CN210051019U - 一种压差经济器及包含该经济器的二氧化碳制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压差经济器及包含该经济器的二氧化碳制冷系统。本实用新型的压差经济器，包括抽吸组件、冷凝器、气液分离器，所述气液分离器与所述抽吸组件相连通，所述气液分离器中存在的气体或者液体闪蒸出来的气体能够通过抽吸组件抽走，降低所述气液分离器中液体的温度。其有益效果是：通过设置抽吸组件和气液分离器，抽吸组件可将气液分离器中存储的冷却介质气体抽出，并输送回冷凝器中进行再次冷凝，以提高冷却介质气体的冷凝量；另一个作用是抽吸组件还能够使部分液体闪发，闪发后的冷却介质能够带走一部分热量，能够继续降低液态冷却介质的温度，使液态冷却介质处于过冷状态。本实用新型的压差经济器结构简单、操作方便、安装和维护成本都较低。

Description

一种压差经济器及包含该经济器的二氧化碳制冷系统

技术领域

本实用新型涉及制冷领域，特别涉及一种压差经济器及包含该经济器的二氧化碳制冷系统。

背景技术

现在，在国内制冷系统领域，不管是监管机构还是使用者，有两个至关重要的指标，一个是安全，另一个是环保。氟利昂是一种高效的制冷剂，但是氟利昂会破坏大气臭氧层，或者产生较高的温室效应。随着国际社会对节能减排、环境保护方面的关注度不断加强，氟利昂制冷剂的淘汰步伐也随之加快。氨是一种广泛使用的自然工质，各种性能系数较好，但氨具有一定的毒性和可燃性，存在不安全因素，而且成本非常高，故氨也不是经济安全的制冷剂。二氧化碳、氨、碳氢化合物等天然制冷剂一起成为绿色之选。然而，涉氨事故加速了二氧化碳作制冷剂的步伐，让二氧化碳踩着氨的肩膀，大有取而代之的意味。从安全、环保、经济投入等多方面综合考虑，二氧化碳制冷剂都是理想的选择，但是二氧化碳的运用，目前的认知是需要另一种冷却介质来冷凝二氧化碳，防止其在过高的压力下气化。即二氧化碳需要与其它制冷剂复叠使用，可减少氨的充注量，也可减少氟的充注量，但却尚无法完全替代。

鉴于二氧化碳临界温度为31.06℃，怎么克服外界温度和湿度对冷凝二氧化碳的影响，将冷凝后的二氧化碳冷凝到需要的温度一直是制约二氧化碳制冷发展的技术难题，为了提高CO₂制冷循环的效率，使用经济器是一种选择，经济器可以通过制冷剂自身节流蒸发吸收热量从而使另一部分制冷剂得到过冷。同样的，为了得到设定温度的冷凝液，使用其它冷却介质时也需要使用经济器进行调温。

因此，提供一种将冷凝后的冷却介质液体中的气体分离、同时还能够继续降低冷却介质液体的温度，使冷却介质液体过冷的压差经济器，是本实用新型的创研动机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便、制冷效率高、将冷凝后的冷却介质液体中的气体分离、同时还能够继续降低冷却介质液体的温度，使冷却介质液体过冷的压差经济器及包含该经济器的二氧化碳制冷系统。

本实用新型提供的一种压差经济器，其技术方案为：

一种压差经济器，包括抽吸组件、冷凝器、气液分离器，所述气液分离器与所述抽吸组件相连通，所述气液分离器中存在的气体或者液体闪蒸出来的气体能够通过抽吸组件抽走，降低所述气液分离器中液体的温度。

优选地，所述气液分离器是多个气液分离器串接在一起的气液分离器组，多个气液分离器分别连接到相对应的抽吸组件或者多个气液分离器连接到同一个抽吸组件。

优选地，所述抽吸组件包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与进气管相连通，所述第二接口与所述冷凝器相连通，所述第三接口与所述气液分离器相连通。

