CN113418310B - 一种全过程防汽蚀制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全过程防汽蚀制冷系统，具体包括沿冷媒流动方向依次串联连通的泵体单元、蒸发器、冷凝器和储液装置；还包括引射器，且所述储液装置与所述泵体单元之间设置有换热装置；从泵体单元流出的低温液体部分流入引射器的第一流体通道的入口，在第一流体通道的呈锥状的喷射口的作用下压力迅速降低，从而使得二次流体通道的入口处的液体压力也相继降低，从而第二换热子装置中的冷媒在压力降低的影响下出现闪发吸热现象，即此时第二换热子装置能从第一换热子装置中吸走热量，从而降低第一换热子装置的温度，提高了泵体单元入口处的过冷度，保证泵体单元的入口的冷媒全为液态，避免了汽蚀现象，从而提高了全过程防汽蚀制冷系统的稳定性。

Description

一种全过程防汽蚀制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种全过程防汽蚀制冷系统。

背景技术

制冷设备指的是通过制冷剂循环热蒸发与冷凝，实现室内室外换热的一种设备，而汽蚀现象指的是泵口处的液体受压力降低的影响，逸出大量蒸气，并与气体混合形成许多小气泡，进而气泡在叶片等金属表面破裂凝结，以较大的力打击叶片表面，使得叶片遭到破坏，并产生振动的现象。

现有技术中的氟泵系统在启动或运行时容易出现氟泵的入口处产生汽蚀的现象，例如，在氟泵系统刚启动时，用于冷却冷凝器的风机刚启动，冷凝器中的压力降低，进而与冷凝器相连的储液罐中的冷媒在压差作用下逆流回冷凝器，导致储液罐中的压力降低，进而储液罐中的液体闪发形成气体，最终在氟泵的入口处引发汽蚀现象；在氟泵系统启动一段时间后，因室内外环境发生变化导致氟泵系统内的压力降低，氟泵入口处的气体发生蒸发蒸腾，进而引起汽蚀现象。

一旦产生汽蚀现象，氟泵会有一段时间缺少液状冷媒，进而导致氟泵的电机在一段时间内没有得到冷却，最终导致氟泵的电机及叶轮损坏，降低了氟泵系统的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全过程防汽蚀制冷系统，来解决目前氟泵系统的氟泵入口处出现汽蚀现象的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种全过程防汽蚀制冷系统，包括泵体单元、储液装置和引射器；所述泵体单元的输出端连通所述储液装置的输入端，所述储液装置的输出端与所述泵体单元的输入端之间设置有换热装置；

所述换热装置包括第一换热子装置和用于冷却所述第一换热子装置的第二换热子装置；

所述第一换热子装置的两端分别连通所述储液装置的输出端与所述泵体单元的输入端；

所述引射器包括第一流体通道和第二流体通道；所述第一流体通道的入口连通所述泵体单元的输出端；所述第一流体通道的出口为呈锥状的喷射口，所述喷射口连通所述第二流体通道；

所述第二流体通道包括二次流体通道和扩散通道，所述喷射口设于所述二次流体通道和扩散通道之间；所述二次流体通道的入口与所述第二换热子装置的换热出口连通，所述扩散通道的出口与所述储液装置的入口连通；所述第二换热子装置的换热入口与所述储液装置的输出端连通。

可选地，还包括冷凝器，所述冷凝器的输出端连通所述储液装置的输入端；

所述泵体单元的输出端与所述第一流体通道的入口之间还连通有第一电磁阀；

当所述冷凝器的冷凝风机启动时，所述第一电磁阀关闭，所述泵体单元的输出端与所述第一流体通道的入口不连通。

可选地，所述第一换热子装置为第一管道，所述第二换热子装置为第二管道；所述第一管道与所述第二管道直接接触，或者，所述第一管道与所述第二管道间接接触。

可选地，所述第二管道为环状管道，所述第一管道穿过所述第二管道的环状区域。

可选地，所述第一管道包括换热介质入口和换热介质出口，所述第二管道位于所述换热介质入口和所述换热介质出口之间。

可选地，所述第一管道在所述换热介质入口和换热介质出口处形成有向外延伸的导流部；

所述导流部包括靠近所述第一管道的第一端部和远离所述第一管道的第二端部，所述第一端部的截面积大于第二端部的截面积。

可选地，所述泵体单元的入口处设置有第一压力传感器，所述泵体单元的出口处设置有第二压力传感器；

当所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间的压力差值大于预设的扬程阈值的时，所述第一电磁阀打开。

