CN1776324A - 替代制冷机节流元件的两相流喷射器 - Google Patents

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替代制冷机节流元件的两相流喷射器，属于制冷技术领域，包括：步进电机、密封螺母、密封填料、调节阀杆、调节阀体、喷嘴、喷射器壳体、引射流体接头、吸气腔、混合室、扩压室、混合流体接头。制冷剂在喷嘴内不断加速，压力降低，使吸气腔内的压力降低，从蒸发器来的气态制冷剂被引射进吸气腔，进入混合室与冷凝器来的主流流体混合，进扩压室扩压，流出喷射器壳体；主流流体和引射流体的混合为近似等压混合，扩压室根据等动量变化率理论设计，可提高喷射器的效率。该两相流喷射器运动部件少，可以回收制冷系统的节流损失，提高制冷系统的效率，在制冷工况下，采用本发明的制冷系统的效率可提高约5％～20％，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

替代制冷机节流元件的两相流喷射器
技术领域
本发明涉及的是一种喷射器，尤其是一种喷射器进口的主流流体为液态制冷剂，制冷量可以调节的，用来替代制冷机节流元件的两相流喷射器，属于制冷
技术领域。
背景技术
现有的制冷机大都由四大件组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，气态制冷剂经压缩机压缩后进入冷凝器冷凝成高压高温的液体，然后经膨胀阀节流膨胀后成为低温低压的两相流体，再进入蒸发器蒸发，吸收蒸发器外侧流体的热量汽化后再进入压缩机，从而完成一个循环，在制冷剂的循环过程中，制冷剂从冷凝器出口的液体状态通过膨胀阀的节流变成两相流体的过程是一个等焓过程，部分有用功被节流损失掉了，从而影响了制冷机效率的提高。随着人们生活水平的提高，制冷空调等领域的用电占能源消耗大的比例越来越大，随着能源形势的日渐紧张，提高制冷系统的效率是当务之急。利用喷射器代替节流元件对制冷系统的节流损失进行回收是提高制冷系统效率的有效途径，已有技术中，早在1966年，美国的C.A.Kemper申请了专利号为：US 3277660的喷射制冷循环的专利，但由于当时对两相流喷射器理论上研究的不足，实际装置并没有达到理想效果。随着技术的发展，两相流喷射器理论日渐完善，喷射制冷循环又被重新提到制冷装置的制造领域中；公开号为CN160823A，发明名称为喷射器的发明专利，是一种用于喷射制冷循环的制冷系统中的喷射器，该发明与常规热驱动的蒸汽喷射制冷系统的喷射器结构基本相同，由超音速喷嘴、引射腔、混合室和扩散室组成，喷嘴为先缩后扩形喷嘴，混合室为等面积圆柱形，扩散室为圆台形，该专利的摘要自述为：“喷嘴(41)用烧结金属制成，而压力增加部分(混合部分(42)和扩散器(43))通过可塑成形一个金属导管制造，因此，喷嘴(41)可以在很短的时间内制造同时保持高加工精度，从而，喷射器(40)的制造成本降低”。由于喷射器进口主流流体为液态制冷剂，在喷嘴内的膨胀过程中会出现亚稳态流现象，降低喷嘴的效率，该发明未对亚稳态流采取消除措施，且该发明的混合室为圆柱形，扩压室为圆台形，在制冷剂的混合和扩压过程中易产生激波，降低了喷射器的效率。
发明内容
为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明设计了一种制冷量可以调节的两相流喷射器，替代膨胀阀用于压缩/喷射混合制冷系统，实现制冷装置效率的提高。
