CN115289699A - 用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统及方法 - Google Patents

用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统及方法，该系统包括：压缩机、冷凝器、蒸发器，毛细管/吸气管回热器，毛细管/蒸发管回热器；毛细管/吸气管回热器由双根并联毛细管与压缩机吸气管组成，双根并联毛细管采用双螺旋方式缠绕于吸气管；毛细管/蒸发管回热器由双根并联毛细管与蒸发器出口段的蒸发管光管组成，双根并联毛细管采用双螺旋方式缠绕于蒸发管。毛细管/蒸发管回热器的回热过程，一方面使得毛细管出口的气液两相制冷剂干度减小，即蒸发器进口的制冷剂中液相增多，同时蒸发器出口为两相制冷剂，综合作用强化了蒸发器的传热性能；另一方面，由于毛细管出口制冷剂干度非常小，使得毛细管喷发噪声明显降低。

Description

用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统及 方法
技术领域
本发明属于制冷与低温技术领域，具体涉及一种应用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统及方法。
背景技术
在蒸气压缩制冷循环中，节流元件起着降温降压的作用。毛细管具有结构简单、无运动部件、性能可靠、价格低廉等优点，因而成为小型制冷装置如冰箱或冷柜节流装置的选择。为了避免在运行过程中压缩机入口吸气带液以及入口处出现凝露，在蒸气压缩制冷装置中一般要采用回热装置。毛细管和压缩机的吸气管以逆流的方式捆绑在一起组成一个回热器，来自吸气管的冷量可以冷却毛细管，使毛细管内制冷剂的焓值沿流动方向降低，毛细管出口制冷剂的干度降低，从而增加蒸发器的制冷量；同时，吸气管内制冷剂吸收来自毛细管的热量，使得压缩机吸气温度升高，可以有效防止压缩机液击。因而毛细管和吸气管组成回热器可以提高制冷系统的制冷效率及运行可靠性，是冰箱或冷柜中常见的一种回热方式。
目前毛细管与吸气管的换热方式有铝回气铝箔包裹、铜回气锡焊接触、吹胀内穿三种换热方式，都是将毛细管与吸气管并排放置，通过接触换热。这种利用吸气管的低温制冷剂对毛细管内制冷剂进行过冷的方法也存在不足之处。首先吸气管与毛细管的换热长度有限，接触面积也有限，使得毛细管内制冷剂焓值降低的程度有限，在毛细管出口处的喷发噪声仍较大。其次，在实际的制冷系统中，蒸发器的出口管由于需要和吸气管等部件连接，已经远离了冰箱或冷柜的内壁面，因而这段出口管路无法产生有效的制冷效果。
发明内容
为解决上述现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统及方法，增强回热器的换热能力。回热器除常规的毛细管/吸气管回热器之外，还增加了毛细管/蒸发管回热器，充分利用蒸发器出口管内两相制冷剂的冷量。采用双根并联毛细管螺旋缠绕在压缩机吸气管或蒸发器出口段的蒸发管光管上，增加了换热面积，从而改善换热能力。增加毛细管/蒸发管回热器的回热过程，使毛细管出口的制冷剂干度更小，即蒸发器进口的制冷剂液体量更多，同时蒸发器出口为两相制冷剂，综合强化蒸发器的传热性能。毛细管出口的制冷剂干度降低，也能降低毛细管出口的喷发噪声。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统，包括压缩机101、冷凝器102、毛细管/吸气管回热器103、毛细管/蒸发管回热器104、毛细管105和蒸发器106；所述压缩机101的出口与冷凝器102的入口相连；冷凝器102的出口与毛细管/吸气管回热器103的毛细管入口相连；毛细管/吸气管回热器103的毛细管出口与毛细管/蒸发管回热器104的毛细管入口相连；毛细管/蒸发管回热器104的毛细管出口与毛细管105的入口相连；毛细管105的出口与蒸发器106的入口相连；蒸发器106的出口与毛细管/吸气管回热器103的吸气管入口相连，毛细管/吸气管回热器103的吸气管出口与压缩机101的入口相连，形成整个制冷循环系统。
所述毛细管/吸气管回热器103由双根并联毛细管与压缩机吸气管组成，双根并联毛细管采用双螺旋方式缠绕于吸气管构成回热器，实现回热过程，其中吸气管内制冷剂为单相蒸气吸热过程。
所述毛细管/蒸发管回热器104由双根并联毛细管与蒸发器出口段的蒸发管光管组成，双根并联毛细管采用双螺旋方式缠绕于吸气管构成回热器，实现回热过程，其中蒸发管光管内制冷剂为气液两相吸热过程。
