CN116202240A - 一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法,包括发生器、第一喷射器、第二喷射器和气液分离器,所述第一喷射器工作流体入口与发生器的出口相连;其引射流体入口与蒸发器的出口相连,用于将蒸发器的出口低温低压制冷剂蒸气引射进入第一喷射器内;第二喷射器的工作流体入口与发生器的出口相连,第二喷射器的引射流体入口与所述第一喷射器的工质出口相连,第二喷射器的工质出口排出的制冷剂工质被冷凝为气液两相工质;本方案采用双喷射器梯级引射的耦合流程结构,有效解决了传统喷射制冷循环存在的喷射器工作压比过大、喷射器性能差、富高沸点工质节流损失过大、系统制冷效率过低的问题。
Description
技术领域
本发明属于喷射制冷领域,具体涉及一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法。
背景技术
喷射制冷是一种可利用工业余热、废热、太阳能、地热能等低品位热能驱动的制冷循环,系统结构简单、运动部件少、可靠性高,可应用水、碳氢化合物或氢氟烃类环境友好型工质。因次,喷射制冷对于节能减排、环境保护和双碳目标的达成具有重要的意义。然而,喷射器工作性能会随喷射器压比上升而急剧降低,冷凝温度一定的情况下,限制了系统的蒸发压力和制冷温度,因此,喷射制冷的制冷温度较高。
现有技术一为一种制冷机,该类制冷机可利用压比较低的喷射制冷技术获得较低的制冷温度。然而,在实际应用中,受喷射器低压比限制,系统中非共沸混合工质标准沸点不可相差太大,混合工质的分离较为困难,大大限制了其实际应用。现有技术二为一种制冷循环系统,该类制冷循环系统能够通过两级分凝分离的方式,有效降低喷射器压比,可在低压比工况下实现非共沸混合工质的分离与复叠,获得较低制冷温度,提高低品位低温热源的利用率,节能效果好,适应范围广。然而,由于应用了自复叠两级分离,系统结构形式较为复杂,部件较多,系统实际运行阻力增大,喷射器提供的压比在实际工作中很难推动整个循环运行。
鉴上,如何利用喷射制冷制取较低制冷温度、同时提高制冷效率以及在实际应用中扩展喷射制冷适应温区,成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法,采用双喷射器梯级引射的耦合流程结构,有效解决了传统喷射制冷循环存在的喷射器工作压比过大、喷射器性能差、富高沸点工质节流损失过大、系统制冷效率过低的问题,同时能够回收部分富高沸点混合工质节流损失、改善喷射器工作性能和提高喷射制冷循环的制冷效率的目的。
本发明的目的之一是提供一种热驱动的低温喷射制冷系统,包括发生器、第一喷射器、第二喷射器、气液分离器和蒸发器,
所述发生器,用于将制冷剂工质加热成为高温高压制冷剂过热蒸气;
所述第一喷射器具有工作流体入口、引射流体入口和工质出口,其工作流体入口与所述发生器的出口相连;
所述蒸发器的制冷剂进口与气液分离器的顶部出口相连,由气液分离器的顶部出口排出的第一组分工质经过冷凝并节流降压为低温低压两相混合制冷剂工质后,进入蒸发器蒸发吸热,所述蒸发器的制冷剂出口与第一喷射器的引射流体入口相连,用于将蒸发器的制冷剂出口低温低压制冷剂蒸气引射进入第一喷射器内;
所述第二喷射器具有工作流体入口、引射流体入口和工质出口,第二喷射器的工作流体入口与发生器的制冷剂出口相连,第二喷射器的引射流体入口与所述第一喷射器的工质出口相连,第二喷射器的工质出口排出的制冷剂工质被冷凝为气液两相工质;
所述气液分离器具有制冷剂工质进口、顶部出口和底部出口,所述第二喷射器排出的被冷凝后的气液两相工质进入所述气液分离器中,用于将所述气液两相工质分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体。
作为优选方案,所述气液分离器中,所述富含低沸点组分的气相混合流体由顶部出口排出,并最终被引入第一喷射器的引射流体入口;富含高沸点组分的液相混合流体由底部出口排出,并最终与第一喷射器工质出口的制冷剂工质混合后被引射进入第二喷射器。