优选地，所述抽吸组件是文丘里管或者多个文丘里管并联的文丘里组，所述气液分离器是浮球阀或者多个浮球阀串联的浮球阀组。

优选地，所述抽吸组件包括三通阀和负压泵，所述负压泵设置在第三接口与气液分离器相连通的管道上，所述负压泵在气液分离器中产生设定的负压。

优选地，所述文丘里管包括顺次相连的收缩段、喉道和扩散段；所述浮球阀包括设置在底部的两个接口和顶部的一个接口。

优选地，所述压差经济器包括第一文丘里管和第一浮球阀，所述第一文丘里管设置在冷凝器入口端的管道上，所述第一浮球阀设置在所述冷凝器和储液器之间的管道上，所述第一文丘里管的喉道接口与所述第一浮球阀连接；

或者所述压差经济器包括第一文丘里管、第一浮球阀、第二文丘里管、第二浮球阀，所述第一文丘里管设置在冷凝器入口端的管道上，所述第一浮球阀和所述第二浮球阀串联设置在所述冷凝器和储液器之间的管道上，所述第一文丘里管的喉道接口与所述第一浮球阀连接，所述第二文丘里管设置在第一浮球阀与所述冷凝器之间，所述第二文丘里管的喉道接口与所述第二浮球阀连接；

或者所述压差经济器包括第一文丘里管、第一浮球阀、第二文丘里管、第二浮球阀、第三文丘里管、第三浮球阀，所述第一文丘里管设置在冷凝器入口端的管道上，所述第一浮球阀、所述第二浮球阀和所述第三浮球阀串联设置在所述冷凝器和储液器之间，所述第一文丘里管的喉道接口与所述第一浮球阀连接，所述第二文丘里管设置在第一浮球阀与所述冷凝器之间，所述第二文丘里管的喉道接口与所述第二浮球阀连接；所述第三文丘里管设置在第一浮球阀与第二浮球阀之间，所述第三文丘里管的喉道接口与所述第三浮球阀连接；

或者所述压差经济器包括第一文丘里管、第一浮球阀、第二文丘里管、第二浮球阀、第三文丘里管，所述第一文丘里管设置在冷凝器入口端的管道上，所述第一浮球阀、所述第二浮球阀串联设置在所述冷凝器和储液器之间，所述第一文丘里管的喉道接口与所述第一浮球阀连接，所述第二文丘里管设置在第一浮球阀与所述冷凝器之间，所述第二文丘里管的喉道接口与所述第二浮球阀连接；所述第三文丘里管设置在第一浮球阀与第二浮球阀之间，所述第三文丘里管的喉道接口与储液器连接；

或者所述压差经济器包括一个文丘里管和一个以上的浮球阀，所述文丘里组设置在冷凝器入口端的管道上，一个以上的浮球阀串联联设置在所述冷凝器和储液器之间的管道上，一个以上的浮球阀全部连接到一个文丘里管的喉道接口。

优选地，所述冷凝器是闪蒸式冷凝器，所述闪蒸式冷凝器包括壳体、负压风机、换热装置和液体雾化装置，所述负压风机设置在所述壳体上，所述负压风机使壳体内部形成负压环境，所述液体雾化装置和所述换热装置设置在所述壳体内，所述液体雾化装置将雾化后的液体喷射到壳体内部，雾化液体在负压环境下蒸发为蒸汽，将换热装置内的二氧化碳介质完全冷凝液化。

优选地，所述闪蒸式冷凝器包括调压装置，所述调压装置的进气口设置在壳体外，出气口设置在壳体内，通过调压装置将调节气流送进壳体内，以促进壳体内蒸汽的流动，并在壳体内形成气溶胶；

