CN203731737U - 双喷射式无泵循环制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双喷射式无泵循环制冷系统，包括第一气-气喷射器和第二气-气喷射器两个气-气喷射器、第一冷凝器和第二冷凝器两个冷凝器、蒸发器、节流阀和发生器，第一气-气喷射器依次与第一冷凝器、发生器串联构成回路1；第二气-气喷射器依次与第二冷凝器、节流阀、蒸发器串联构成回路2；第一气-气喷射器与第二气-气喷射器通过串联构成回路3。回路1与回路2通过回路3连接。本实用新型所述的双喷射式无泵循环制冷系统整个制冷循环中无泵运行，与传统的无泵循环相比拥有较高的COP值，不需消耗高品位电能，结构简单，实现喷射式制冷的完全热驱动化，零运动部件化，具有很高的经济性，在低品位能源的利用方面具有重大意义。

Description

双喷射式无泵循环制冷系统

技术领域

本实用新型属于制冷技术领域，具体地说是一种双喷射式无泵循环制冷系统。

背景技术

增加可再生能源的开发和利用、减少对不可再生能源的消耗，已成为当今社会的热点话题。通过对工业余热、太阳能等低品位热能的回收、利用，进行制冷和空调，不仅可以起到大幅度降低电能消耗的作用、而且还实现了缓解用电高峰的目的。在多种用于低品位热能利用的制冷系统中，由于具有结构简单、运动部件少、运行维护成本低等优点，喷射式制冷系统一直受到关注。喷射式制冷系统可利用100℃～200℃的低温热源进行驱动，在太阳能、地热、工厂余热、废热等低温能源的利用方面具有较好的优势。

如图2所示，传统喷射式制冷系统主要由发生器（1）、喷射器（4）、冷凝器（5）、蒸发器（7）、节流阀（6）、循环泵（8）组成。整个制冷系统由两个子循环组成：一个是由工作蒸汽所完成的动力子循环，另一个是由引射工质所完成的制冷子循环。在发生器（1）内，液态制冷剂吸热汽化产生饱和蒸汽，流入喷射器（2），在喷嘴附近产生低压，将蒸发器（7）中产生的制冷剂蒸汽吸入喷射器（4）中，并在混合室中混合，然后经缩放扩压段升压；喷射器（4）出来的混合气体进入冷凝器（5）冷凝；从冷凝器（5）出来的液态制冷剂分为两路，一路通过节流阀（6）节流后进入蒸发器（7）蒸发制冷，另一路则通过循环泵（8）升压后进入发生器（1）中吸热汽化产生饱和蒸汽，从而实现一个完整的制冷循环。在理论循环中，动力子循环所产生的功，正好补偿了制冷子循环所消耗的功。而且工作工质与引射工质是同一种工质。

传统的喷射式制冷系统是通过机械循环泵将冷凝后的工作工质输送到发生器，需消耗部分电能。虽然消耗电能不多，但与系统的制冷量相比，循环泵消耗的电能仍占到相当比例。另外，普通机械循环泵易出现气蚀现象，且多数工程中使用的都是大扬程、小流量的隔膜泵或柱塞泵等，这种泵的价格较高，增加了系统的初投资和维护费用。如能实现喷射式制冷系统的无泵循环，则不仅可以解决上述问题，还能使喷射式制冷系统适用于无电力场合。但若想实现完全热驱动化，必须通过其它方式实现喷射式制冷循环中机械泵的功能。针对这个问题已有国内外学者提出相应的解决方案，如徐振立等人的双发生器喷射式制冷系统、杨瑞等人的毛细泵循环蒸汽喷射式制冷系统等，但是这些系统普遍存在效率低下，结构复杂，经济性低的缺点，不利于系统的推广应用。

同时，传统的喷射式制冷系统中只有一个气-气喷射器，其COP值较低。为了提高喷射式制冷系统效率，可以从两方面进行改进。其一，将蒸汽喷射式制冷和其它制冷方式进一步的有机结合。利用喷射式制冷系统结构简单、操作方便、可靠性高的优点，将喷射式制冷与压缩式制冷、吸收式制冷等制冷方式相结合，综合利用蒸汽喷射式制冷和其他制冷方法的优点，提高整个制冷系统的效率。其二，对喷射式制冷系统自身进行优化。