作为优选方案,还包括分凝器,所述分凝器设置在气液分离器内的液面以上,用于将富含低沸点组分的气相混合流体进行精馏提纯并得到低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气,最终由气液分离器的顶部出口排出。
作为优选方案,还包括第一回热器,第一回热器包括高压侧通道和低压侧通道,所述第一回热器的高压侧通道的进口与冷凝器的制冷剂通道出口相连,冷凝器的制冷剂通道进口与第二喷射器的工质出口相连,第一回热器的高压侧通道的出口与所述气液分离器的工质进口相连,第一回热器的低压侧通道的进口与所述蒸发器的工质出口相连,第一回热器低压侧通道的出口与所述第一喷射器的引射流体入口相连。
作为优选方案,还包括蒸发冷凝器,所述蒸发冷凝器包括高压侧通道和低压侧通道,其中蒸发冷凝器的低压侧通道进口经过第一节流部件与所述气液分离器的底部出口相连,蒸发冷凝器的低压侧通道出口与所述分凝器的进口相连,蒸发冷凝器的高压侧通道入口与所述气液分离器的顶部出口相连,蒸发冷凝器的高压侧通道出口与第二回热器的高压侧通道进口相连。
作为优选方案,所述第二回热器包括高压侧通道和低压侧通道,第二回热器的高压侧通道出口通过第二节流部件与蒸发器的制冷剂通道进口相连,第二回热器的低压侧通道的进口与蒸发器的制冷剂通道出口相连。
作为优选方案,所述发生器包括第一发生器和第二发生器,所述第一发生器的工质出口与第一喷射器的工作流体入口相连, 第一发生器的工质入口通过第一工质泵与气液分离器的底部液体出口相连,第二发生器的工质入口通过第二工质泵与气液分离器的底部液体出口相连。
作为优选方案,所述发生器包括第一发生器,所述第一发生器的工质出口分别与第一喷射器的工作流体入口、第二喷射器的工作流体入口相连,第一发生器的工质入口通过第一工质泵与气液分离器的底部出口相连。
本发明的目的之二是提供一种热驱动的低温喷射制冷系统的制冷循环方法,具体步骤如下:步骤一、蒸发器的制冷剂通道出口排出的低温低压制冷剂蒸气依次进入第二回热器、第一回热器进行两级吸热,并以过热状态进入第一喷射器引射流体入口,来自第一发生器的高温高压制冷剂蒸气进入第一喷射器工作流体入口,与引射流体混合增压后的混合流体与来自分凝器的制冷剂蒸气混合后进入第二喷射器引射流体入口;第二发生器出口的高温高压制冷剂蒸气作为工作流体进入第二喷射器与引射流体混合升压成为较高压力混合制冷剂蒸气,然后进入冷凝器的制冷剂通道后,被冷凝为气液两相制冷剂,并与来自第二回热器出口低压较低温度制冷剂在第一回热器内进一步换热回收其多余的冷量;
步骤二、由第一回热器高压侧通道排出的制冷剂工质进入气液分离器,分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体,气相混合流体经气液分离器内的分凝器进一步精馏提纯,成为低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气而进入蒸发冷凝器的高压侧通道,以冷凝成为饱和液态制冷剂,再进入第二回热器出口低温低压制冷剂蒸气的冷量并变成过冷液态制冷剂,经第二节流部件节流降压成为低温制冷剂并进入蒸发器低温制冷,并成为低温低压饱和制冷剂蒸气;
富含高沸点组分的液态制冷剂流体由气液分离器底部流出,并分为三支路,第一支路经第一节流部件节流降压成较高压力、较高蒸发温度的制冷剂后进入蒸发冷凝器蒸发成较高压力的制冷剂蒸气,再进入分凝器对气液分离器内的气相混合制冷剂的低沸点组分进行提纯,第二支路经第二工质泵加压送入第二发生器加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,作为第二喷射器的工作流体;第三支路经第一工质泵加压送入第一发生器加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,作为第一喷射器的工作流体,从而实现梯级引射的混合工质喷射制冷循环过程。
