CN116558145A - 一种采用双喷射器的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用双喷射器的制冷系统，涉及压缩制冷技术领域，该系统包括冷凝器、工质泵、发生器、两相喷射器、蒸汽喷射器、气液分离器、涡旋压缩机和蒸发器；冷凝器的出口与工质泵的入口连接，工质泵的出口分别与发生器的入口和两相喷射器的一次流入口连接，发生器的出口与蒸汽喷射器的一次流入口连接，两相喷射器的出口与气液分离器的入口连接，气液分离器的气体出口与涡旋压缩机的入口连接，气液分离器的液体出口与蒸发器的入口连接，蒸发器的出口连接两相喷射器的二次流入口，涡旋压缩机的出口连接蒸汽喷射器的二次流入口，蒸汽喷射器的出口连接冷凝器的入口。本发明能够提高整个系统的效率和性能，从而实现更高的运行效果。

Description

一种采用双喷射器的制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷领域，特别是涉及一种采用双喷射器的制冷系统。

背景技术

根据国际能源机构(IEA)的数据，大约40％的世界能源消耗用于制冷、供暖、通风和空调(RHVAC)系统，其中空调系统是最大的用电设备之一。预计到2050年，全球建筑中将有三分之二安装空调系统，这将进一步增加对能源的需求和碳排放压力。目前，大部分空调系统采用蒸汽压缩制冷技术，其中机械压缩机占总能耗的80％以上。为了应对这一挑战，需要开发和推广更加高效、节能的空调技术，例如喷射式制冷技术、吸收式制冷技术等，以减少能源消耗和碳排放。

喷射式制冷系统可以利用低温热源来驱动制冷循环，从而实现节能和环保。例如，太阳能和地热能可以被用作喷射式制冷系统的驱动能源，这将有助于减少化石燃料的使用和减少碳排放。此外，工业余热也可以通过喷射式制冷系统进行回收和利用，提高能源利用效率，降低生产成本。与蒸汽压缩制冷系统相比，喷射式制冷系统在市场上面临着一些挑战。其中一个主要的影响因素是其性能系数COP较低，通常小于0.5。这意味着喷射式制冷系统需要消耗更多的能量来产生相同的制冷效果，从而导致运行成本的增加。

目前，亟需提出一种喷射与压缩耦合的制冷系统，充分利用低品位热能并降低压缩耗功，提高系统性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用双喷射器的制冷系统，充分利用低品位热能并降低压缩耗功，提高了系统性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种采用双喷射器的制冷系统，包括：冷凝器、工质泵、发生器、两相喷射器、蒸汽喷射器、气液分离器、涡旋压缩机和蒸发器；所述冷凝器的出口与所述工质泵的入口连接，所述工质泵的出口分别与所述发生器的入口和所述两相喷射器的一次流入口连接，所述发生器的出口与所述蒸汽喷射器的一次流入口连接，所述两相喷射器的出口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器的气体出口与所述涡旋压缩机的入口连接，所述气液分离器的液体出口与所述蒸发器的入口连接，所述蒸发器的出口连接所述两相喷射器的二次流入口，所述涡旋压缩机的出口连接所述蒸汽喷射器的二次流入口，所述蒸汽喷射器的出口连接所述冷凝器的入口。

可选地，所述发生器用于吸收低品位热能，所述低品位热能包括太阳能、地热能和所述压缩-喷射制冷系统产生的废热。

可选地，还包括膨胀阀；所述气液分离器的气体出口输出的液体经过所述膨胀阀进入所述蒸发器。

可选地，还包括三通阀，所述三通阀的入口与所述工质泵的入口连接，所述三通阀的第一出口与所述发生器的入口连接，所述三通阀的第二出口与所述两相喷射器的一次流入口连接。

本发明还公开了一种采用双喷射器的制冷系统，包括：冷凝器、工质泵、发生器、两相喷射器、蒸汽喷射器、气液分离器和蒸发器；所述冷凝器的出口与所述工质泵的入口连接，所述工质泵的出口分别与所述发生器的入口和所述两相喷射器的一次流入口连接，所述发生器的出口与所述蒸汽喷射器的一次流入口连接，所述两相喷射器的出口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器的气体出口与所述蒸汽喷射器的二次流入口连接，所述气液分离器的液体出口与所述蒸发器的入口连接，所述蒸发器的出口连接所述两相喷射器的二次流入口，所述蒸汽喷射器的出口连接所述冷凝器的入口。