本实用新型提出了一种双喷射式无泵循环制冷系统，其不仅实现了喷射式制冷系统的无泵循环，而且大大提高了系统的COP值。

发明内容

本实用新型提出了一种双喷射式无泵循环制冷系统，该制冷系统通过重力回液实现无泵循环，同时通过增加一个气-气喷射器和一个冷凝器，大大提高了制冷系统的COP值，增强了喷射式制冷系统的经济性和稳定性，扩大了喷射式制冷系统的使用范围。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种双喷射式无泵循环制冷系统，包括第一气-气喷射器和第二气-气喷射器两个气-气喷射器、第一冷凝器和第二冷凝器两个冷凝器、蒸发器、节流阀和发生器；所述喷射器由喷嘴、混合室、扩压器组成；所述的第一冷凝器设置的高度高于发生器；所述的第一气-气喷射器的工作流体入口与发生器的工质出口连通，引射流体入口与第二气-气喷射器的压缩流体出口连通，喷射出口分别与第一冷凝器的工质入口和第二气-气喷射器的工作流体入口连通；所述的第二气-气喷射器的工作流体入口与第一气-气喷射器的压缩流体出口连通，引射流体入口与蒸发器的工质出口连通，喷射出口分别与第二冷凝器的工质入口和第一气-气喷射器的引射流体入口连通；所述的节流元件的工质入口与第二冷凝器的工质出口连通，工质出口与蒸发器的工质入口连通；所述的第一冷凝器的工质入口与第一气-气喷射器的压缩流体出口连通，工质出口与发生器的工质入口连通。

本实用新型的制冷系统包括三个环路，分别是由第一气-气喷射器依次与第一冷凝器、发生器串联构成的回路1；第二气-气喷射器依次与第二冷凝器、节流阀、蒸发器串联构成的回路2；第一气-气喷射器与第二气-气喷射器通过串联构成的回路3。回路1与回路2通过回路3连接。第一气-气喷射器与第二气-气喷射器出口的压缩工质均分为两部分。本发明的制冷系统的工质的工作流程为：在回路1中，首先，工质在发生器中被外部热源加热后成为高温、高压气体，从发生器出来的高温高压工质气体作为第一气-气喷射器的工作流体引射来自第二气-气喷射器出口的第一部分压缩流体，并在第一气-气喷射器内混合、扩压，第一气-气喷射器出口的第一部分压缩流体进入第一冷凝器冷凝，然后冷凝后的冷凝液通过重力作用回流到发生器，回路1完成一次工作循环，进入下一个工作循环；在回路2中，来自第一气-气喷射器出口的第二部分压缩流体引射来自蒸发器的低温、低压工质，并在第二气-气喷射器内混合、扩压，第二气-气喷射器出口的第二部分压缩流体进入第二冷凝器冷凝，冷凝后的冷凝液进入节流元件节流降压，节流降压后的工质进入发生器中气化制冷，回路2完成一次工作循环，进入下一个工作循环；在回路3中，从发生器出来的高温高压工质气体作为第一气-气喷射器的工作流体引射来自第二气-气喷射器出口的第一部分压缩流体，并在第一气-气喷射器内混合、扩压，来自第一气-气喷射器出口的第二部分压缩流体引射来自蒸发器的低温、低压工质，并在第二气-气喷射器内混合、扩压，回路3完成一次工作循环，进入下一个工作循环。

所述的节流元件可选用制冷领域常用的节流元件，常用的节流元件为节流阀或毛细管。所述的节流阀可选手动节流阀或自动节流阀。

所述的发生器的驱动热源可选择多种热源，例如可采用工业余热、太阳能、地热等热源。另外，本实用新型的双喷射式无泵循环制冷系统也可由各种现有喷射式制冷系统改造得到，适用性强。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型所述的双喷射式无泵循环制冷系统与传统的喷射式制冷系统相比，整个制冷循环中无泵运行，不需消耗高品位电能，实现喷射式制冷的完全热驱动化，在低品位能源的利用方面具有重大意义，同时，整个制冷循环中实现零运动部件化，强化了系统运行的稳定性，从而进一步降低系统的运行维护费用、延长系统的使用寿命、扩大系统的使用范围；与传统的无泵循环喷射式制冷系统相比，拥有较高的COP值，提高了系统的性能，提高了能源的利用率，具有很高的经济性，同时具有结构简单，成本低廉，使用方便，节约机房空间等优势。