本发明的目的之三是提供一种热驱动的低温喷射制冷系统的制冷循环方法,具体步骤如下:步骤一、蒸发器制冷剂通道出口排出的低温低压制冷剂蒸气依次接入第二回热器、第一回热器进行两级吸热,并以过热状态进入第一喷射器引射流体入口,来自第一发生器的高温高压制冷剂蒸气进入第一喷射器工作流体入口,与引射流体混合增压后的混合流体与来自分凝器的制冷剂蒸气混合后进入第二喷射器引射流体入口;第一发生器出口的高温高压制冷剂蒸气作为工作流体进入第二喷射器与引射流体混合升压成为较高压力混合制冷剂蒸气,进入第三回热器的低压侧工质通道,然后进入冷凝器的制冷剂通道后,被冷凝为气液两相制冷剂,并与来自第二回热器出口低压较低温度制冷剂在第一回热器内进一步换热回收其多余的冷量;第三回热器用于对即将进入第一发生器的制冷剂工质进行预热;
步骤二、由第一回热器高压侧通道排出的制冷剂工质进入气液分离器,分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体,气相混合流体经气液分离器内的分凝器进一步精馏提纯,成为低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气而进入蒸发冷凝器的高压侧通道,以冷凝成为饱和液态制冷剂,再进入第二回热器出口低温低压制冷剂蒸气的冷量并变成过冷液态制冷剂,经第二节流部件节流降压成为低温制冷剂并进入蒸发器低温制冷,并成为低温低压饱和制冷剂蒸气;
富含高沸点组分的液态制冷剂流体由气液分离器底部流出,并分为两支路,第一支路经第一节流部件节流降压成较高压力、较高蒸发温度的制冷剂进入蒸发冷凝器蒸发成较高压力的制冷剂蒸气,再进入分凝器对气液分离器内的气相混合制冷剂的低沸点组分进行提纯,第二支路经第一工质泵加压并经第三回热器的进行预热后,送入第一发生器加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,分别作为第一喷射器和第二喷射器的工作流体。
本发明至少具有如下有益效果:
其一、本方案,通过两级喷射器耦合可有效提升系统压力,有利于非共沸混合工质的分离,同时降低各个喷射器工作压比,提高喷射器性能;两级喷射器可按照不同发生压力需求设置不同温度的发生器和配套工质泵,第一喷射器引射低温低压富低沸点混合工质,第二喷射器引射第一喷射器出口混合工质和分凝器出口中间压力富高沸点混合工质的混合物,实现高低沸点组分梯级分段升压和梯级引射,大大节省了泵功和系统输入能耗。
其二、优化了制冷系统的循环方法,利用梯级引射的双喷射器结构流程,降低气液分离器底部出口的富高沸点混合工质的节流损失,通过两级喷射器耦合降低喷射器工作压比,提高喷射器性能,同时按照不同压力需求设置不同温度的发生器和工质泵,第一喷射器引射低温低压富低沸点混合工质,第二喷射器引射第一喷射器出口混合工质和气液分离器出口较高蒸发压力、富高沸点混合工质的混合物,实现混合工质梯级分段升压和梯级引射,通过富含低沸点组分工质的梯级引射升压和富含高沸点组分工质的单级引射升压的技术方案,解决传统喷射制冷循环存在的循环压比过大、喷射器性能差、富高沸点工质节流损失过大、系统制冷效率过低的问题,达到了回收富高沸点混合工质节流损失、改善喷射器工作性能和提高喷射制冷循环制冷效率的目的。
附图说明
图1为实施例1的低温喷射制冷系统原理图。
图2为实施例2的低温喷射制冷系统原理图。
图中标记:1、第一发生器,2、第二发生器,3、第一喷射器,4、第二喷射器,5、冷凝器,6、第一回热器,7、气液分离器,8、分凝器,9、第一节流部件,10、蒸发冷凝器,11、第二回热器,12、第二节流部件,13、蒸发器,14、第一工质泵,15、第二工质泵,16、第三回热器。
具体实施方式