或者所述调压装置是一个或多个风扇，风扇靠近液体雾化装置设置；

或者所述调压装置是负压风机通过蒸汽循环管路连接到壳体。

本实用新型还提供了一种二氧化碳制冷系统，包括上述的压差经济器。

本实用新型的实施包括以下技术效果：

1、本实用新型中，通过设置抽吸组件和气液分离器，抽吸组件可将气液分离器中存储的冷却介质气体抽出，并输送回冷凝器中进行再次冷凝，以提高冷却介质气体的冷凝量；另一个作用是抽吸组件还能够使部分液体闪发，闪发后的冷却介质能够带走一部分热量，能够继续降低液态冷却介质的温度，使液态冷却介质处于过冷状态。因为具有多级降温冷却功能，本实用新型经济器尤其适用于制冷系统，降低了当外界温度过高时，冷凝器的效率降低后对系统造成的影响，从而提高系统的制冷效率。即当环境温度高于二氧化碳临界温度值时，再通过抽吸组件的二次降温功能就能够得到需要的二氧化碳液体，如果采用本实用新型的闪蒸式冷凝器，就能够克服外界环境温度的影响。

2、本实用新型改进后的闪蒸式冷凝器具有以下技术效果：

1)、通过在封闭的负压环境中促进雾化液体的蒸发，使封闭环境内的整体温度降低，换热装置可在低温环境中通过辐射达到制冷的效果，不受外界自然风的温度和湿度的影响，可适应更多不同环境的地区使用；在负压环境下，雾化液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，形成气溶胶，由于气溶胶的分散介质是气体，气体的粘度小，分散相与分散介质的密度差很大，质点相碰时极易粘结以及液体质点的挥发，使气溶胶有其独特的规律性。气溶胶质点有相当大的比表面和表面能，可以使液化液体快速蒸发，提升制冷效果。液体雾化装置产生的雾化液体在容纳腔室的负压环境中快速闪蒸，由液体雾相变为蒸汽，吸收热量，使壳体内的环境温度降低。雾化液体闪蒸出的蒸汽可通过负压风机排出壳体外，由此，容纳腔室内的雾化液体不断蒸发为蒸汽，释放冷量；蒸汽再不断通过负压风机排出壳体外，以完成制冷。利用壳体内的低温环境，可以对物质进行冷却、降温等。

2)、由于在制冷过程中不需要与外界环境对流换热，所以本实用新型的闪蒸式封闭冷凝器装机容量小，设备整体所占用的场地小，既方便安装，又节约空间；

3)、本实用新型的闪蒸式封闭冷凝器完全通过雾化液体蒸发实现制冷，液体由液态变为气态的过程既能够释放冷量制冷，同时设备排出的蒸汽的温度也不会升高，因此在制冷过程中实际上没有热量排放到大气中，不会产生热岛效应，不仅制冷效率高，且制冷效果稳定可靠。

3、本实用新型的压差经济器用于二氧化碳制冷系统效果更明显，当然也可用于其他冷却介质的系统，以获得特定温度的冷凝液。

附图说明

图1为本实用新型压差经济器连接到二氧化碳制冷系统中的结构示意图。

图2为本实用新型压差经济器方案一的结构示意图。

图3为本实用新型压差经济器方案二的结构示意图。

图4为本实用新型压差经济器方案三的结构示意图。

图5为本实用新型压差经济器方案四的结构示意图。

图6为本实用新型压差经济器方案五连接到二氧化碳制冷系统中的结构示意图。

图7为第一种抽吸组件(文丘里管)结构示意图。

图8为第二种抽吸组件(三通阀和负压泵)结构示意图。

图9为三个并联的抽吸组件(文丘里管组)结构示意图。

图10为闪蒸式冷凝器方案一结构示意图。

图11为闪蒸式冷凝器方案二结构示意图。

图12为闪蒸式冷凝器方案三结构示意图。

图中：10、压缩机；11、冷凝器；12、储液器；13、蒸发器；14、气液分离器；15、抽吸组件；150、第一接口；151、第二接口；152、第三接口；153、收缩段；154、喉道；155、扩散段；156、负压泵；16、电磁阀；17、调节膨胀阀； 18、单向阀；20、第一文丘里管；21、第二文丘里管；22、第三文丘里管；23、第一浮球阀；24、第二浮球阀；25、第三浮球阀；26、负压风机；27、壳体；28、换热装置、29、液体雾化装置；30、第一静压腔；31、第二静压腔；32、调压装置；33、补水装置；34、蒸汽循环管路。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