附图说明

图1为本实用新型的双喷射式无泵循环制冷系统的系统流程图。

图2为传统喷射式制冷装置的系统流程图。

图中：1、发生器；  2、第一气-气喷射器；  3、第一冷凝器；  4、第二气-气喷射器；  5、第二冷凝器；  6、节流元件；  7、蒸发器。

具体实施方式

以下参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例。

如图1所示，一种双喷射式无泵循环制冷系统，第一气-气喷射器依次与第一冷凝器、发生器串联构成回路1；第二气-气喷射器依次与第二冷凝器、节流阀、蒸发器串联构成回路2；第一气-气喷射器与第二气-气喷射器通过串联构成回路3。回路1与回路2通过回路3连接。第一冷凝器3设置的高度高于发生器1。

该实施例中的双喷射式无泵循环制冷系统中各元件具体连接关系为：第一气-气喷射器2的工作流体入口与发生器1的工质出口连通，引射流体入口与第二气-气喷射器4的压缩流体出口连通，喷射出口分别与第一冷凝器3的工质入口和第二气-气喷射器4的工作流体入口连通；第二气-气喷射器4的工作流体入口与第一气-气喷射器2的压缩流体出口连通，引射流体入口与蒸发器7的工质出口连通，喷射出口分别与第二冷凝器5的工质入口和第一气-气喷射器2的引射流体入口连通；节流元件6的工质入口与第二冷凝器5的工质出口连通，工质出口与蒸发器7的工质入口连通；第一冷凝器3的工质入口与第一气-气喷射器2的压缩流体出口连通，工质出口与发生器1的工质入口连通。

该实施例中的双喷射式无泵循环制冷系统中循环工质的工作过程为：本实用新型的制冷系统包括三个环路，分别是由第一气-气喷射器2依次与第一冷凝器3、发生器1串联构成的回路1；第二气-气喷射器4依次与第二冷凝器5、节流阀6、蒸发器7串联构成的回路2；第一气-气喷射器2与第二气-气喷射器4通过串联构成的回路3。回路1与回路2通过回路3连接。第一气-气喷射器2与第二气-气喷射器4出口的压缩流体均分为两部分。本发明的制冷系统的工质的工作流程为：在回路1中，首先，工质在发生器1中被外部热源加热后成为高温、高压气体，从发生器1出来的高温高压工质气体作为第一气-气喷射器2的工作流体引射来自第二气-气喷射器4出口的第一部分压缩流体，并在第一气-气喷射器2内混合、扩压，第一气-气喷射器2出口的第一部分压缩流体进入第一冷凝器3冷凝，然后冷凝后的冷凝液通过重力作用回流到发生器1，回路1完成一次工作循环，进入下一个工作循环；在回路2中，来自第一气-气喷射器2出口的第二部分压缩流体引射来自蒸发器7的低温、低压工质，并在第二气-气喷射器4内混合、扩压，第二气-气喷射器4出口的第二部分压缩流体进入第二冷凝器5冷凝，冷凝后的冷凝液进入节流元件6节流降压，节流降压后的工质进入蒸发器7中气化制冷，回路2完成一次工作循环，进入下一个工作循环；在回路3中，从发生器1出来的高温高压工质气体作为第一气-气喷射器2的工作流体引射来自第二气-气喷射器4出口的第一部分压缩流体，并在第一气-气喷射器2内混合、扩压，来自第一气-气喷射器2出口的第二部分压缩流体引射来自蒸发器7的低温、低压工质，并在第二气-气喷射器4内混合、扩压，回路3完成一次工作循环，进入下一个工作循环。

该实施方式中，节流元件6可选择为节流阀或毛细管；发生器1的驱动热源可选择工业余热、太阳能、地热等多种热源；第一冷凝器3、第二冷凝器5和蒸发器7可选择常见的套管式换热器、板式换热器、套片式换热器或光管沉浸式换热器；循环工质可选择水或各种制冷剂等流体工质。

应用例。

以水作为工质，对本实用新型图1所示装置与传统喷射式制冷系统（如图2所示）分别进行了模拟计算，假设系统处于理想工作状态。

表1。

表2。

表3。

表1中的参数是传统喷射式制冷系统工作工况；表2及表3里的参数分别是本实用新型图1所示装置中第一气-气喷射器2和第二气-气喷射器4的工作工况，其中P_H1=P_C2，T_H1=T_C2。

