CN209672628U - 一种带引射器的二氧化碳制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带引射器的二氧化碳制冷系统，包括第一压缩机；第一压缩机的制冷剂出口与引射器的喷嘴端相连通；引射器的被引射端与气液分离器的第一气体出口相连通；引射器的制冷剂出口与气体冷却器的制冷剂入口相连通；引射器的喷嘴端通过电机与气液分离器的第二气体出口相连通；气体冷却器的制冷剂出口通过第一膨胀阀与气液分离器相连通；气液分离器分别与第二热力膨胀阀和第三热力膨胀阀相连通；第二热力膨胀阀与第一蒸发器相连通；第三热力膨胀阀与第二蒸发器相连通；第一蒸发器与第一压缩机相连通；第二蒸发器与第二压缩机相连通；第二压缩机与第一压缩机相连通。本实用新型能够有效降低制冷系统的能耗，提升制冷系统整体制冷效率。

Description

一种带引射器的二氧化碳制冷系统

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳制冷技术领域，特别是涉及一种带引射器的二氧化碳制冷系统。

背景技术

目前，传统的二氧化碳(CO₂)制冷系统主要包括的形式有：二氧化碳复叠制冷系统、双级压缩制冷系统、带膨胀机的二氧化碳制冷系统、带回热器的二氧化碳制冷系统、带涡流管的二氧化碳制冷系统，以及带引射器的二氧化碳制冷系统。

对于传统的二氧化碳制冷系统，其通常使用并行压缩机，来对气液分离器出口的气体进行加压，这种工作方式，并行压缩机的功耗大，严重影响了制冷系统的整体制冷效率(如制冷系数COP值)的提升，不利于发挥制冷系统的整体工作性能。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以降低制冷系统的能耗，有效提升制冷系统的整体制冷效率，充分发挥制冷系统的整体工作性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种带引射器的二氧化碳制冷系统，其能够采用引射器来代替并行压缩机，有效降低制冷系统的能耗，提升制冷系统的整体制冷效率，充分发挥制冷系统的整体工作性能，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种带引射器的二氧化碳制冷系统，包括第一压缩机；

所述第一压缩机的制冷剂出口与一个引射器的喷嘴端相连通；

所述引射器的被引射端与一个气液分离器的第一气体出口相连通；

所述引射器的制冷剂出口与一个气体冷却器的制冷剂入口相连通；

所述引射器的喷嘴端，还通过一个电机与气液分离器的第二气体出口相连通；

所述气体冷却器的制冷剂出口，通过一个第一膨胀阀与所述气液分离器上部的制冷剂入口相连通；

所述气液分离器下部的液体制冷剂出口，分别与第二热力膨胀阀的一端和第三热力膨胀阀的一端相连通；

第二热力膨胀阀的另一端与第一蒸发器的制冷剂入口相连通；

第三热力膨胀阀的另一端与第二蒸发器的制冷剂入口相连通；

第一蒸发器的制冷剂出口，与第一压缩机的制冷剂入口相连通；

第二蒸发器的制冷剂出口，与一个第二压缩机的制冷剂入口相连通；

第二压缩机的制冷剂出口与第一压缩机的制冷剂入口相连通。

其中，第二压缩机的制冷剂出口所连接的管道，与第一蒸发器的制冷剂出口所连接的管道，在汇流后与第一压缩机的制冷剂入口相连通。

其中，第一压缩机为高压压缩机；

第二压缩机为低压压缩机。

其中，第一膨胀阀为高压膨胀阀；

第二热力膨胀阀为中温热力膨胀阀；

第三热力膨胀阀为低温热力膨胀阀。

其中，所述第一蒸发器为中温蒸发器；

第二蒸发器为低温蒸发器。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种带引射器的二氧化碳制冷系统，其能够采用引射器来代替并行压缩机，有效降低制冷系统的能耗，提升制冷系统的整体制冷效率，充分发挥制冷系统的整体工作性能，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

此外，对于本实用新型，其采用的引射器为柔性引射器，当气液分离器中的二氧化碳气体过多时，此柔性引射器可以通过电机调节引射器喷嘴的距离，从而引射更多的二氧化碳气体。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种带引射器的二氧化碳制冷系统的结构示意图；