可选地，还包括蒸发器，所述蒸发器的两端分别连通所述泵体单元的输出端和所述冷凝器的输入端；

所述泵体单元的输出端与所述蒸发器的输入端之间还连通有干燥过滤器。

可选地，所述蒸发器的输出端与所述冷凝器的输入端之间连通有压缩机，所述压缩机还并联连通有第一单向阀，所述第一单向阀的输入端与所述蒸发器的输出端连通，所述第一单向阀的输出端与所述冷凝器的输入端连通；

所述泵体单元并联连通有第二单向阀，所述第二单向阀的输入端与所述第一换热子装置的换热介质出口连通，所述第二单向阀的输出端与所述蒸发器的输入端连通。

可选地，所述泵体单元的输出端与所述蒸发器的输入端之间还连通有节流装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的全过程防汽蚀制冷系统在启动后，从泵体单元流出的低温液体部分流入引射器的第一流体通道的入口，在第一流体通道的呈锥状的喷射口的作用下压力迅速降低，从而使得二次流体通道的入口处的液体压力也相继降低，从而第二换热子装置中的冷媒在压力降低的影响下出现闪发吸热现象，即此时第二换热子装置能从第一换热子装置中吸走热量，从而降低第一换热子装置的温度，提高了泵体单元入口处的过冷度，保证泵体单元的入口的冷媒全为液态，避免了汽蚀现象，从而提高了全过程防汽蚀制冷系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的全过程防汽蚀制冷系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的引射器的结构示意图；

图3为本发明实施例的换热装置的结构示意图。

图示说明：1、泵体单元；2、蒸发器；3、压缩机；4、冷凝器；5、储液装置；6、换热装置；61、第一换热子装置；611、换热介质入口；612、换热介质出口；613、导流部；62、第二换热子装置；621、换热入口；622、换热出口；7、引射器；71、第一流体通道；72、二次流体通道；73、扩散通道；74、吸入通道；75、混合通道；81、第一电磁阀；82、第一压力传感器；83、第二压力传感器；84、干燥过滤器；85、第一单向阀；86、第二单向阀；87、节流装置。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例提供的全过程防汽蚀制冷系统的整体结构示意图，图2为本发明实施例的引射器的结构示意图，图3为本发明实施例的换热装置的结构示意图。

本发明实施例提供的全过程防汽蚀制冷系统主要应用于数据中心降温等制冷场景中，通过对其结构的改进，使得全过程防汽蚀制冷系统在启动和运行时能够避免泵体单元1出现汽蚀现象，从而提高全过程防汽蚀制冷系统的稳定性。

如图1所示，本实施例提供的全过程防汽蚀制冷系统，包括沿冷媒流动方向依次串联连通的泵体单元1、蒸发器2、冷凝器4和储液装置5。其中，泵体单元1可以选用制冷剂泵或氟泵。

其中，为了避免本实施例中的全过程防汽蚀制冷系统在运行过程中出现汽蚀现象，对全过程防汽蚀制冷系统进行了改进；全过程防汽蚀制冷系统包括泵体单元1、储液装置5和引射器7；泵体单元1的输出端连通储液装置5的输入端，储液装置5的输出端与泵体单元1的输入端之间设置有换热装置6；其中，需要说明的是，如图2所示，本实施例的引射器7包括第一流体通道71(第一流体通道71内的液体为低温且高压的制冷剂)、二次流体通道72和扩散通道73，其中，第一流体通道71与扩散通道73之间还形成有吸入通道74和混合通道75，通过引入引射器7(其中，引射器7在本系统中不用作油回收)能够保证全过程防汽蚀制冷系统即使在内部压力发生变化也不会引起泵体单元1的入口处发生汽蚀，保证全过程防汽蚀制冷系统的整体稳定性。

