CN202915475U - 一种二相流制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二相流制冷系统，主要由冷凝器、蒸发器、储液罐、喷射节流装置、压缩机、二相分流器和电路控制元件构成；所述储液罐位于蒸发器输出端和压缩机输入端之间；所述二相分流器是由带有回流孔的导气管组成，其位于储液罐的内部，它的输出端连接于储液罐的输出端一，输入端位于储液罐内液态制冷剂液面的上部；所述回流孔位于储液罐内液态制冷剂液面的下部；所述喷射节流装置的工作流体入口端连接于冷凝器的输出端，喷射节流装置的引射流体入口端连接于储液罐，其出口端连接于蒸发器输入端；这样，此系统通过增加二相分流器，使压缩机吸入一定比例的气体流量和液体流量，进行气液二相压缩，使整个系统的循环接近卡诺逆循环，提高制冷效率。

Description

一种二相流制冷系统

技术领域

本实用新型属于空调制冷技术领域，具体涉及一种二相流制冷系统。 

背景技术

目前，制冷循环技术主要采用卡诺逆循环，由制冷剂等温蒸发、制冷剂蒸汽定熵压缩、制冷剂等温冷凝和制冷剂液体定熵膨胀四个循环过程构成。相应地，用于调控环境温度的空调系统主要由蒸发器、压缩机、喷射节流装置和冷凝器四个部件组成，这种空调系统可以通过蒸发器内的制冷剂与高温空气换热后等温蒸发，压缩机压缩制冷剂蒸汽进入冷凝器中等温冷凝，冷凝过程中制冷剂携带的热量传递给低温空气，制冷剂在节流阀中膨胀完成定熵膨胀后回到蒸发器中重复上述循环。 

逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。 

目前的制冷循环的损失主要由三部分组成：(1)压缩过程非等熵造成的损失；(2)冷凝器和蒸发器的传热温差损失；(3)节流阀的节流损失。这三种损失中传热温差损失的减小一方面可增大换热器的换热系数，另一方面可增大换热面积，这种损失的减小是有限度的。节流损失使得制冷剂的有用能量白白的浪费掉了，采用适当的措施，可以对这些能量进行回收。还有就是现有的制冷在等熵压缩过程中，压缩机需要吸入干的低温低压饱和蒸汽进行压缩到高温高压下的状态，需要消耗很多电能，并且高温高压饱和蒸汽不如高温高压下二相流状态散热效果好，二相流混合状态压缩过程接近等熵压缩，因此寻找一种二相流制冷循环系统，是最大限度的接近逆卡诺理想制冷循环的途径。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，为解决制冷系统中存在的能耗大问题，而提供一种结构简单、实施容易、节能减排的二相流制冷系统，使节流损失浪费掉的有用能量再利用，并且使压缩机在绝热压缩过程中尽量接近等熵压缩，使整个系统最大限度的接近逆卡诺理想制冷循环。 

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案： 

一种二相流制冷系统，包括冷凝器、蒸发器、压缩机、喷射节流装置、储液罐、二相分流器、导气管、导液管和电路控制元件；所述冷凝器和蒸发器主要是实现能量输运的装置；所述储液罐位于蒸发器输出端和压缩机输入端之间，有三个外接端口，分别是一个输入端和两个输出端，其功能是实现循环工作介质的气液分离与储存；所述二相分流器是由带有回流孔的导气管组成，其位于储液罐的内部，它的输出端连接于储液罐的输出端一，输入端口位于储液罐内液态制冷剂液面的上部；所述回流孔位于储液罐内液态制冷剂液面的下部；所述蒸发器输出端连接于储液罐的输入端，其端口位于储液罐内液态制冷剂液面的上部；所述压缩机输入端经储液罐的输出端一连接于二相分流器；所述喷射节流装置的工作流体入口端连接于冷凝器的输出端，喷射节流装置的引射流体入口端连接于储液罐的输出端二，且其端口位于储液罐内液态制冷剂液面的下部，喷射节流装置的出口端连接于蒸发器输入端，喷射节流装置的作用包括两个方面，一方面使高温高压的制冷工质通过其节流成为低温低压的制冷工质从而取代了节流阀，另一方面使从蒸发器流出的制冷工质在储液罐内进行气液分离后的液态制冷剂经喷射节流装置引射送入蒸发器实现再循环；这样蒸发器、储液罐、二相分流器、压缩机、冷凝器、喷射节流装置通过相互之间的管道按照上列顺序连接起来，组成了一个二相流制冷系统的回路。