可选地，所述发生器用于吸收低品位热能，所述低品位热能包括太阳能、地热能和所述制冷系统产生的废热。

可选地，还包括膨胀阀；所述气液分离器的气体出口输出的液体经过所述膨胀阀进入所述蒸发器。

可选地，还包括三通阀，所述三通阀的入口与所述工质泵的入口连接，所述三通阀的第一出口与所述发生器的入口连接，所述三通阀的第二出口与所述两相喷射器的一次流入口连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明蒸汽喷射器为气-气喷射器，蒸汽喷射器代替涡旋压缩机将蒸发器的出口蒸汽压缩到冷凝器压力，该循环被称为热驱动喷射制冷循环；两相喷射器为气-液喷射器，两相喷射器可用作膨胀装置用以回收膨胀功，该循环包含涡旋压缩机，被称为喷射器膨胀制冷循环；双喷射器制冷循环将热驱动喷射器与喷射器膨胀制冷循环相结合，低温喷射器替代了膨胀装置，以减少节流损失；气-液喷射器能够提供更大的吸入流量，从而减轻气-气喷射器的负荷；气-气喷射器将引射涡旋压缩机排出的工质，并将总的工质输送到冷凝器，这种设计的好处是能够提高整个系统的效率和性能，从而实现更高的运行效果。另外，本发明充分利用低品位热能并降低压缩耗功，提高了系统性能。

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他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种采用双喷射器的制冷系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种采用双喷射器的制冷系统的压力焓值图。

符号说明：

第一管道—1，第二混合室—2，第二扩散器—3，第二管道—4，第三管道—5，第四管道—6，第一混合室—7，第一扩散器—8，第五管道—9，第六管道—10，气液分离器的液体出口—11，蒸发器的入口—12，第七管道—13，第八管道—14，工质泵—15，发生器—16，冷凝器—17，两相喷射器—18，蒸汽喷射器—19，气液分离器—20，涡旋压缩机—21，蒸发器—22，膨胀阀—23。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种采用双喷射器的制冷系统，充分利用低品位热能并降低压缩耗功，提高了系统性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

蒸气压缩制冷循环消耗大量电力，导致燃料消耗和温室气体排放。吸收、吸附和喷射制冷循环具有显著降低能耗的潜力。这些循环使用废热、可再生能源(如太阳能和地热能)作为驱动能源，可以避免燃料消耗和温室气体排放。

而喷射制冷系统具有结构简单、运行可靠、成本和维修费用低等优势。与复杂昂贵的吸收式制冷系统相比，在热源温度低于80℃时，喷射制冷系统能够形成有效的竞争。

本发明考虑利用循环废热和可再生能源(如太阳能和地热能)作为驱动能源，并利用喷射制冷系统的优势。

实施例1

本实施例提供了一种采用双喷射器的制冷系统，如图1所示，一种采用双喷射器的制冷系统包括：冷凝器17、工质泵15、发生器16、两相喷射器18、蒸汽喷射器19、气液分离器20、涡旋压缩机21和蒸发器22；所述冷凝器17的出口与所述工质泵15的入口连接，所述工质泵15的出口分别与所述发生器16的入口和所述两相喷射器18的一次流入口连接，所述发生器16的出口与所述蒸汽喷射器19的一次流入口连接，所述两相喷射器18的出口与所述气液分离器20的入口连接，所述气液分离器20的气体出口与所述涡旋压缩机21的入口连接，所述气液分离器的液体出口11与所述蒸发器的入口12连接，所述蒸发器22的出口连接所述两相喷射器18的二次流入口，所述涡旋压缩机21的出口连接所述蒸汽喷射器19的二次流入口，所述蒸汽喷射器19的出口连接所述冷凝器17的入口。

本发明在喷射器膨胀制冷循环中引入热驱动喷射制冷循环，利用从冷凝器17压力到蒸发器22压力的膨胀功来提高喷射器制冷系统性能，减少涡旋压缩机21的机械功率输入。

所述发生器16用于吸收低品位热能，所述低品位热能包括太阳能、地热能和所述压缩-喷射制冷系统产生的废热。发生器16可以利用太阳能、地热能或低品位的工业废热来驱动蒸汽喷射器19，能够避免燃料消耗和温室气体排放。