所述蒸发器106型式可为光管式或翅片管式，其出口段的蒸发器光管与毛细管组成毛细管/蒸发管回热器104。
所述冷凝器102和蒸发器106之间的毛细管中的制冷剂会经历两次换热，先在毛细管/吸气管回热器103进行一次换热，之后在毛细管/蒸发管回热器104进行二次换热，经过两次换热后的制冷剂干度有效降低。
本发明提出一种带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统，相较于现有技术，具有以下有益效果：采用毛细管/蒸发管回热器有效利用蒸发器出口管的冷量于毛细管内制冷剂的过冷，蒸发器出口管的两相状态保证了蒸发器的有效换热。同时采用两根毛细管的并联双螺旋缠绕方式增加了接触面积，改善了回热器的换热效果，使得毛细管出口处的制冷剂干度较低，这样不仅可以降低毛细管出口处的喷发噪声，还降低了整个蒸发器内部制冷剂的干度，增加了蒸发器的换热量。毛细管/吸气管回热器与毛细管/蒸发管回热器联合显著强化了整体回热效果，提高了制冷循环系统的性能。本发明所述技术不增加额外成本，可提高蒸气压缩制冷系统的制冷量与性能系数。
附图说明
图1是本发明的制冷循环系统示意图。
图2是本发明的制冷循环工作过程的压-焓图(P-h图)。
图3是本发明的毛细管/吸气管回热器和毛细管/蒸发管回热器的并联双毛细管双螺旋缠绕的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案和优点更加明了，下面结合附图进一步对本发明作详细说明。
如图1所示，本发明是一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统，包括压缩机101、冷凝器102、毛细管/吸气管回热器103、毛细管/蒸发管回热器104、毛细管105、蒸发器106；所述压缩机101的出口与冷凝器102的入口相连；冷凝器102的出口与毛细管/吸气管回热器103的毛细管入口相连；毛细管/吸气管回热器103的毛细管出口与毛细管/蒸发管回热器104的毛细管入口相连；毛细管/蒸发管回热器104的毛细管出口与毛细管105的入口相连；毛细管105的出口与蒸发器106的入口相连；蒸发器106的出口与毛细管/吸气管回热器103的吸气管入口相连，毛细管/吸气管回热器103的吸气管出口与压缩机101的入口相连，形成整个制冷循环系统。
图2为本发明的制冷循环工作过程的压-焓图(P-h图)，其所示的制冷循环具体工作过程为：压缩机101吸入过热状态的制冷剂蒸气(图中1点处)，经过压缩成为高温高压过热蒸气(图中2点处)；高温高压过热蒸汽(图中2点处)经过冷凝器102成为过冷液体(图中3点处)；过冷液体经过毛细管/吸气管回热器103后降温降压，同时焓值降低(图中4点处)；之后制冷剂经过毛细管/蒸发管回热器104进一步降温降压，焓值降低(图中5点处)；制冷剂通过毛细管105以蒸发压力下干度为0.03～0.05的两相态(图中6点处)到达蒸发器106入口，在蒸发器106中产生制冷效果，以干度为0.85～0.90的两相态(图中7点处)进入蒸发器出口管；在毛细管/蒸发管回热器104中的低温制冷剂蒸发吸热并传递部分冷量给毛细管中的高温制冷剂后，成为气态制冷剂(图中8点处)进入吸气管；气态制冷剂仍为低温状态，在毛细管/吸气管回热器103中吸收毛细管内制冷剂的热量后，过热度升高，以过热气体的状态(图中1点处)进入压缩机101，完成整个工作过程。
图3是本发明的毛细管/吸气管回热器和毛细管/蒸发管回热器的双根并联毛细管双螺旋缠绕的结构示意图。毛细管采用双根并联形式(图中毛细管1和毛细管2)螺旋缠绕在吸气管或蒸发管上。从冷凝器102出口的过冷液体流经毛细管的过程为：首先经过毛细管/吸气管回热器103和吸气管进行一次换热，并成为两相状态，之后进入毛细管/蒸发管回热器104和蒸发器出口管进行二次换热，最后通过毛细管105后以干度较小的两相状态进入蒸发器106。蒸发压力下进入蒸发器出口管的两相制冷剂先经过毛细管/蒸发管回热器104向毛细管释放冷量并成为气体状态，之后进一步经过毛细管/吸气管回热器103向毛细管传递冷量并进一步过热。
本发明所述的一种带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统的工作过程中，有两段系统内部冷量的热交换过程，分别是毛细管/吸气管回热器103的热交换过程和毛细管/蒸发管回热器104的热交换过程。本发明所述系统充分利用蒸发器出口管的两相制冷剂的冷量，降低毛细管的出口干度，从而降低毛细管出口的喷发噪声并增加蒸发器的制冷量。