以下通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解,在没有进一步叙述的情况下,一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。
实施例1
本实施例提供一种热驱动的低温喷射制冷系统,包括第一发生器1、第二发生器2、第一喷射器3、第二喷射器4、冷凝器5、第一回热器6、气液分离器7、分凝器8、第一节流部件9、蒸发冷凝器10、第二回热器11、第二节流部件12、蒸发器13、第一工质泵14和第二工质泵15。第一发生器1的出口与第一喷射器3的工作流体入口相连,第二发生器2的出口与第二喷射器4的工作流体入口相连,第一喷射器3的工质出口与第二喷射器4的引射流体入口相连,第二喷射器4的出口与冷凝器5、第一回热器6的高压侧通道、气液分离器7入口依次串接,气液分离器7还设置顶部气体出口和底部液体出口,气液分离器7底部液体出口并联三个支路,其中第一支路经第一节流部件9与蒸发冷凝器10的低压侧通道入口相连,蒸发冷凝器10的低压侧通道出口与设置在气液分离器7内部的分凝器8入口相连,分凝器8的出口连接到第一喷射器3出口与第二喷射器4的引射流体入口之间;第二支路经第一工质泵14与第一发生器1入口相连,第三支路经第二工质泵15与第二发生器2入口相连,气液分离器7顶部气体出口、蒸发冷凝器10高压侧通道、第二回热器11高压侧通道、第二节流部件12、蒸发器13、第二回热器11低压侧通道、第一回热器6低压侧通道、第一喷射器3引射流体入口依次串接。第一回热器6和第二回热器11为板式换热器、套管式换热器或管壳式管热器。
本方案中,第一发生器1所发生的高温高压过热蒸气作为第一喷射器3的工作流体,第二发生器2所发生的高温高压过热蒸气作为第二喷射器4的工作流体,第一发生器1和第二发生器2的驱动热源包含化石能源燃烧所产生热能、太阳能、工厂产生的废热余热、地热能等的任何一种或两种热能。第一喷射器3所引射流体为气液分离器7顶部流体的富含低沸点组分混合工质,第二喷射器4所引射流体包含两部分:一部分为气液分离器7底部流出的富含高沸点组分混合工质,另一部分为第一喷射器3出口的较高压力的混合工质。
本实施例,第一喷射器3对蒸发器13出口的具有较低压力的富含低沸点组分的工质进行第一级引射升压,第二喷射器4不但对蒸发冷凝器10出口具有较高蒸发压力的富含高沸点组分的工质进行引射升压,而且还对第一喷射器3出口的具有较高压力的富含低沸点组分的工质进行第二级引射升压,第一喷射器3和第二喷射器4协同工作实现混合工质组分的分级引射升压,通过富含低沸点组分工质的梯级引射升压和富含高沸点组分工质的单级引射升压的技术方案,解决单一喷射器的工质高压比、效率低的缺陷。蒸发器13出口处工质与蒸发冷凝器10冷凝侧出口工质通过第二回热器11进行逆流换热。冷凝器5出口处工质与第二回热器11低压侧出口处工质通过第一回热器6进行逆流换热。
本实施例中,高沸点工质为R134a、R600、R142a、R245fa或R600a中一种,低沸点工质为R23、R32、R290或R152a中的一种。
本方案通过改进,采用双喷射器梯级引射的耦合流程结构,在保证蒸发冷凝器中高压侧富低沸点工质正常冷凝的条件下,尽可能升高第一节流部件出口处富高沸点混合工质的蒸发压力,减少这部分富高沸点混合工质的节流损失,这部分较高蒸发压力富高沸点混合工质也不需经第一喷射器3引射增压,而直接与第一喷射器3出口混合流体混合成为引射流体进入第二喷射器4进行第二级增压,降低了系统的能耗,提升了系统性能。通过两级喷射器耦合可有效提升系统压力,有利于非共沸混合工质的分离,同时降低各个喷射器工作压比,提高喷射器性能;两级喷射器可按照不同发生压力需求设置不同温度的发生器和配套工质泵,第一喷射器3引射低温低压富低沸点混合工质,第二喷射器4引射第一喷射器3出口混合工质和分凝器8出口中间压力富高沸点混合工质的混合物,实现高低沸点组分梯级分段升压和梯级引射,大大节省了泵功和系统输入能耗;气液分离器7中采用分凝器8可以更好的提纯进入蒸发器混合工质中的低沸点组分,获得更低制冷温度。
