低品位能源利用的可回收冷凝热的喷射式制冷系统及其方法。
背景技术
我国工业余热的资源丰富，利用潜力大，分布广，不少余热温度较高且载热体流量稳定，具有较好的利用条件，但利用效率极低。喷射式制冷装置可利用工业废热等低品位能源作为驱动源，可以有效地提高能源利用率，有助于解决能源短缺问题。喷射式制冷系统是一种环境友好型制冷系统，具有结构简单、运动部件少、运行维护成本低等优点。喷射式制冷系统己被国际能源署认定为未来技术。
图1为传统喷射式制冷系统示意图，该系统主要由气体喷射器(a)、蒸发器(b)、冷凝器(c)、节流装置(d)、循环泵(e)、发生器(f)组成。该系统的工作过程为：发生器(f)内产生的高温高压的蒸气，通过气体喷射器(a)的喷嘴，在出口处形成较低的压力区，从而将蒸发器(b)内产生的低温低压的蒸气引射入喷射器，两股流体充分混合为一股压力较高的流体，排入冷凝器(c)冷凝为液体，这部分液体一部分经循环泵(e)增压后流回发生器(f)继续使用，另一部分经节流装置(d)减压后流回蒸发器(b)蒸发吸热，实现制冷效应。
传统喷射式制冷系统的效率偏低，唯一的运动部件循环泵还需要消耗一定的电能，进一步提高喷射制冷系统的效率及降低系统消耗的电能量对喷射制冷技术的发展具有重要意义。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、能够回收利用部分冷凝热的高效喷射式制冷系统及其方法，采用在相同制冷量条件下，通过回收利用部分冷凝热，不仅能降低冷凝器、发生器的热负荷，还能减少泵的耗功，从而提高了喷射式制冷系统的热力性能。
技术方案：本发明的一种可回收冷凝热的喷射式制冷系统，包括气体喷射器、冷凝器、蒸发器、节流装置、循环泵和发生器，所述的节流装置设在蒸发器的入口管路上，所述循环泵设在发生器的入口管路上，所述冷凝器的出口经三通分别与节流装置和循环泵的入口相连，节流装置出口与蒸发器进口相连，循环泵出口与发生器的进口相连；所述的气体喷射器包括第一气体喷射器和第二气体喷射器，所述的第一气体喷射器和第二气体喷射器串联在发生器、冷凝器和蒸发器之间，所述的第二气体喷射器的工作流体入口与发生器出口相连，第二气体喷射器的出口与第一气体喷射器工作流体入口相连，所述的第一气体喷射器引射流体入口与蒸发器出口相连，第一气体喷射器出口经过三通分别连接到第二气体喷射器引射流体入口和冷凝器的入口。
使用上述系统的可回收冷凝热的喷射式制冷方法：在发生器中，制冷剂吸收热量变为高温高压的流体，进入第二气体喷射器工作流体入口，在第二气体喷射器内绝热膨胀产生高速流体，同时不断抽吸引射一部分从第一气体喷射器出口流出的未进入冷凝器冷凝的低温低压流体，两股流体在第二气体喷射器内混合后变成高于冷凝器中压力和温度的流体，这股流体排出后进入第一气体喷射器工作流体入口，在第一气体喷射器内绝热膨胀产生高速流体，不断从蒸发器中抽蒸汽，使第一气体喷射器中保持较低的蒸发压力，在第一气体喷射器混合排出后，一部分流体进入第二气体喷射器的引射流体入口，作为第二气体喷射器的引射流体，另一部分进入了冷凝器冷凝，冷凝后的流体一部分经节流装置降压后进入蒸发器蒸发制取冷量，另一部分经循环泵升压后进入发生器重新吸收热量产生工作蒸气，完成整个工作循环过程。
所述完成整个工作循环过程的路径有三条：
第一条：冷凝器-循环泵-发生器-第二气体喷射器-第一气体喷射器-冷凝器；
第二条：为冷凝器-节流装置-蒸发器-第一气体喷射器-冷凝器；
第三条：为第二气体喷射器-第一气体喷射器-第二气体喷射器。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明通过增加了一个气体喷射器用于回收冷凝热，通过气体引射气体，由发生器产生的高温高压的流体，进入第二气体喷射器工作流体入口，引射一部分从第一气体喷射器出口出来的还未进入冷凝器冷凝的流体，在喷射器出口产生了介于发生器压力和冷凝器压力之间的较高压力和较高温度的流体，这股流体作为第一气体喷射器的工作流体再用于引射从蒸发器出来的低温低压流体。提高喷射制冷系统的效率与制冷系统的性能系数COP密切相关，对于喷射式制冷系统的性能系数如下：
Figure GDA0002983377300000021
其中：Qg-发生器热负荷，Qe-蒸发器热负荷，WP-循环泵将冷凝器出来的制冷剂送往发生器所作的泵功。
本发明相比于传统喷射式制冷系统，第二气体喷射器回收了部分冷凝流体的冷凝热，降低了冷凝器向环境排除的热量，减小了冷凝器的热负荷和面积，并且回收的这部分冷凝热也进一步减小了发生器的热负荷和面积，即减小了Qg。另一方面，在相同冷负荷的情况下，经过循环泵的流体流量减小，从而减小了循环泵的耗功，即减小了WP。其结构简单，大大提高了喷射式制冷系统的性能系数COP，即提高了喷射制冷系统的效率，降低了系统消耗的电能量，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1为传统喷射式制冷系统示意图。
图中：a气体喷射器；b蒸发器；c冷凝器；d节流装置；e循环泵；f发生器。
图2为本发明的结构示意图。