图1为本实用新型的压差经济器连接到二氧化碳制冷系统中的结构示意图。本实施例提供的一种压差经济器，包括抽吸组件15、冷凝器11、气液分离器14，所述气液分离器14与所述抽吸组件15相连通，所述气液分离器14中存在的气体或者液体闪蒸出来的气体能够通过抽吸组件15抽走，降低所述气液分离器14 中液体的温度。优选地，所述气液分离器14是多个气液分离器14串接在一起的气液分离器组，多个气液分离器14分别连接到相对应的抽吸组件15或者多个气液分离器14连接到同一个抽吸组件15。通过设置抽吸组件15和气液分离器14，抽吸组件15可将气液分离器14中存储的冷却介质气体抽出，并输送回冷凝器11 中进行再次冷凝，以提高冷却介质气体的冷凝量；另一个作用是抽吸组件15还能够使部分液体闪发，闪发后的冷却介质能够带走一部分热量，能够继续降低液态冷却介质的温度，使液态冷却介质处于过冷状态。因为具有多级降温冷却功能，本实施例的经济器尤其适用于制冷系统，降低了当外界温度和湿度过高时，冷凝器的效率降低后对系统造成的影响，从而提高系统的制冷效率。即当环境温度高于二氧化碳临界温度值时，再通过抽吸组件的二次降温功能就能够得到需要的二氧化碳液体。本实用新型的压差经济器结构简单、操作方便、安装和维护成本都较低。

具体地，抽吸组件15是文丘里管或者多个文丘里管并联的文丘里组(如图9 所示)。参见图2至图6所示，气液分离器14是浮球阀或者多个浮球阀串联的浮球阀组。浮球阀能够使二氧化碳液体通过，但是二氧化碳气体不能通过，达到气液分离的目的。浮球阀包括设置在底部的两个接口和顶部的一个接口，底部的两个接口分别与冷凝器11和储液器12或者另外的气液分离器14连接；顶部的一个接口与抽吸组件15连接。如此设置使得气液两相的液体在浮球阀腔体内部分离，气液两相的温度均匀。

参见图2所示，二氧化碳制冷系统包括第一文丘里管20和第一浮球阀23，第一文丘里管20设置在冷凝器入口端的管道上，第一浮球阀23设置在冷凝器 11和储液器12之间的管道上，第一文丘里管20的喉道154接口与第一浮球阀23 连接。

参见图3所示，二氧化碳制冷系统包括第一文丘里管20、第一浮球阀23、第二文丘里管21、第二浮球阀24，第一文丘里管20设置在冷凝器入口端的管道上，第一浮球阀23和第二浮球阀24串联设置在冷凝器11和储液器12之间的管道上，第一文丘里管20的喉道154接口与第一浮球阀23连接，第二文丘里管21 设置在第一浮球阀23与冷凝器11之间，第二文丘里管21的喉道154接口与第二浮球阀24连接。

参见图4所示，二氧化碳制冷系统包括第一文丘里管20、第一浮球阀23、第二文丘里管21、第二浮球阀24、第三文丘里管22、第三浮球阀25，第一文丘里管20设置在冷凝器入口端的管道上，第一浮球阀23、第二浮球阀24和第三浮球阀25串联设置在冷凝器11和储液器12之间，第一文丘里管20的喉道154接口与第一浮球阀23连接，第二文丘里管21设置在第一浮球阀23与冷凝器11之间，第二文丘里管21的喉道154接口与第二浮球阀24连接；第三文丘里管22 设置在第一浮球阀23与第二浮球阀24之间，第三文丘里管22的喉道154接口与第三浮球阀25连接。