本实施例还提供一种热驱动的低温喷射制冷系统的制冷循环方法,步骤一、蒸发器13出口低温低压制冷剂蒸气依次接入第二回热器11、第一回热器6两级吸热,以过热状态进入第一喷射器3引射流体入口,来自第一发生器1的高温高压制冷剂蒸气进入第一喷射器3工作流体入口,与引射流体混合增压后的混合流体与来自分凝器8的制冷剂蒸气混合后进入第二喷射器4引射流体入口;第二发生器2出口的高温高压制冷剂蒸气作为工作流体进入第二喷射器4与引射流体混合升压成为较高压力混合制冷剂蒸气,然后进入冷凝器5冷凝为气液两相制冷剂,并进入第一回热器6与来自第二回热器11出口低压较低温度制冷剂进一步换热回收其多余的冷量;
步骤二、由第一回热器6高压侧管道排出的制冷剂工质进入气液分离器7,分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体,气相混合流体经气液分离器7内的分凝器8进一步精馏提纯,成为低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气而进入蒸发冷凝器10的高压侧管道,以冷凝成为饱和液态制冷剂,再进入第二回热器11出口低温低压制冷剂蒸气的冷量并变成过冷液态制冷剂,经第二节流部件12节流降压成为低温制冷剂并进入蒸发器13低温制冷,并成为低温低压饱和制冷剂蒸气;富含高沸点组分的液态制冷剂流体由气液分离器7底部流出,并分为三支路,第一支路经第一节流部件9节流降压成较高压力、较高蒸发温度的制冷剂进入蒸发冷凝器10蒸发成较高压力的制冷剂蒸气,再进入分凝器8对气液分离器7内的气相混合制冷剂的低沸点组分进行提纯,第二支路经第二工质泵15加压送入第二发生器2加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,作为第二喷射器4的工作流体;第三支路经第一工质泵14加压送入第一发生器1加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,作为第一喷射器3的工作流体,从而实现梯级引射的混合工质喷射制冷循环过程。
实施例2
本实施例提供一种热驱动的低温喷射制冷系统,包括第一发生器1、第一喷射器3、第二喷射器4、冷凝器5、第一回热器6、气液分离器7、分凝器8、第一节流部件9、蒸发冷凝器10、第二回热器11、第二节流部件12、蒸发器13、第一工质泵14和第三回热器16。本方案与实施例1相比,第一喷射器3和第二喷射器4合用同一个第一发生器1,并在第二喷射器4、冷凝器5以及第一工质泵14、发生器1之间加设第三回热器16。气液分离器7底部液态富高沸点工质分为两支路,一支路经第一工质泵14升压进入第一发生器1升温升压,另一支路进入第一节流部件9节流降压。第一发生器1的驱动热源包含化石能源燃烧所产生热能、太阳能、工厂产生的废热余热、地热能等的任何一种或两种热能。
本方案,第一发生器1的出口分别与第一喷射器3的工作流体入口、第二喷射器4的工作流体入口相连,第一喷射器3的工质出口与第二喷射器4的引射流体入口相连,第二喷射器4的工质出口与第三回热器16的第一换热通道、冷凝器5、第一回热器6的高压侧通道、气液分离器7入口依次串接,气液分离器7还设置顶部气体出口和底部液体出口,气液分离器7底部液体出口并联两个支路,其中第一支路经第一节流部件9与蒸发冷凝器10的低压侧通道入口相连,蒸发冷凝器10的低压侧通道出口与设置在气液分离器7内部的分凝器8入口相连,分凝器8的出口连接到第一喷射器3出口与第二喷射器4的引射流体入口之间的管路上;第二支路依次经第一工质泵14、第三回热器16的第二换热通道与第一发生器1相连,气液分离器7顶部气体出口、蒸发冷凝器10的高压侧通道、第二回热器11的高压侧通道、第二节流部件12、蒸发器13、第二回热器11的低压侧通道、第一回热器6的低压侧通道、第一喷射器3引射流体入口依次串接。蒸发器13出口处工质与蒸发冷凝器10冷凝侧制冷剂通道出口工质通过第二回热换热器11进行逆流换热。冷凝器5制冷剂通道出口处工质与第二回热换热器11低压侧出口处制冷剂工质通过第一回热器6进行逆流换热。第一回热器6和第二回热器11为板式换热器、套管式换热器或管壳式管热器。