本发明是通过下述技术方案实现的。本发明包括：步进电机、密封螺母、密封填料、调节阀杆、调节阀体、喷嘴、引射流体进口接头、喷射器壳体、吸气腔、混合室、扩压室、混合流体出口接头、主流流体进口接头。调节阀杆的一端与步进电机的输出轴连接，另一端做成锥形，穿过密封螺母和密封填料后伸入调节阀体内，调节阀杆的中部与调节阀体接触部分螺纹连接，主流流体进口接头与调节阀体制成一体，喷嘴的进口与调节阀体的出口螺纹连接，喷嘴的进口端开有节流孔，调节阀杆的锥形部分伸入喷嘴的节流孔内，通过控制步进电机的转动，调整调节阀杆的端部锥形体的位置，以决定节流孔的开度，喷嘴与喷射器壳体螺纹连接，吸气腔、混合室、扩压室、混合流体出口接头均包容在喷射器壳体内组成一体，吸气腔的出口即是混合室的入口，混合室的出口即是扩压室的入口，扩压室的出口即是混合流体出口接头的入口，引射流体进口接头与喷射器壳体制成一体，并与吸气腔相通，吸气腔进口段呈圆柱形，出口段呈渐缩形，混合室呈渐缩圆台形，扩压室为渐扩喇叭形，喷嘴伸入吸气腔内直至吸气腔的出口处，喷嘴进口段腔体在节流孔后先突扩后突缩，中段腔体呈圆柱形，伸入到吸气腔内部分呈渐缩渐扩形。主流流体进口接头、引射流体进口接头、混合流体出口接头分别与制冷系统中冷凝器的出口、蒸发器出口、汽液分离器的进口连接，
喷嘴节流孔的直径大于普通节流孔板，喷嘴在节流孔后的一段直径突然扩大，目的是使从冷凝器来的过冷液体制冷剂在经过节流孔后产生气泡，而此后的流道直径又突缩，使产生的气泡破碎，气泡的直径变小，从而减轻亚稳态流现象；制冷剂在喷嘴的先渐缩后渐扩的流道内，被不断加速，压力不断降低，在出口处通常超过音速，使吸气腔内的压力降低，从蒸发器来的气态制冷剂被引射进吸气腔，然后进入混合室与冷凝器来的主流流体混合后进入扩压室进行扩压，压力逐渐升高，最后流出喷射器壳体；本发明的混合室做成渐缩圆台形，主流流体和引射流体的混合为近似等压混合，扩压室是根据等动量变化率理论进行设计的渐扩喇叭形腔体，可以提高喷射器的效率。本发明的喷射器可根据制冷系统的负荷变化进行制冷量调节，制冷量的调节是通过控制步进电机带动调节阀杆调整节流孔的过流面积来实现的。
此两相流喷射器可用于各种常用的制冷剂，如：R134a、R404A、R22，以及二氧化碳等，用来提高制冷循环的效率。
本发明的有益效果是，该两相流喷射器运动部件少，可以回收制冷系统的节流损失，提高制冷系统的效率，在制冷工况下，采用本发明的两相流喷射器的压缩/喷射混合制冷系统可以比传统的膨胀阀节流的制冷系统效率提高约5％～20％，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1本发明两相流喷射器结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。
如图1所示，本发明包括：步进电机1、密封螺母2、密封填料3、调节阀杆4、调节阀体5、喷嘴6、引射流体进口接头7、喷射器壳体8、吸气腔9、混合室10、扩压室11、混合流体出口接头12、主流流体进口接头13。调节阀杆4的一端与步进电机1的输出轴连接，另一端做成锥形，穿过密封螺母2和密封填料3后伸入调节阀体5内，调节阀杆4的中部与调节阀体5接触部分螺纹连接，主流流体进口接头13与调节阀体5制成一体，喷嘴6的进口与调节阀体5的出口螺纹连接，喷嘴6的进口端开有节流孔，调节阀杆4的锥形部分伸入喷嘴6的节流孔内，通过控制步进电机1的转动，调整调节阀杆4的端部锥形体的位置，以决定节流孔的开度，喷嘴6与喷射器壳体8螺纹连接，吸气腔9、混合室10、扩压室11、混合流体出口接头12均包容在喷射器壳体8内组成一体，吸气腔9的出口即是混合室10的入口，混合室10的出口即是扩压室11的入口，扩压室11的出口即是混合流体出口接头12的入口，引射流体进口接头7与喷射器壳体8制成一体，并与吸气腔9相通，吸气腔9进口段呈圆柱形，出口段呈渐缩形，混合室10呈渐缩圆台形，扩压室11为渐扩喇叭形，喷嘴6伸入吸气腔9内直至吸气腔9的出口处，喷嘴6进口段腔体在节流孔后先突扩后突缩，中段腔体呈圆柱形，伸入到吸气腔9内的腔体呈渐缩渐扩形。主流流体进口接头13、引射流体进口接头7、混合流体出口接头12分别与制冷系统中冷凝器的出口、蒸发器出口、汽液分离器的进口连接。