参见图6所示，二氧化碳制冷系统包括第一文丘里管20、第一浮球阀23、第二文丘里管21、第二浮球阀24、第三文丘里管22，第一文丘里管20设置在冷凝器入口端的管道上，第一浮球阀23、第二浮球阀24串联设置在冷凝器11和储液器12之间，第一文丘里管20的喉道154接口与第一浮球阀23连接，第二文丘里管21设置在第一浮球阀23与冷凝器11之间，第二文丘里管21的喉道154 接口与第二浮球阀24连接；第三文丘里管22设置在第一浮球阀23与第二浮球阀24之间，第三文丘里管22的喉道154接口与储液器12连接。储液器12与蒸发器13之间设置有调节膨胀阀17。

参见图5所示，二氧化碳制冷系统包括一个文丘里管和一个以上的浮球阀，文丘里管组设置在冷凝器入口端的管道上，一个以上的浮球阀串联联设置在冷凝器11和储液器12之间的管道上，一个以上的浮球阀全部连接到一个文丘里管的喉道154接口。

参见图7和图8所示，抽吸组件15包括第一接口150、第二接口151和第三接口152，第一接口150与进气管相连通，第二接口151与冷凝器11相连通，第三接口152与气液分离器14相连通。参见图7所示，文丘里管包括顺次相连的收缩段153、喉道154和扩散段155，抽吸组件15的第一接口150与收缩段153 连通设置，第二接口151与扩散段155连通设置，第三接口152与喉道154连通设置。

参见图9所示，抽吸组件15与气液分离器14之间设置有单向阀18。通过设置单向阀18，能够保证系统的安全运行，单向阀还可以防止高温二氧化碳气体进入气液分离器。抽吸组件15与压缩机连接的一端设置有电磁阀16。

参见图7所示，作为一种示例，文丘里管为中空的短圆柱形，收缩段153为中空的锥形管，为逐渐收缩变窄的结构；收缩段153的后部连接有喉道154，喉道154为中空的细圆柱形，喉道154的直径小于入口段的直径；喉道154的后部连接有扩散段155，扩散段155为中空的锥形管，与喉道154相衔接的一端较窄，远离喉道154的一端逐渐扩大变粗。

在文丘里管的喉道154处设置用于吸气的第三接口152，第三接口152与气液分离器14或者储液器12相连通，在制冷系统运行过程中，文丘里管可自动抽吸储液器12中的二氧化碳气体，使气液分离器中的二氧化碳气体再次进入冷凝器11进行二次冷凝，以转化成更多的二氧化碳液体，存储在储液器12中。

结合以上对文丘里管的结构的描述，对文丘里管的工作原理进行详细说明。

文丘里管是基于文丘里效应的一种应用形式，文丘里效应是指，受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。通俗地讲，这种效应是指，在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。文丘里管就是通过把气流由粗变细，加快气体流速；高速流动的气体附近产生低压，会使文丘里管的内部形成负压环境，负压环境会对相连通的外部环境产生一定的吸附作用。

具体的，经压缩机10压缩后的二氧化碳气体在进入冷凝器11前，会先经过文丘里管，二氧化碳气体首先由文丘里管的进气口进入入口段，在通过收缩段153 时，由于管道的直径逐渐变小，使气流由粗变细，因此气体的流动速度逐渐加快。二氧化碳气体在进入喉道154时流速达到最高，此时基于文丘里效应，喉道154 内的二氧化碳气体的附近会产生低压，使喉道154内形成负压环境。喉道154与气液分离器14或者储液器12内存储二氧化碳气体的空间相连通，在喉道154内负压环境的吸附作用下，储液器12内的二氧化碳气体会被抽吸至文丘里管中，与压缩机10压缩后的二氧化碳气体一起进入文丘里管的扩散段155内，以减小气体的流速。由于压缩机10压缩后的二氧化碳气体连续不断地通过文丘里管，因此储液器12中的二氧化碳气体也会连续不断地流入文丘里管内，与压缩机10 压缩后的二氧化碳气体一起进入冷凝器11中进行换热冷凝。