本实施例中,高沸点工质为R134a、R600、R142a、R245fa或R600a中一种,低沸点工质为R23、R32、R290或R152a中的一种。
本实施例还提供一种热驱动的低温喷射制冷系统的循环方法,蒸发器13出口低温低压制冷剂蒸气依次接入第二回热器11、第一回热器6两级吸热,以过热状态进入第一喷射器3引射流体入口,来自第一发生器1的高温高压制冷剂蒸气进入第一喷射器3工作流体入口,与引射流体混合增压后的混合流体与来自分凝器8的制冷剂蒸气混合后进入第二喷射器4引射流体入口;第一发生器1出口的高温高压制冷剂蒸气作为工作流体进入第二喷射器4与引射流体混合升压成为较高压力混合制冷剂蒸气,进入第三回热器16的第二换热通道,然后进入冷凝器5冷凝为气液两相制冷剂,并进入第一回热器6与来自第二回热器11出口低压较低温度制冷剂进一步换热回收其多余的冷量,第三回热器16用于对第二换热通道的制冷剂工质进行热量回收,并对进入第一发生器1的制冷剂工质进行预热;
步骤二、由第一回热器6高压侧管道排出的制冷剂工质进入气液分离器7,分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体,气相混合流体经气液分离器7内的分凝器8进一步精馏提纯,成为低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气而进入蒸发冷凝器10的高压侧管道,以冷凝成为饱和液态制冷剂,再进入第二回热器11出口低温低压制冷剂蒸气的冷量并变成过冷液态制冷剂,经第二节流部件12节流降压成为低温制冷剂并进入蒸发器13低温制冷,并成为低温低压饱和制冷剂蒸气;富含高沸点组分的液态制冷剂流体由气液分离器7底部流出,并分为两支路,第一支路经第一节流部件9节流降压成较高压力、较高蒸发温度的制冷剂进入蒸发冷凝器10蒸发成较高压力的制冷剂蒸气,再进入分凝器8对气液分离器7内的气相混合制冷剂的低沸点组分进行提纯,第二支路经第一工质泵14加压通过第三回热器16的第一换热通道进行预热后,送入第一发生器1加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,分别作为第一喷射器3和第二喷射器4的工作流体。
应当指出,虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述,然而本发明还可以有其他的多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下,熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形,但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种热驱动的低温喷射制冷系统,其特征在于:包括发生器、第一喷射器、第二喷射器、气液分离器和蒸发器,
所述发生器,用于将制冷剂工质加热成为高温高压制冷剂过热蒸气;
所述第一喷射器具有工作流体入口、引射流体入口和工质出口,其工作流体入口与所述发生器的出口相连;
所述蒸发器的制冷剂进口与气液分离器的顶部出口相连,由气液分离器的顶部出口排出的第一组分工质经过冷凝并节流降压为低温低压两相混合制冷剂工质后,进入蒸发器蒸发吸热,所述蒸发器的制冷剂出口与第一喷射器的引射流体入口相连,用于将蒸发器的制冷剂出口低温低压制冷剂蒸气引射进入第一喷射器内;
所述第二喷射器具有工作流体入口、引射流体入口和工质出口,第二喷射器的工作流体入口与发生器的制冷剂出口相连,第二喷射器的引射流体入口与所述第一喷射器的工质出口相连,第二喷射器的工质出口排出的制冷剂工质被冷凝为气液两相工质;