图中：1.第一压缩机；2.引射器；3.电机；4.气体冷却器；5.第一热力膨胀阀；

6.气液分离器；7.第二热力膨胀阀；8.第一蒸发器；9.第三热力膨胀阀；10.第二蒸发器；11.第二压缩机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型提供了一种带引射器的二氧化碳制冷系统，包括第一压缩机1；

所述第一压缩机的制冷剂出口与一个引射器2的喷嘴端相连通；

所述引射器2的被引射端与一个气液分离器6的第一气体出口相连通；

所述引射器2的制冷剂出口与一个气体冷却器4的制冷剂入口相连通；

所述引射器2的喷嘴端，还通过一个电机3与气液分离器6的第二气体出口相连通；

所述气体冷却器4的制冷剂出口，通过一个第一膨胀阀5与所述气液分离器6上部的制冷剂入口相连通；

所述气液分离器6下部的液体制冷剂出口，分别与第二热力膨胀阀7的一端和第三热力膨胀阀9的一端相连通；

第二热力膨胀阀7的另一端与第一蒸发器8的制冷剂入口相连通；

第三热力膨胀阀9的另一端与第二蒸发器10的制冷剂入口相连通；

第一蒸发器8的制冷剂出口，与第一压缩机的制冷剂入口相连通；

第二蒸发器10的制冷剂出口，与一个第二压缩机11的制冷剂入口相连通；

第二压缩机11的制冷剂出口与第一压缩机1的制冷剂入口相连通。

在本实用新型中，具体实现上，第二压缩机11的制冷剂出口所连接的管道，与第一蒸发器8的制冷剂出口所连接的管道，在汇流后与第一压缩机1的制冷剂入口相连通。

需要说明的是，对于本实用新型，气液分离器6的液体制冷剂出口，分为两支路输出，一支路经第二热力膨胀阀7后与所述第一蒸发器8的制冷剂入口连接，所述第一蒸发器8的制冷剂出口与所述第一压缩机1的制冷剂入口连接，另一支路经低温热力膨胀阀9后，与所述第二蒸发器10的制冷剂入口连接，所述第二蒸发器10的制冷剂出口与所述第二压缩机11的制冷剂入口连接，所述第二压缩机11的制冷剂出口与所述第一压缩机1的制冷剂入口连接。

在本实用新型中，需要说明的是，第一压缩机1为高压压缩机(High-pressurecompressor)，其是按压力分类的一类压缩机，排气压力为100～1000MPa；其机型在活塞式、膜式、螺杆式和离心式压缩机中均有。在本实用新型中，它作为一种将中压气体提升为高压气体的从动的流体机械，是制冷系统的心脏。它从吸气管吸入中温中压制冷剂气体，通过其自身具有的电机运转带动活塞，对制冷剂气体进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力。在本实用新型中，第一压缩机1的具体作用是将来自第二压缩机11(即低压压缩机)和第一蒸发器8(即中温蒸发器)的中间压力的制冷剂气体，压缩至高压压力，然后排入气体冷却器4进行冷却。

第二压缩机11为低压压缩机(Low pressure compressor)，其是按压力分类的一类压缩机，排气压力为1～10MPa。其机型在活塞式、膜式、螺杆式和离心式压缩机中均有。在本实用新型中，它作为一种将低压气体提升为中压气体的从动的流体机械，是制冷系统的心脏。它从第二蒸发器10(即低温蒸发器)中吸入低温低压的制冷剂气体，通过其自身具有的电机运转，带动活塞对制冷剂气体进行压缩后，向排气管排出中温中压的制冷剂气体，从而为制冷循环提供动力。在本实用新型中，第二压缩机11的具体作用是将来自第二蒸发器10(即低温蒸发器)的制冷剂气体，进一步压缩至中间压力的制冷剂气体，然后被第一压缩机1(即高压压缩机)吸入。

第一膨胀阀5为高压膨胀阀；需要说明的是，膨胀阀是制冷系统中的一个重要部件，一般安装于储液筒和蒸发器之间。在本实用新型中，第一膨胀阀5作为高压膨胀阀，其安装在气体冷却器4和气液分离器6之间，针对压力高的流体使用，将冷却过后的高压制冷剂气体进行第一次的节流降压处理。