换热装置6包括第一换热子装置61和用于冷却第一换热子装置61的第二换热子装置62。

第一换热子装置61的两端分别连通储液装置5的输出端与泵体单元1的输入端。

引射器7包括第一流体通道71和第二流体通道；第一流体通道71的入口连通泵体单元1的输出端；第一流体通道的出口为呈锥状的喷射口，喷射口连通第二流体通道。

第二流体通道包括二次流体通道72和扩散通道73，喷射口设于二次流体通道72和扩散通道73之间；二次流体通道72的入口与第二换热子装置62的换热出口622连通，扩散通道73的出口与储液装置5的入口连通；第二换热子装置62的换热入口621与储液装置5的输出端连通。

具体地，全过程防汽蚀制冷系统在启动后，从泵体单元1流出的低温液体部分流入引射器7的第一流体通道71的入口，在第一流体通道71的呈锥状的喷射口的作用下压力迅速降低，从而使得二次流体通道72的入口处的液体压力也相继降低，从而第二换热子装置62中的冷媒在压力降低的影响下出现闪发吸热现象，即此时第二换热子装置62能从第一换热子装置61中吸走热量，从而降低第一换热子装置61的温度，提高了泵体单元入口1处的过冷度，保证泵体单元1的入口的冷媒全为液态，避免了汽蚀现象，从而提高了全过程防汽蚀制冷系统的稳定性。

进一步地，泵体单元1的输出端与引射器7的第一流体通道71的入口之间还连通有第一电磁阀81。冷凝器4的输出端连通储液装置5的输入端。

当冷凝器4的冷凝风机启动时，第一电磁阀81关闭，泵体单元1的输出端与第一流体通道71的入口不连通，第二换热子装置62的换热入口621与储液装置5的输出端连通，第二换热子装置62的换热出口622与引射器7的二次流体通道72的入口连通。

示例性的，在全过程防汽蚀制冷系统刚启动时，冷凝器4的冷凝风机启动，冷凝器4的内部管道的压力降低，而第二换热子装置62的换热出口622通过引射器7与冷凝器4的出口连通(具体的流动方向为换热出口622、二次流体通道72、扩散通道73)，即第二换热子装置62在冷凝器4的压降作用下发生闪发现象，第二换热子装置62中的冷媒在蒸发吸热的过程中带走了第一换热子装置61中的热量，提高了第一换热子装置61中冷媒的过冷度，而第一换热子装置61与泵体单元1的入口连通，避免了在全过程防汽蚀制冷系统启动时泵体单元1的入口处出现汽蚀的情况发生，提高了全过程防汽蚀制冷系统的稳定性。

进一步地，如图2所示，第一换热子装置61为第一管道，第二换热子装置62为第二管道；第一管道与第二管道直接接触，或者，第一管道与第二管道间接接触。其中，第一换热子装置61和第二换热子装置62均采用管道状的结构，利用双段管道克服全过程防汽蚀制冷系统在启动时容易出现汽蚀现象的问题，同时本换热装置6的运行仅依赖于结构上的改进，构思巧妙，具有结构简单、成本低、响应快的优点。

具体地，在全过程防汽蚀制冷系统刚启动时，冷凝器4的风机先启动，冷凝器4的内部管道压力下降，因此第二管道的压力也相应降低，随后第二管道内的冷媒的沸点降低进而蒸发成气体，冷媒在蒸发时进行吸热，由于第二管道能与第一管道进行热交换，第一管道内的温度下降，使得泵体单元1的入口处的气体状的冷媒全部冷却变成液状冷媒。并且第二管道的换热入口621与储液装置5连通，保证其内部有足够的冷媒蒸发成气体以带走第一管道中的热量，保证全过程防汽蚀制冷系统在启动时不出现汽蚀现象。

进一步地，第二管道为环状管道，第一管道穿过第二管道的环状区域。其中，该结构能够保证第二管道与第一管道的充分接触，便于第二管道中的冷媒在蒸发吸热时能够充分地从第一管道中的吸取热量。在其他的可选的实施方式中，可以采用第一管道与第二管道并列设置的方案，也可以采用多根第二管道围设成环形区域，第一管道从环形区域中穿过的方案，具体不作限制。

进一步地，第一管道包括换热介质入口611和换热介质出口612，第二管道位于换热介质入口611和换热介质出口612之间。具体地，换热介质入口611与储液装置5连通，换热出口622与泵体单元1连通，第二管道套设在第一管道上，且不超过第一管道的管长，保证第二管道能够充分吸收第一管道内的热量。