所述气液分离器具有制冷剂工质进口、顶部出口和底部出口,所述第二喷射器排出的被冷凝后的气液两相工质进入所述气液分离器中,用于将所述气液两相工质分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体。
2.根据权利要求1所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统,其特征在于:所述气液分离器中,所述富含低沸点组分的气相混合流体由顶部出口排出,并最终被引入第一喷射器的引射流体入口;富含高沸点组分的液相混合流体由底部出口排出,并最终与第一喷射器工质出口的制冷剂工质混合后被引射进入第二喷射器。
3.根据权利要求2所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统,其特征在于:还包括分凝器,所述分凝器设置在气液分离器内的液面以上,用于将富含低沸点组分的气相混合流体进行精馏提纯并得到低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气,最终由气液分离器的顶部出口排出。
4.根据权利要求3所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统,其特征在于:还包括第一回热器,第一回热器包括高压侧通道和低压侧通道,所述第一回热器的高压侧通道的进口与冷凝器的制冷剂通道出口相连,冷凝器的制冷剂通道进口与第二喷射器的工质出口相连,第一回热器的高压侧通道的出口与所述气液分离器的工质进口相连,第一回热器的低压侧通道的进口与所述蒸发器的工质出口相连,第一回热器低压侧通道的出口与所述第一喷射器的引射流体入口相连。
5.根据权利要求3或4所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统,其特征在于:还包括蒸发冷凝器,所述蒸发冷凝器包括高压侧通道和低压侧通道,其中蒸发冷凝器的低压侧通道进口经过第一节流部件与所述气液分离器的底部出口相连,蒸发冷凝器的低压侧通道出口与所述分凝器的进口相连,蒸发冷凝器的高压侧通道入口与所述气液分离器的顶部出口相连,蒸发冷凝器的高压侧通道出口与第二回热器的高压侧通道进口相连。
6.根据权利要求5所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统,其特征在于:所述第二回热器包括高压侧通道和低压侧通道,第二回热器的高压侧通道出口通过第二节流部件与蒸发器的制冷剂通道进口相连,第二回热器的低压侧通道的进口与蒸发器的制冷剂通道出口相连。
7.根据权利要求1所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统,其特征在于:所述发生器包括第一发生器和第二发生器,所述第一发生器的工质出口与第一喷射器的工作流体入口相连, 第一发生器的工质入口通过第一工质泵与气液分离器的底部液体出口相连,第二发生器的工质入口通过第二工质泵与气液分离器的底部液体出口相连。
8.根据权利要求1所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统,其特征在于:所述发生器包括第一发生器,所述第一发生器的工质出口分别与第一喷射器的工作流体入口、第二喷射器的工作流体入口相连,第一发生器的工质入口通过第一工质泵与气液分离器的底部出口相连。
9.根据权利要求7所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统的制冷循环方法,其特征在于:
步骤一、蒸发器的制冷剂通道出口排出的低温低压制冷剂蒸气依次进入第二回热器、第一回热器进行两级吸热,并以过热状态进入第一喷射器引射流体入口,来自第一发生器的高温高压制冷剂蒸气进入第一喷射器工作流体入口,与引射流体混合增压后的混合流体与来自分凝器的制冷剂蒸气混合后进入第二喷射器引射流体入口;第二发生器出口的高温高压制冷剂蒸气作为工作流体进入第二喷射器与引射流体混合升压成为较高压力混合制冷剂蒸气,然后进入冷凝器的制冷剂通道后,被冷凝为气液两相制冷剂,并与来自第二回热器出口低压较低温度制冷剂在第一回热器内进一步换热回收其多余的冷量;
步骤二、由第一回热器高压侧通道排出的制冷剂工质进入气液分离器,分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体,气相混合流体经气液分离器内的分凝器进一步精馏提纯,成为低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气而进入蒸发冷凝器的高压侧通道,以冷凝成为饱和液态制冷剂,再进入第二回热器出口低温低压制冷剂蒸气的冷量并变成过冷液态制冷剂,经第二节流部件节流降压成为低温制冷剂并进入蒸发器低温制冷,并成为低温低压饱和制冷剂蒸气;
富含高沸点组分的液态制冷剂流体由气液分离器底部流出,并分为三支路,第一支路经第一节流部件节流降压成较高压力、较高蒸发温度的制冷剂后,进入蒸发冷凝器蒸发成较高压力的制冷剂蒸气,再进入分凝器对气液分离器内的气相混合制冷剂的低沸点组分进行提纯,第二支路经第二工质泵加压送入第二发生器加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,作为第二喷射器的工作流体;第三支路经第一工质泵加压送入第一发生器加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,作为第一喷射器的工作流体,从而实现梯级引射的混合工质喷射制冷循环过程。
10.根据权利要求8所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统的制冷循环方法,其特征在于:
步骤一、蒸发器制冷剂通道出口排出的低温低压制冷剂蒸气依次接入第二回热器、第一回热器进行两级吸热,并以过热状态进入第一喷射器引射流体入口,来自第一发生器的高温高压制冷剂蒸气进入第一喷射器工作流体入口,与引射流体混合增压后的混合流体与来自分凝器的制冷剂蒸气混合后进入第二喷射器引射流体入口;第一发生器出口的高温高压制冷剂蒸气作为工作流体进入第二喷射器与引射流体混合升压成为较高压力混合制冷剂蒸气,进入第三回热器的低压侧工质通道,然后进入冷凝器的制冷剂通道后,被冷凝为气液两相制冷剂,并与来自第二回热器出口低压较低温度制冷剂在第一回热器内进一步换热回收其多余的冷量;第三回热器用于即将进入第一发生器的制冷剂工质进行预热;
步骤二、由第一回热器高压侧通道排出的制冷剂工质进入气液分离器,分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体,气相混合流体经气液分离器内的分凝器进一步精馏提纯,成为低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气而进入蒸发冷凝器的高压侧通道,以冷凝成为饱和液态制冷剂,再进入第二回热器出口低温低压制冷剂蒸气的冷量并变成过冷液态制冷剂,经第二节流部件节流降压成为低温制冷剂并进入蒸发器低温制冷,并成为低温低压饱和制冷剂蒸气;
富含高沸点组分的液态制冷剂流体由气液分离器底部流出,并分为两支路,第一支路经第一节流部件节流降压成较高压力、较高蒸发温度的制冷剂进入蒸发冷凝器蒸发成较高压力的制冷剂蒸气,再进入分凝器对气液分离器内的气相混合制冷剂的低沸点组分进行提纯,第二支路经第一工质泵加压并经第三回热器进行预热后,送入第一发生器加热成为高温高压制冷剂过热蒸气,分别作为第一喷射器和第二喷射器的工作流体。
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