以上所述回流孔是一个和二相分流器的输入端成一定比例的孔，最终使压缩机吸入一定比例的气体流量和液体流量，进行气液二相压缩，最后能够压缩成二相饱和蒸汽；所述回流孔以回液态制冷剂为主，并且也能够回流部分压缩机的润滑油。 

以上所述压缩机为气液二相流压缩机。 

以上所述储液灌连接于蒸发器输出端和压缩机输入端之间，包括三个外连接端口，为一外表面设有隔热层的耐高压密封容器，储液罐的功能是实现循环工作介质的气液分离与储存；储液罐容积大小应与蒸发器和冷凝器的容积相匹配；储液罐实现气液分离的方式可以选择简单的重力沉降分离，也可以在储液罐的制冷工质输入端设置滤网或挡板，以实现丝网分离或折流分离。 

以上所述电路控制部分控制着整个装置的电路逻辑运算和设备运行开关，根据需要可以实现自动化启停。 

本实用新型与现有技术相比，通过引用喷射节流装置取代节流阀的设计，使得从蒸发器流出的制冷工质在储液罐内进行气液分离与储存，使气态制冷剂进入压缩机，部分液态制冷剂利用节流损失浪费掉的有用能量经喷射节流装置引射送入蒸发器再循环利用，能够达到制冷液的再循环利用，使蒸发器内部最大限度的充满液体进行蒸发；通过二相分流器的增加和设计，使压缩机吸入一定比例的气体流量和液体流量，进行气液二相压缩，能使压缩机在绝热压缩过程中尽量接近等熵压缩，使整个系统最大限度的接近逆卡诺理想制冷循环，提高制冷效率，并且此二相流制冷系统的结构简单、实施容易和节能减排。 

附图说明

图1为此系统的结构示意图。 

图中：（1）冷凝器；（2）蒸发器；（3）储液罐；（31）储液罐的输入端；（32）-（33）储液罐的输出端一、二；（4）喷射节流装置；（41）喷射节流装置的工作流体入口端；（42）喷射节流装置的引射流体入口端；（43）喷射节流装置的出口端。（5）压缩机；（6）二相分流器；（61）回流孔；（62）二相分流器的输入端。 

具体实施方式

图1所示一种二相流制冷系统，包括冷凝器（1）、蒸发器（2）、储液罐（3）、储液罐的输入端（31）、储液罐的输出端一、二（32）-（33）、喷射节流装置（4）、喷射节流装置的工作流体入口端（41）、喷射节流装置的引射流体入口端（42）、喷射节流装置的出口端（43）、压缩机（5）、二相分流器（6）、回流孔（61）、二相分流器的输入端（62）以及电路控制元件；所述冷凝器（1）和蒸发器（2）这两个主要是实现能量输运的装置；所述储液罐（3）位于蒸发器（2）输出端和压缩机（5）输入端之间，有三个外接端口，分别是一个输入端（31）和两个输出端（32）-（33）；所述二相分流器（6）是由带有回流孔（61）的导气管组成，其位于储液罐（3）的内部，它的输出端连接于储液罐（3）的输出端一（32），输入端口（62）位于储液罐（3）内液态制冷剂液面的上部；所述回流孔（61）位于储液罐（3）内液态制冷剂液面的下部；所述蒸发器（2）输出端连接于储液罐（3）的输入端（31），其端口位于储液罐（3）内液态制冷剂液面的上部；所述压缩机（5）输入端经储液罐（3）的输出端一（32）连接于二相分流器（6）；所述喷射节流装置（4）的工作流体入口端（41）连接于冷凝器（1）的输出端，喷射节流装置（4）的引射流体入口端（42）连接于储液罐（3）的输出端二（33），且其端口位于储液罐（3）内液态制冷剂液面的下部，喷射节流装置（4）的出口端（43）连接于蒸发器（2）输入端，这样蒸发器（2）、储液罐（3）、二相分流器（6）、压缩机（5）、冷凝器（1）、喷射节流装置（4）通过相互之间的管道按照上列顺序连接起来，组成了一个二相流制冷系统的回路。