第二热力膨胀阀7为中温热力膨胀阀；需要说明的是，热力膨胀阀安装在蒸发器入口，常称为膨胀阀。膨胀阀是一种使高压中温的液体制冷剂通过其节流成为低温低压湿蒸汽的阀件。在本实用新型中，第二热力膨胀阀7作为中温热力膨胀阀，其安装在第一蒸发器8(即中温蒸发器)的入口，主要作用有两个，一方面是节流作用，对气液分离器6出来的制冷剂经过中温热力膨胀阀的节流孔，进行再一次的节流降压，成为中温中压的雾状的液压制冷剂，为制冷剂的蒸发创造条件；另一方面的作用就是可以控制制冷剂的流量。

第三热力膨胀阀9为低温热力膨胀阀。需要说明的是，在本实用新型中，第三热力膨胀阀9作为低温热力膨胀阀，其安装在第二蒸发器10(即低温蒸发器)的入口，主要作用有两个，一方面是节流作用，将制冷剂经过膨胀阀的节流孔进行再一次的节流降压，成为低温低压的雾状的液压制冷剂，为制冷剂的蒸发创造条件；另一方面的作用就是可以控制制冷剂的流量。

在本实用新型中，具体实现上，所述第一蒸发器8为中温蒸发器；需要说明的是，蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果。在本实用新型中，第一蒸发器8作为中温蒸发器，其安装在第二热力膨胀阀7(即中温热力膨胀阀)之后，第二热力膨胀阀7输出的中温的制冷剂经过中温蒸发器吸热，达到制冷的目的。

第二蒸发器10为低温蒸发器；需要说明的是，蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果。在本实用新型中，第二蒸发器10作为低温蒸发器，其安装在第三热力膨胀阀9(即低温热力膨胀阀)之后，第三热力膨胀阀9输出的低温的制冷剂经过低温蒸发器吸热，达到制冷的目的。

为了更加清楚地理解本实用新型的技术方案，下面就本实用新型的工作原理进行说明。

对于本实用新型，在具体运行时，由第一压缩机1出来的高温高压的二氧化碳蒸气进入引射器，在引射器2的喷嘴中膨胀加速，在喷嘴中形成负压环境，引射来自气液分离器6中的低压二氧化碳气体，当气液分离器6中的二氧化碳气体过多时，电机3可以调节引射器2的喷嘴的距离，从而引射更多的二氧化碳气体。高温高压的二氧化碳蒸气以及低压二氧化碳气体，两者混合后进入引射器2的增压段，加压后的二氧化碳气体进入气体冷却器4进行冷凝，冷凝后的二氧化碳气液两相流体经过第一膨胀阀5后进入气液分离器6，气液混合物由气液分离器6的上部进入引射器2的被引射端，而液体从气液分离器6的下部，分两支路而出，一支路经第二热力膨胀阀7后进入第一蒸发器8中，另一支路经第三热力膨胀阀进入第二蒸发器10中，然后进入第二压缩机11，最后，两支路的二氧化碳气体混合进入第一压缩机1，如此进行不断的循环。

在本实用新型中，具体实现上，所述引射器2为柔性引射器，其喷嘴的距离可以调节，当气液分离器中的二氧化碳气体过多时，此柔性引射器能够通过电机，来调节引射器的喷嘴的距离，从而引射更多的二氧化碳气体。

在本实用新型中，所述电机3，用于在气液分离器6中的气体过多时，能够控制柔性引射器喷嘴的开度。

需要说明的是，在本实用新型中，电机3与柔性引射器的喷嘴内部的一个调节锥相连。柔性引射器又称可调式引射器。最早提出和应用可调式引射器的是美国，在20世纪40年代就制造并用作水电站大型装置的供水装备，但是当时的效率非常低，只有30％左右。目前较为流行的可调式方案，是通过在引射器的喷嘴内部设置一个调节锥，通过轴向移动调节锥的位置，来调节引射器喷嘴出口的流通截面积，从而改变工作流体的流量。

在本实用新型中，具体实现上，所述气液分离器6中，设置有气体传感器，该气体传感器用于检测气液分离器6中的气体浓度，然后发送给电机3；

电机3，用于根据气体传感器发来的气体浓度，根据预设的控制规则，发送对应的控制信号，对应轴向移动引射器2具有的喷嘴中调节锥的位置，进而调节引射器2的喷嘴出口的流通截面积。例如，气体浓度越大，则发送控制信号，调节引射器的喷嘴出口的流通截面积越小，反之气体浓度越小，则调节引射器的喷嘴出口的流通截面积越大。