此外，还需要特别说明的是，上述文丘里管在工作过程中不需要提供额外的动力，即无需添加如电机一类的动力组件，完全依靠二氧化碳自身物性即可实现循环工作。二氧化碳本身具有临界压力高(处于气态状态时的压力较高)、临界温度低(在较低温度下更易保持在气态状态)的特性，与其它制冷剂相比，二氧化碳制冷剂在文丘里管内的流速更高，产生的低压更低，使文丘里管内的负压环境具有更强的吸附效果，因此，二氧化碳制冷剂的自身物性能够维持和促进抽吸组件 15的快速高效运行。

基于上述抽吸组件15的循环工作，气液分离器14中的二氧化碳气体可连续不断地重复进入冷凝器11中换热冷凝，以提高二氧化碳制冷剂的液化量，使气液分离器14或者储液器12中得到更多的液态二氧化碳，进而提高制冷系统的制冷效率。

同时，由于气液分离器14中的二氧化碳气体被不断抽出，会导致气液分离器14内的压力变小，此时，会有部分液态二氧化碳闪发为气体，以维持气液分离器14内整体环境压力的平衡。这部分液态二氧化碳在闪发为气体的过程中会吸收热量，使气液分离器14中剩余的液态二氧化碳温度降低，即增大了剩余液态二氧化碳的过冷度，进一步提高了制冷系统的制冷效率。

同时，由于气液分离器14内的闪发二氧化碳气体为低温气体(约13℃)，在文丘里管内与压缩机10压缩后的高温二氧化碳气体(约90℃)混合时，会使高温二氧化碳气体的温度降低，也就是说，在高温二氧化碳气体进入冷凝器11内冷凝之前，先进行了一次降温，降温后的气体再进入冷凝器11中进行冷却，能够提高冷凝器 11的冷凝效率，进一步促进二氧化碳气体冷凝液化。

综上，由文丘里管构成的抽吸组件15使本实用新型的二氧化碳制冷系统具有以下优点：

1、通过将文丘里效应与二氧化碳的自身物性相结合，在不增加动力组件、不影响压缩机10效率的前提下，使气液冷凝器14中的气态二氧化碳重复冷凝，提高系统制冷效率；

2、增大储液器12中液态二氧化碳的过冷度，提高系统制冷效率；

3、与现有二氧化碳制冷系统相比，结构更加简单，运行效果稳定，能够实现二氧化碳单级循环制冷。

作为另一种实施方式，参见图8所示，抽吸组件15包括三通阀和负压泵156，负压泵156设置在第三接口152与气液分离器14相连通的管道上，负压泵156 在气液分离器14中产生设定的负压。负压泵156选择小型可调节的负压泵156，能够调整压力，从而将气态二氧化碳抽走，并且设定的负压值能够使液态二氧化碳闪发，从而能够精确调节液态二氧化碳的过冷度。

冷凝管内的冷凝压力小于120Kg/cm2，在气液分离器14与抽吸组件15之间设置有单向阀18。冷凝器11内的冷凝压力需要保持在一个合适的范围内(通常为低于120Kg/cm2，高于蒸发压力30～40Kg/cm2)，冷凝压力过高，会影响系统的安全运行，冷凝压力过低，会影响系统的正常运行。单向阀18能够使冷凝压力保持在合适的范围内，保证系统的正常运行。

实施例2

本实施例与实施例1的不同点是，本实施例的泠凝器为闪蒸式冷凝器。以二氧化碳为冷却介质的制冷系统中，由于二氧化碳的临界点较高，目前无法解决当外界温度过高时无法将气态二氧化碳液化，本领域一直存在偏见，以二氧化碳为介质的制冷系统无法用于大范围制冷，不能广泛使用，本实用新型申请人一直在研究以二氧化碳为制冷介质的制冷系统，第一代研制出地源式冷凝技术，已经广泛使用，经过多年的研究，又研究出新的闪蒸式冷凝技术，解决了冷凝二氧化碳介质用于制冷的这一技术难题。通过实验和多次工程应用表明，二氧化碳在闪蒸式冷凝器内完全冷凝液化，冷凝压力低于二氧化碳临界压力74Kg/cm²，在多级压差经济器抽吸力的作用下得到更低温度的液态二氧化碳，系统效率大大提高，使单级二氧化碳系统得以在实际应用中安全高效的运行，经济和社会意义重大。