表4。

表4中的COP₀是传统喷射式制冷系统的工作工况为表1中参数时的性能系数；COP₁是本实用新型图1所示装置中第一气-气喷射器2和第二气-气喷射器4的工作工况分别为表2及表3中的参数时本实用新型图1所示装置的性能系数；其中n是在相同发生工况和蒸发工况下本实用新型图1所示装置的性能系数与传统喷射式制冷系统的性能系数的比值。从表4中可以看出，本实用新型图1所示装置的性能系数最大值为传统喷射式制冷系统的性能系数的1.39倍，达到了0.415，大大提高了喷射式制冷系统的性能，具有较强的经济性。

以上公开的仅为本专利的具体实施例，但本专利并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种双喷射式无泵循环制冷系统，包括发生器(1)、第一气-气喷射器(2)、第一冷凝器(3)、节流元件(6)、和蒸发器(7)，其特征在于：还包括第二气-气喷射器(4)和第二冷凝器(5)；所述喷射器由喷嘴、混合室、扩压器组成；所述的第一冷凝器(3)设置的高度高于发生器(1)；所述的第一气-气喷射器(2)的工作流体入口与发生器(1)的工质出口连通，引射流体入口与第二气-气喷射器(4)的压缩流体出口连通，喷射出口分别与第一冷凝器(3)的工质入口和第二气-气喷射器(4)的工作流体入口连通；所述的第二气-气喷射器(4)的工作流体入口与第一气-气喷射器(2)的压缩流体出口连通，引射流体入口与蒸发器(7)的工质出口连通，喷射出口分别与第二冷凝器(5)的工质入口和第一气-气喷射器(2)的引射流体入口连通；所述的节流元件(6)的工质入口与第二冷凝器(5)的工质出口连通，工质出口与蒸发器(7)的工质入口连通；所述的第一冷凝器(3)的工质入口与第一气-气喷射器(2)的压缩流体出口连通，工质出口与发生器(1)的工质入口连通。 

2.根据权利要求1所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，第一气-气喷射器(2)的工作流体入口与发生器(1)的工质出口连通，引射流体入口与第二气-气喷射器(4)的压缩流体出口连通，喷射出口分别与第一冷凝器(3)的工质入口和第二气-气喷射器(4)的工作流体入口连通。 

3.根据权利要求1所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，第二气-气喷射器(4)的工作流体入口与第一气-气喷射器(2)的压缩流体出口连通，引射流体入口与蒸发器(7)的工质出口连通，喷射出口分别与第二冷凝器(5)的工质入口和第一气-气喷射器(2)的引射流体入口连通。 

4.根据权利要求1所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，第一冷凝器(3)的工质入口与第一气-气喷射器(2)的压缩流体出口连通，工质出口与发生器(1)的工质入口连通，第一冷凝器(3)设置的高度高于发生器(1)设置的高度。 

5.根据权利要求1所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，第二冷凝器(5)的工质入口与第二气-气喷射器(4)的压缩流体出口连通，工质出口与节流元件(6)的工质入口连通,所述的节流元件为节流阀或毛细管。 

6.根据权利要求1任一权利要求所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，第一冷凝器(3)的入口工质工况与第二气-气喷射器(4)的工作流体工况相同，是第一气-气喷射器(2)的压缩流体工况；第二冷凝器(5)的入口工质工况与第一气-气喷射器(2)的引射流体工况相同，是第二气-气喷射器(4)的压缩流体工况。 

7.根据权利要求6所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，第一气-气喷射器(2)的工作压力高于第二气-气喷射器(4)的工作压力。 

8.根据权利要求1所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，蒸发器(7)的工质入口与节流元件(6)的工质出口连通，工质出口与第二气-气喷射器(4)的引射流体入口连通。 

9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，发生器(1)的工作压力高于第一冷凝器(3)的工作压力，第一冷凝器(3)的工作压力高于第二冷凝器(5)的工作压力，第二冷凝器(5)的工作压力高于蒸发器(7)的工作压力。 

10.根据权利要求1-8任一权利要求所述的双喷射式无泵循环制冷系统，其特征在于，所述的发生器(1)的驱动热源包括太阳能、地热、工厂余热、废热等热源。