当整个系统工作时，如图1所示的循环方向，压缩机（5）从储液灌（3）内按照一定比例通过二相分流器的输入端（62）抽取大量低压气态制冷工质和通过回流孔（61）抽取少量低压液态制冷工质，压缩成为高温高压的气液饱和二相蒸汽，气液饱和二相蒸汽被送入冷凝器（1）中，同时冷凝器风扇吸入的室外空气流经冷凝器（1），带走制冷剂放出的热量，使高压制冷二相流体凝结为高压液体，冷凝形成的高压液体工作介质经喷射节流装置的工作流体入口端（41）进入喷射节流装置（4），同时在储液罐（3）内分离出的液态中间介质通过喷射节流装置的引射流体入口端（42）进入喷射节流装置（4），此时工作介质流体和引射介质流体进到混合室中，进行速度的均衡，经喷射节流装置的出口端（43）喷入蒸发器（2），并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量，同时蒸发器风扇使空气不断进入蒸发器（2）的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内，蒸发形成的气体和部分没有蒸发的液体中间介质在高速流动中相互混合形成气液二相流体，它们从蒸发器（2）输出经储液罐的输入端（31）流入储液罐（3）中，气液二相流中间工作介质根据各自物理性质在储液罐（3）内分离，如此循环往复，就完成了整个系统工作时的热量传递过程。 

Claims (3)

1.一种二相流制冷系统，包括冷凝器（1）、蒸发器（2）、压缩机（5）、储液罐（3）、导气管、导液管和电路控制元件，其特征在于，还包括一个二相分流器（6）和喷射节流装置（4）；所述冷凝器（1）和蒸发器（2）主要是实现能量输运的装置；所述储液罐（3）位于蒸发器（2）输出端和压缩机（5）输入端之间，有三个外接端口，分别是一个输入端（31）和两个输出端（32；33），其功能是实现循环工作介质的气液分离与储存；所述二相分流器（6）是由带有回流孔（61）的导气管组成，其位于储液罐（3）的内部，它的输出端连接于储液罐（3）的输出端一（32），输入端口（62）位于储液罐（3）内液态制冷剂液面的上部；所述回流孔（61）位于储液罐（3）内液态制冷剂液面的下部；所述蒸发器（2）输出端连接于储液罐（3）的输入端（31），其端口位于储液罐（3）内液态制冷剂液面的上部；所述压缩机（5）输入端经储液罐（3）的输出端一（32）连接于二相分流器（6）；所述喷射节流装置（4）的工作流体入口端（41）连接于冷凝器（1）的输出端，喷射节流装置（4）的引射流体入口端（42）连接于储液罐（3）的输出端二（33），且其端口位于储液罐（3）内液态制冷剂液面的下部，喷射节流装置（4）的出口端（43）连接于蒸发器（2）输入端，喷射节流装置（4）的作用包括两个方面，一方面使高温高压的制冷工质通过其节流成为低温低压的制冷工质从而取代了节流阀，另一方面使从蒸发器（2）流出的制冷工质在储液罐（3）内进行气液分离后的液态制冷剂经喷射节流装置（4）引射送入蒸发器（2）实现再循环；这样蒸发器（2）、储液罐（3）、二相分流器（6）、压缩机（5）、冷凝器（1）、喷射节流装置（4）通过相互之间的管道按照上列顺序连接起来，组成了一个二相流制冷系统的回路。

2.根据权利要求1所述的一种二相流制冷系统，其特征在于，所述回流孔（61）是一个和二相分流器的输入端（62）成一定比例的孔，最终使压缩机（5）吸入一定比例的气体流量和液体流量，进行气液二相压缩，最后能够压缩成二相饱和蒸汽。

3.根据权利要求1所述的一种二相流制冷系统，其特征在于，所述压缩机（5）为气液二相流压缩机。

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