需要说明的是，在本实用新型中，电机3通过气体传感器感应气液分离器6中的气体浓度，将气体体积分数转化成对应电信号，从而通过电机来轴向移动调节锥的位置，进而调节柔性引射器的喷嘴出口的流通截面积，从而改变工作流体的流量，即引射更多的二氧化碳气体。

在本实用新型中，电机3实际是利用了气体传感器，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器，它是将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置。

需要说明的是，对于柔性引射器(又称可调式引射器)，由电机通过引射器的喷嘴内部设置的调节锥，来轴向移动调节锥的位置，从而调节引射器喷嘴出口的流通截面积，相关的结构设计以及技术原理，为现有公知的柔性引射器(又称可调式引射器)相关技术，在此不展开表述。

需要说明的是，对于本实用新型，为了减少并行压缩机的耗功，从而提升制冷系统的制冷系数COP，本实用新型使用引射器代替并行压缩机作为加压设备的二氧化碳制冷系统。本实用新型提供的带引射器的二氧化碳制冷系统，不需要并行压缩机，在没有借助外界做功的情况下，能提高被引射流的压力，结构更加简单，系统更加节能。

常规的带引射器的制冷系统，不能更好的控制被引射流体的质量流量，而与现有技术不同的是，本实用新型专利中采用柔性引射器，当被引射流体的流量变大时，可以通过电机来控制喷嘴的距离，从而引射更多的流体。

需要说明的是，对于本实用新型，任意两个相互连通的部件之间是通过一段管路相连通。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种带引射器的二氧化碳制冷系统，其能够采用引射器来代替并行压缩机，有效降低制冷系统的能耗，提升制冷系统的整体制冷效率，充分发挥制冷系统的整体工作性能，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

此外，对于本实用新型，其采用的引射器为柔性引射器，当气液分离器中的二氧化碳气体过多时，此柔性引射器可以通过电机调节引射器喷嘴的距离，从而引射更多的二氧化碳气体。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种带引射器的二氧化碳制冷系统，其特征在于，包括第一压缩机(1)；

所述第一压缩机的制冷剂出口与一个引射器(2)的喷嘴端相连通；

所述引射器(2)的被引射端与一个气液分离器(6)的第一气体出口相连通；

所述引射器(2)的制冷剂出口与一个气体冷却器(4)的制冷剂入口相连通；

所述引射器(2)的喷嘴端，还通过一个电机(3)与气液分离器(6)的第二气体出口相连通；

所述气体冷却器(4)的制冷剂出口，通过一个第一膨胀阀(5)与所述气液分离器(6)上部的制冷剂入口相连通；

所述气液分离器(6)下部的液体制冷剂出口，分别与第二热力膨胀阀(7)的一端和第三热力膨胀阀(9)的一端相连通；

第二热力膨胀阀(7)的另一端与第一蒸发器(8)的制冷剂入口相连通；

第三热力膨胀阀(9)的另一端与第二蒸发器(10)的制冷剂入口相连通；

第一蒸发器(8)的制冷剂出口，与第一压缩机的制冷剂入口相连通；

第二蒸发器(10)的制冷剂出口，与一个第二压缩机(11)的制冷剂入口相连通；

第二压缩机(11)的制冷剂出口与第一压缩机(1)的制冷剂入口相连通。

2.如权利要求1所述的带引射器的二氧化碳制冷系统，其特征在于，第二压缩机(11)的制冷剂出口所连接的管道，与第一蒸发器(8)的制冷剂出口所连接的管道，在汇流后与第一压缩机(1)的制冷剂入口相连通。

3.如权利要求1或2所述的带引射器的二氧化碳制冷系统，其特征在于，第一压缩机(1)为高压压缩机；

第二压缩机(11)为低压压缩机。

4.如权利要求1或2所述的带引射器的二氧化碳制冷系统，其特征在于，第一膨胀阀(5)为高压膨胀阀；

第二热力膨胀阀(7)为中温热力膨胀阀；

第三热力膨胀阀(9)为低温热力膨胀阀。

5.如权利要求1或2所述的带引射器的二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述第一蒸发器(8)为中温蒸发器；

第二蒸发器(10)为低温蒸发器。