喷嘴6节流孔的直径大于普通节流孔板，节流孔后的一段直径突然扩大，目的是使从冷凝器来的过冷液体制冷剂在经过节流孔后产生气泡，而此后的流道直径又突缩，使产生的气泡破碎，气泡的直径变小，从而减轻亚稳态流现象；制冷剂在喷嘴的先渐缩后渐扩的流道内，被不断加速，压力不断降低，在出口处通常超过音速，使吸气腔9内的压力降低，从蒸发器来的气态制冷剂被引射进吸气腔9，然后进入混合室10与冷凝器来的主流流体混合后进入扩压室11进行扩压，压力逐渐升高，最后流出喷射器壳体8；本发明的混合室10做成渐缩圆台形，主流流体和引射流体的混合为近似等压混合，扩压室11是根据等动量变化率理论进行设计的渐扩喇叭形腔体，可以提高喷射器的效率。本发明的喷射器可根据制冷系统的负荷变化进行制冷量调节，制冷量的调节是通过控制步进电机1带动调节阀杆4调整节流孔的过流面积来实现的。
本发明的两相流喷射器的制作材料可以采用铜、钢等。

Claims (5)

1.一种替代制冷机节流元件的两相流喷射器，包括步进电机(1)、密封螺母(2)、密封填料(3)、调节阀杆(4)、调节阀体(5)、喷嘴(6)、引射流体进口接头(7)、喷射器壳体(8)、吸气腔(9)、混合室(10)、扩压室(11)、混合流体出口接头(12)、主流流体进口接头(13)。调节阀杆(4)的一端与步进电机(1)的输出轴连接，另一端做成锥形，穿过密封螺母(2)和密封填料(3)后伸入调节阀体(5)内，调节阀杆(4)的中部与调节阀体(5)接触部分螺纹连接，主流流体进口接头(13)与调节阀体(5)制成一体，喷嘴(6)的进口与调节阀体(5)的出口螺纹连接，喷嘴(6)的进口端开有节流孔，调节阀杆(4)的锥形部分伸入喷嘴(6)的节流孔内，喷嘴(6)与喷射器壳体(8)螺纹连接，吸气腔(9)、混合室(10)、扩压室(11)、混合流体出口接头(12)均包容在喷射器壳体(8)内组成一体，引射流体进口接头(7)与喷射器壳体(8)制成一体，并与吸气腔(9)相通，吸气腔(9)进口段呈圆柱形，出口段呈渐缩形，混合室(10)呈渐缩圆台形，扩压室(11)为渐扩喇叭形，喷嘴(6)伸入吸气腔(9)内直至吸气腔(9)的出口处，喷嘴(6)进口段腔体在节流孔后先突扩后突缩，中段腔体呈圆柱形，伸入到吸气腔(9)内的腔体呈渐缩渐扩形。
2.根据权利要求1所述的替代制冷机节流元件的两相流喷射器，其特征是通过控制步进电机1的转动，调整调节阀杆(4)的端部锥形体的位置，以决定节流孔的开度，调节喷射器的制冷量。
3.根据权利要求1所述的替代制冷机节流元件的两相流喷射器，其特征是所述的混合室(10)内主流流体和引射流体的混合为近似等压混合。
4.根据权利要求1所述的替代制冷机节流元件的两相流喷射器，其特征是所述的扩压室(11)的喇叭形腔体是根据等动量变化率理论设计的。
5.根据权利要求1所述的替代制冷机节流元件的两相流喷射器，其特征是吸气腔(9)的出口即是混合室(10)的入口，混合室(10)的出口即是扩压室(11)的入口，扩压室(11)的出口即是混合流体出口接头(12)的入口，主流流体进口接头(13)、引射流体进口接头(7)、混合流体出口接头(12)分别与制冷系统中冷凝器的出口、蒸发器出口、汽液分离器的进口连接。
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