一种采用双喷射器的制冷系统还包括膨胀阀23；所述气液分离器20的气体出口输出的液体经过所述膨胀阀23进入所述蒸发器22。

一种采用双喷射器的制冷系统，还包括三通阀，所述三通阀的入口与所述工质泵15的入口连接，所述三通阀的第一出口与所述发生器16的入口连接，所述三通阀的第二出口与所述两相喷射器18的一次流入口连接。

两相喷射器18和蒸汽喷射器19的工作流程为：过热蒸汽状态下的主流进入主喷嘴，然后压力和温度下降，而速度增加。低压下的二次流，进入混合室。此外，进入混合室的二次流的压力和温度也有所下降。两股流体发生混合，混合压力低于蒸发器22压力的值，以便二次流被吸入混合室。在喷射器的出口，混合流压力增加，速度下降，直到流动几乎停滞。

两相喷射器18包括第一混合室7和第一扩散器8，蒸汽喷射器19包括第二混合室2和第二扩散器3。

本发明采用双喷射器的制冷系统的具体工作流程包括：冷凝器17出口流体经过工质泵15升压到发生器16压力后，使用具有一个入口和两个出口的三通阀将其分为两部分。一部分流体通过发生器16，吸收低品位热能并变为为饱和蒸汽，成为高温喷射器(蒸汽喷射器19)的一次流，用于提高涡旋压缩机21排气压力(二次流)。高温喷射器将混合流的压力提升到冷凝器17的压力。另一部分流体作为一次流进入低温喷射器(两相喷射器18)，二次流来自蒸发器22出口，是两相流体，因此混合流进入到气液分离器20。气液分离器20输出的饱和蒸汽流进入涡旋压缩机21，饱和液体流经过膨胀阀23后进入蒸发器22吸热，实现冷却效果。

本发明采用双喷射器的制冷系统的压力焓值图如图2所示，图2中纵坐标为压力P，横坐标为焓值h。第一管道1为发生器16和两相喷射器18之间的管道，第二管道4为两相喷射器18和冷凝器17之间的管道，第三管道5为冷凝器17与工质泵15之间的管道，第四管道6为工质泵15与发生器16之间的管道，第五管道9为气液分离器20与两相喷射器18之间的管道，第六管道10为气液分离器20与涡旋压缩机21之间的管道，第七管道13为蒸发器22与两相喷射器18与之间的管道，第八管道14为涡旋压缩机21与蒸汽喷射器19之间的管道，13’为两相喷射器18喷嘴出口的状态点，14’为蒸汽喷射器19喷嘴出口的状态点。

本发明压缩制冷系统的核心是利用不同温度下的流体的物理特性，利用喷射器的引射、混合、升压功能，从而实现热量的传递和转化。在相同的运行条件下，双喷射器制冷循环可以产生比使用单个热驱动喷射器的制冷循环更高的制冷循环。

本发明高温喷射器为气-气喷射器(一次和二次流为干气)，气-气喷射器代替涡旋压缩机21将蒸发器22的出口蒸汽压缩到冷凝器17压力，该循环被称为热驱动喷射制冷循环。低温喷射器为气-液喷射器(一次流是液相，二次流是气相)，气-液喷射器用作膨胀装置用以回收膨胀功，该循环包含涡旋压缩机21，被称为喷射器膨胀制冷循环。高温喷射器的一次流为离开发生器16的饱和干工质。

本发明双喷射器制冷循环将热驱动喷射器与喷射器膨胀制冷循环相结合，低温喷射器替代了膨胀装置，以减少节流损失。高温喷射器将引射涡旋压缩机21排出的工质，并将总的工质输送到冷凝器17，降低了涡旋压缩机21能耗。

本发明在蒸汽喷射器入口设置涡旋压缩机，可有效提高蒸汽喷射器二次流体入口压力，改善蒸汽喷射器性能，避免出现工作失常。通过涡旋压缩机压缩后的气态制冷剂进入蒸汽喷射器，降低压缩机功耗，有效提高系统制冷性能。两相喷射器、涡旋压缩机和蒸汽喷射器共同承担制冷剂的压缩作用，降低了功耗，提高了系统能效。本发明系统在原有的太阳能喷射制冷系统基础上，增加了一个两相喷气器和气液分离器，利用从冷凝器到蒸发器的膨胀能量来提高系统性能。