Claims (6)

1.一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统，其特征在于，包括压缩机(101)、冷凝器(102)、毛细管/吸气管回热器(103)、毛细管/蒸发管回热器(104)、毛细管(105)和蒸发器(106)；所述压缩机(101)的出口与冷凝器(102)的入口相连；冷凝器(102)的出口与毛细管/吸气管回热器(103)的入口相连；毛细管/吸气管回热器(103)的毛细管出口与毛细管/蒸发管回热器(104)的毛细管入口相连；毛细管/蒸发管回热器(104)的毛细管出口与毛细管(105)的入口相连；毛细管(105)的出口与蒸发器(106)的入口相连；蒸发器(106)的出口与毛细管/吸气管回热器(103)的吸气管入口相连，毛细管/吸气管回热器(103)的吸气管出口与压缩机(101)的入口相连，形成整个制冷循环系统。
2.根据权利要求1所述的一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统，其特征在于，毛细管/吸气管回热器(103)由双根并联毛细管与压缩机吸气管组成，双根并联毛细管采用双螺旋方式缠绕于吸气管构成回热器，实现回热过程，其中吸气管内制冷剂为单相蒸气吸热过程。
3.根据权利要求1所述的一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统，其特征在于，毛细管/蒸发管回热器(104)由双根并联毛细管与蒸发器出口段的蒸发管光管组成，双根并联毛细管采用双螺旋方式缠绕于蒸发管光管构成回热器，实现回热过程，其中蒸发管光管内制冷剂为气液两相吸热过程。
4.根据权利要求1所述的一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统，其特征在于，蒸发器(106)型式为光管式或翅片管式，其出口段的蒸发器光管与毛细管组成毛细管/蒸发管回热器(104)。
5.根据权利要求1所述的一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统，其特征在于，冷凝器(102)和蒸发器(106)之间的毛细管中的制冷剂会经历两次换热，先在毛细管/吸气管回热器(103)进行一次换热，之后在毛细管/蒸发管回热器(104)进行二次换热，经过两次换热后的制冷剂干度有效降低。
6.权利要求1所述的一种用于冰箱或冷柜的带两相回热的蒸气压缩制冷循环系统的工作方法，其特征在于，压缩机(101)吸入过热状态的制冷剂蒸气，经过压缩成为高温高压过热蒸气；高温高压过热蒸汽经过冷凝器(102)成为过冷液体；过冷液体经过毛细管/吸气管回热器(103)后降温降压，同时焓值降低；之后制冷剂经过毛细管/蒸发管回热器(104)进一步降温降压，焓值降低；制冷剂通过毛细管(105)以蒸发压力下干度极小的两相态到达蒸发器(106)入口，在蒸发器(106)中产生制冷效果，以干度较高的两相态进入蒸发器出口管；在毛细管/蒸发管回热器(104)中的低温制冷剂蒸发吸热并传递部分冷量给毛细管中的高温制冷剂后，成为气态制冷剂进入吸气管；气态制冷剂仍为低温状态，在毛细管/吸气管回热器(103)中吸收毛细管内制冷剂的热量后，过热度升高，以过热气体的状态进入压缩机(101)，完成整个工作过程。
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