进一步地，第一管道在换热介质入口611和换热介质出口612处形成有向外延伸的导流部613。

导流部613包括靠近第一管道的第一端部和远离第一管道的第二端部，第一端部的截面积大于第二端部的截面积。其中，冷媒在进入第一管道内时流速下降保证了第一管道与第二管道进行充分的热交换，从第一管道内流出时能够加快流速，促进全过程防汽蚀制冷系统的制冷效率。在其他可选的实施方式中，例如导流部613靠近第一管道的第一端部截面积等于导流部613远离第一管道的第二端部截面积，提高了冷媒在换热装置6内流动时的稳定性。总而言之，换热装置6的核心是第二管道能够与第一管道进行热交换，具体的结构不作限制。

进一步地，泵体单元1的入口处设置有第一压力传感器82，泵体单元的出口处设置有第二压力传感器83。

当第一压力传感器82和第二压力传感器83之间的压力差值大于预设的扬程阈值时，第一电磁阀81打开。其中，需要说明的是，全过程防汽蚀制冷系统可以设置为当压力差值大于预设的扬程阈值的持续时间超过预设的时间值时，打开第一电磁阀81。全过程防汽蚀制冷系统还可以设置为，当压力差值一旦大于预设的扬程阈值时，打开第一电磁阀81。

示例性的，当全过程防汽蚀制冷系统检测到氟泵启动需求时，冷凝器4的风机启动，同时第一电磁阀81关闭，通过第一压力传感器82和第二压力传感器83检测压力，当压力差大于等于氟泵最小扬程(0.5-1bar)一定时间后(可以设置为30S-60S之间的数值)，打开第一电磁阀81；需要说明的是，在全过程防汽蚀制冷系统启动时，若泵体单元1前后几乎没有压差则表明存在气蚀的风险，当压力差大于阈值时，才能说明氟泵建立了扬程，确保没有气蚀现象发生，通过预设的时间值能够确保氟泵的安全启动，避免出现因偶然的压力差大于压力阈值而提前打开第一电磁阀81的后果，提高了全过程防汽蚀制冷系统的稳定性。

在一个可选的实施方式中，蒸发器2的两端分别连通泵体单元1的输出端和冷凝器4的输入端；泵体单元1的输出端与蒸发器2的输入端之间还连通有干燥过滤器84。

进一步地，蒸发器2的输出端与冷凝器4的输入端之间连通有压缩机3，压缩机3并联连通有第一单向阀85。第一单向阀85的输入端与蒸发器2的输出端连通，第一单向阀85的输出端与冷凝器4的输入端连通。

泵体单元1并联连通有第二单向阀86，第二单向阀86的输入端与第一换热子装置61的换热介质出口612连通，第二单向阀86的输出端与蒸发器2的输入端连通。其中，压缩机3起到在室外冷源不足时起机械补冷的作用。其中需要说明的是，压缩机3还串联连通有节流装置87(电子膨胀阀)，当因冷凝风机转速调节、电子膨胀阀的开度调节、泵体单元1的转速调节等因素引起全过程防汽蚀制冷系统内部的压力变化，由于设置有引射器7克服压力变化的影响，保证泵体单元1入口处不会发生汽蚀现象。

进一步地，泵体单元1的输出端与蒸发器2的输入端之间还连通有节流装置87。其中，节流装置87起到调节流量大小的效果，在本全过程防汽蚀制冷系统的作用下，即使全过程防汽蚀制冷系统的内部压力因节流装置87的调节发生变化，也不会发生汽蚀现象，保证了全过程防汽蚀制冷系统的稳定性。

接下来，说明全过程防汽蚀制冷系统的工作流程：在检测到泵体单元1的启动需求后，第一电磁阀81关闭，冷凝风机打开，冷凝器的内部管道的压力降低，由此降低了换热装置6中第二管道中的压力，第二管道中的冷媒因压力降低发生闪发蒸腾，从第一管道中吸取热量，并经过引射器回流至储液装置5，而第一管道被吸取热量后其内部的气态冷媒被冷却形成液态冷媒从而保证了泵体单元1入口处的过冷度，避免泵体单元1发生汽蚀并且能迅速建立扬程，再启动泵体单元1，以对数据中心进行冷却。