实施例2

本实施例提供了一种采用双喷射器的制冷系统，该系统包括：冷凝器17、工质泵15、发生器16、两相喷射器18、蒸汽喷射器19、气液分离器20和蒸发器22；所述冷凝器17的出口与所述工质泵15的入口连接，所述工质泵15的出口分别与所述发生器16的入口和所述两相喷射器18的一次流入口连接，所述发生器16的出口与所述蒸汽喷射器19的一次流入口连接，所述两相喷射器18的出口与所述气液分离器20的入口连接，所述气液分离器20的气体出口与所述蒸汽喷射器19的二次流入口连接，所述气液分离器的液体出口与所述蒸发器22的入口连接，所述蒸发器22的出口连接所述两相喷射器18的二次流入口，所述蒸汽喷射器19的出口连接所述冷凝器17的入口。

本实施例一种采用双喷射器的制冷系统适用于蒸发温度较高时，无需涡旋压缩机21，气液分离器20的制冷剂气体可以直接进入高温喷射器。

所述发生器16用于吸收低品位热能，所述低品位热能包括太阳能、地热能和所述制冷系统产生的废热。

一种采用双喷射器的制冷系统还包括膨胀阀23；所述气液分离器20的气体出口输出的液体经过所述膨胀阀23进入所述蒸发器22。

一种采用双喷射器的制冷系统还包括三通阀，所述三通阀的入口与所述工质泵15的入口连接，所述三通阀的第一出口与所述发生器16的入口连接，所述三通阀的第二出口与所述两相喷射器18的一次流入口连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种采用双喷射器的制冷系统，其特征在于，包括：冷凝器、工质泵、发生器、两相喷射器、蒸汽喷射器、气液分离器、涡旋压缩机和蒸发器；所述冷凝器的出口与所述工质泵的入口连接，所述工质泵的出口分别与所述发生器的入口和所述两相喷射器的一次流入口连接，所述发生器的出口与所述蒸汽喷射器的一次流入口连接，所述两相喷射器的出口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器的气体出口与所述涡旋压缩机的入口连接，所述气液分离器的液体出口与所述蒸发器的入口连接，所述蒸发器的出口连接所述两相喷射器的二次流入口，所述涡旋压缩机的出口连接所述蒸汽喷射器的二次流入口，所述蒸汽喷射器的出口连接所述冷凝器的入口。

2.根据权利要求1所述的采用双喷射器的制冷系统，其特征在于，所述发生器用于吸收低品位热能，所述低品位热能包括太阳能、地热能、工业余热和所述制冷系统产生的废热。

3.根据权利要求1所述的采用双喷射器的制冷系统，其特征在于，还包括膨胀阀；所述气液分离器的气体出口输出的液体经过所述膨胀阀进入所述蒸发器。

4.根据权利要求1所述的采用双喷射器的制冷系统，其特征在于，还包括三通阀，所述三通阀的入口与所述工质泵的入口连接，所述三通阀的第一出口与所述发生器的入口连接，所述三通阀的第二出口与所述两相喷射器的一次流入口连接。

5.一种采用双喷射器的制冷系统，其特征在于，包括：冷凝器、工质泵、发生器、两相喷射器、蒸汽喷射器、气液分离器和蒸发器；所述冷凝器的出口与所述工质泵的入口连接，所述工质泵的出口分别与所述发生器的入口和所述两相喷射器的一次流入口连接，所述发生器的出口与所述蒸汽喷射器的一次流入口连接，所述两相喷射器的出口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器的气体出口与所述蒸汽喷射器的二次流入口连接，所述气液分离器的液体出口与所述蒸发器的入口连接，所述蒸发器的出口连接所述两相喷射器的二次流入口，所述蒸汽喷射器的出口连接所述冷凝器的入口。

6.根据权利要求5所述的采用双喷射器的制冷系统，其特征在于，所述发生器用于吸收低品位热能，所述低品位热能包括太阳能、地热能、工业余热和所述制冷系统产生的废热。

7.根据权利要求5所述的采用双喷射器的制冷系统，其特征在于，还包括膨胀阀；所述气液分离器的气体出口输出的液体经过所述膨胀阀进入所述蒸发器。

8.根据权利要求5所述的采用双喷射器的制冷系统，其特征在于，还包括三通阀，所述三通阀的入口与所述工质泵的入口连接，所述三通阀的第一出口与所述发生器的入口连接，所述三通阀的第二出口与所述两相喷射器的一次流入口连接。