图中：第一气体喷射器-A、第二气体喷射器-B、冷凝器-C、蒸发器-D、节流装置-E、循环泵-F、发生器-G。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
如图2所示，本发明的一种可回收冷凝热的喷射式制冷系统，在传统喷射式制冷系统中增加了一个气体喷射器，主要由第一气体喷射器(A)、第二气体喷射器(B)、冷凝器(C)、蒸发器(D)、节流装置(E)、循环泵(F)、发生器(G)组成。第一气体喷射器(A)、第二气体喷射器(B)串联在发生器(G)、冷凝器(C)和蒸发器(D)之间，发生器(G)的入口管路上设有循环泵(F)，蒸发器(D)的入口管路上设有节流装置(E)。第二气体喷射器(B)的工作流体入口与发生器(G)出口相连，第二气体喷射器(B)的出口与第一气体喷射器(A)工作流体入口相连，第一气体喷射器(A)引射流体入口与蒸发器(D)出口相连，第一气体喷射器(A)出口经过三通分别与第二气体喷射器(B)引射流体入口和冷凝器(C)入口相连，冷凝器(C)出口通过三通分别连接到节流装置(E)和循环泵(F)的进口，节流装置(E)出口与蒸发器(D)进口相连，循环泵(F)出口与发生器(G)的进口相连。
上述系统的可回收冷凝热的喷射式制冷方法：在发生器(G)中，制冷剂吸收热量变为高温高压的流体，进入第二气体喷射器(B)工作流体入口，在第二气体喷射器(B)内绝热膨胀产生高速流体，同时不断抽吸引射一部分从第一气体喷射器(A)出口流出的未进入冷凝器(C)冷凝的低温低压流体，两股流体在第二气体喷射器(B)内混合后变成高于冷凝器(C)中压力和温度的流体，这股流体排出后进入第一气体喷射器(A)工作流体入口，在第一气体喷射器(A)内绝热膨胀产生高速流体，不断从蒸发器(D)中抽蒸汽，使第一气体喷射器(A)中保持较低的蒸发压力，在第一气体喷射器(A)混合排出后，一部分流体进入第二气体喷射器(B)的引射流体入口，作为第二气体喷射器(B)的引射流体，另一部分进入了冷凝器(C)冷凝，冷凝后的流体一部分经节流装置(E)降压后进入蒸发器(D)蒸发制取冷量，另一部分经循环泵(F)升压后进入发生器(G)重新吸收热量产生工作蒸气，完成整个工作循环过程。
工作循环过程的路径有3条：
第一条：冷凝器(C)-循环泵(F)-发生器(G)-第二气体喷射器(B)-第一气体喷射器(A)-冷凝器(C)；
第二条：冷凝器(C)-节流装置(E)-蒸发器(D)-第一气体喷射器(A)-冷凝器(C)；
第三条：第二气体喷射器(B)-第一气体喷射器(A)-第二气体喷射器(B)。

Claims (3)

1.一种可回收冷凝热的喷射式制冷系统，包括气体喷射器、冷凝器（C）、蒸发器（D）、节流装置（E）、循环泵（F）和发生器（G），所述的节流装置（E）设在蒸发器（D）的入口管路上，所述循环泵（F）设在发生器（G）的入口管路上，所述冷凝器（C）的出口经三通分别与节流装置（E）和循环泵（F）的入口相连，节流装置（E）出口与蒸发器（D）进口相连，循环泵（F）出口与发生器（G）的进口相连；其特征在于：所述的气体喷射器包括第一气体喷射器（A）和第二气体喷射器（B），所述的第一气体喷射器（A）和第二气体喷射器（B）串联在发生器（G）、冷凝器（C）和蒸发器（D）之间，所述的第二气体喷射器（B）的工作流体入口与发生器（G）出口相连，第二气体喷射器（B）的出口与第一气体喷射器（A）工作流体入口相连，所述的第一气体喷射器（A）引射流体入口与蒸发器（D）出口相连，第一气体喷射器（A）出口经过三通分别连接到第二气体喷射器（B）引射流体入口和冷凝器（C）的入口。
2.一种使用权利要求1所述系统的可回收冷凝热的喷射式制冷方法，其特征在于：在发生器（G）中，制冷剂吸收热量变为高温高压的流体，进入第二气体喷射器（B）工作流体入口，在第二气体喷射器（B）内绝热膨胀产生高速流体，同时不断抽吸引射一部分从第一气体喷射器（A）出口流出的未进入冷凝器（C）冷凝的低温低压流体，两股流体在第二气体喷射器（B）内混合后变成高于冷凝器（C）中压力和温度的流体，这股流体排出后进入第一气体喷射器（A）工作流体入口，在第一气体喷射器（A）内绝热膨胀产生高速流体，不断从蒸发器（D）中抽蒸汽，使第一气体喷射器（A）中保持较低的蒸发压力，在第一气体喷射器（A）混合排出后，一部分流体进入第二气体喷射器（B）的引射流体入口，作为第二气体喷射器（B）的引射流体，另一部分进入了冷凝器（C）冷凝，冷凝后的流体一部分经节流装置（E）降压后进入蒸发器（D）蒸发制取冷量，另一部分经循环泵（F）升压后进入发生器（G）重新吸收热量产生工作蒸气，完成整个工作循环过程。
3.权利要求2所述的可回收冷凝热的喷射式制冷方法，其特征在于：完成整个工作循环过程的路径有三条：
第一条：冷凝器（C）—循环泵（F）—发生器（G）—第二气体喷射器（B）—第一气体喷射器（A）—冷凝器（C）；
第二条：冷凝器（C）—节流装置（E）—蒸发器（D）—第一气体喷射器（A）—冷凝器（C）；
第三条：第二气体喷射器（B）—第一气体喷射器（A）—第二气体喷射器（B）。
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