当扬程建立后，即第一压力传感器82和第二压力传感器83之间的压力差值大于预设的扬程阈值时，第一电磁阀81打开，泵体单元1流出的部分高压冷媒进入引射器7的第一流体管道71，在引射器7的作用下降低了二次流体通道72的压力，使得第二管道中压力降低，令第二管道中的冷媒闪发吸热，从而第一管道中的冷媒的热量被吸收，保证冷媒的状态为液相，提高了泵体单元1入口处的过冷度，保证了全过程防汽蚀制冷系统的稳定性和能效。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，包括泵体单元(1)、储液装置(5)和引射器(7)；所述泵体单元(1)的输出端连通所述储液装置(5)的输入端，所述储液装置(5)的输出端与所述泵体单元(1)的输入端之间设置有换热装置(6)；

所述换热装置(6)包括第一换热子装置(61)和用于冷却所述第一换热子装置(61)的第二换热子装置(62)；

所述第一换热子装置(61)的两端分别连通所述储液装置(5)的输出端与所述泵体单元(1)的输入端；

所述引射器(7)包括第一流体通道(71)和第二流体通道；所述第一流体通道(71)的入口连通所述泵体单元(1)的输出端；所述第一流体通道的出口为呈锥状的喷射口，所述喷射口连通所述第二流体通道；

所述第二流体通道包括二次流体通道(72)和扩散通道(73)，所述喷射口设于所述二次流体通道(72)和扩散通道(73)之间；所述二次流体通道(72)的入口与所述第二换热子装置(62)的换热出口(622)连通，所述扩散通道(73)的出口与所述储液装置(5)的入口连通；所述第二换热子装置(62)的换热入口(621)与所述储液装置(5)的输出端连通。

2.根据权利要求1所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，还包括冷凝器(4)，所述冷凝器(4)的输出端连通所述储液装置(5)的输入端；

所述泵体单元(1)的输出端与所述第一流体通道(71)的入口之间还连通有第一电磁阀(81)；

当所述冷凝器(4)的冷凝风机启动时，所述第一电磁阀(81)关闭，所述泵体单元(1)的输出端与所述第一流体通道(71)的入口不连通。

3.根据权利要求1所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，所述第一换热子装置(61)为第一管道，所述第二换热子装置(62)为第二管道；所述第一管道与所述第二管道直接接触，或者，所述第一管道与所述第二管道间接接触。

4.根据权利要求3所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，所述第二管道为环状管道，所述第一管道穿过所述第二管道的环状区域。

5.根据权利要求4所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，所述第一管道包括换热介质入口(611)和换热介质出口(612)，所述第二管道位于所述换热介质入口(611)和所述换热介质出口(612)之间。

6.根据权利要求5所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，所述第一管道在所述换热介质入口(611)和换热介质出口(612)处形成有向外延伸的导流部(613)；

所述导流部(613)包括靠近所述第一管道的第一端部和远离所述第一管道的第二端部，所述第一端部的截面积大于第二端部的截面积。

7.根据权利要求2所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，所述泵体单元(1)的入口处设置有第一压力传感器(82)，所述泵体单元的出口处设置有第二压力传感器(83)；

当所述第一压力传感器(82)和所述第二压力传感器(83)之间的压力差值大于预设的扬程阈值的时，所述第一电磁阀(81)打开。

8.根据权利要求2所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，还包括蒸发器(2)，所述蒸发器(2)的两端分别连通所述泵体单元(1)的输出端和所述冷凝器(4)的输入端；

所述泵体单元(1)的输出端与所述蒸发器(2)的输入端之间还连通有干燥过滤器(84)。

9.根据权利要求8所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，所述蒸发器(2)的输出端与所述冷凝器(4)的输入端之间连通有压缩机(3)，所述压缩机(3)还并联连通有第一单向阀(85)，所述第一单向阀(85)的输入端与所述蒸发器(2)的输出端连通，所述第一单向阀(85)的输出端与所述冷凝器(4)的输入端连通；

所述泵体单元(1)并联连通有第二单向阀(86)，所述第二单向阀(86)的输入端与所述第一换热子装置(61)的换热介质出口(612)连通，所述第二单向阀(86)的输出端与所述蒸发器(2)的输入端连通。

10.根据权利要求9所述的全过程防汽蚀制冷系统，其特征在于，所述泵体单元(1)的输出端与所述蒸发器(2)的输入端之间还连通有节流装置(87)。

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