参见图10和图12所示，冷凝器11是闪蒸式冷凝器，闪蒸式冷凝器包括壳体 27、负压风机26、换热装置28和液体雾化装置29，负压风机26设置在壳体27 上，负压风机26使壳体27内部形成负压环境，液体雾化装置29和换热装置28 设置在壳体27内，液体雾化装置29将雾化后的液体喷射到壳体27内部，雾化液体在负压环境下蒸发为蒸汽，将换热装置28内的二氧化碳介质冷凝液化。换热装置28优选翅片冷凝管，冷凝管分层交叉并呈一定倾斜角度布置。

进一步地，负压风机26的排风量大于壳体27内雾化液体的蒸发量。一方面可充分排出壳体27内的蒸汽，以提高雾化液体的蒸发效率，另一方面可保持壳体27内的负压环境。壳体27内的静压腔的压力低于环境大气压20Pa以上。

参见图10和图12所示，负压风机26与换热装置28之间形成有第一静压腔 30，液体雾化装置29与换热装置28之间形成有第二静压腔31，负压风机26使第二静压腔31内形成负压环境，液体雾化装置29将雾化液体喷射到第二静压腔 31内，以使雾化液体蒸发为蒸汽。

参见图10所示，闪蒸式冷凝器包括调压装置32，调压装置32的进气口设置在壳体27外，出气口设置在壳体27内，可通过调压装置32将调节气流送进壳体27内，以促进壳体27内蒸汽的流动，并在壳体27内形成气溶胶。

参见图11所示，调压装置32也可以为一个或多个风扇，风扇靠近液体雾化装置29设置，风扇转动可促进壳体27内蒸汽及雾化液体的流动。

参见图12所示，负压风机26通过蒸汽循环管路34连接到壳体27。使得部分蒸汽被重复利用，引入的该部分蒸气替代外界少量风作为分散介质使雾化的小水滴(分散相)悬浮形成气溶胶环境，该例证实了不引入外界风闪蒸式冷凝器依然可以运行，即完全杜绝了外界环境温度、湿度对闪蒸式冷凝器的影响。

具体地，液体雾化装置29包括供液体管道，供液体管道设置在壳体27的底部，与壳体27外的液体箱或液体管相连通，持续向壳体27内供液体；供液体管道可为单条直线形管路，也可为两条或多条管路并排设置，或采用单条管路环绕成盘状设置。供液体管道上分散设置有多个高压雾化喷嘴，供液体管道中的液体可通过高压雾化喷嘴喷出，形成雾状的雾化液体，散布在容纳腔室内。当然，也可将高压雾化喷嘴替换为超声波雾化器，以形成雾化液体。优选地，高压雾化喷嘴均朝向换热装置28所在方向设置，以便使雾化水更好的喷射向换热装置28。当然，也可将高压雾化喷嘴替换为超声波雾化器，以形成雾化水。

本实用新型中的液体优先使用水，经济划算，以下以水为例进行说明。液体雾化装置29包括补水装置33，优选软化水补水装置，能够去除钙、镁等无机盐类物质，水通过软化水补水装置的处理，已经没有外界杂质的进入，最大程度避免了冷凝管结垢，增加了冷凝管的使用寿命。液体雾化装置29将每一滴水雾化成原水滴体积的1/500左右，形成微米级或纳米级的水雾，使其与空气接触面积加大，蒸发速度加快300倍以上；细化的水滴从液态到气态吸收的热量则为水升温1℃吸热的540倍左右，可以达到吸收大幅度热量的作用，大大强化换热效果。

除了调压装置32外，壳体27处于封闭状态，壳体27内的环境能够保持在稳定的低温状态，温度低于二氧化碳的液化临界温度。闪蒸式封闭冷凝器的基本冷却原理为：在封闭环境中，促进水由液态蒸发为气态，释放冷量。其中，促进水蒸发的因素主要有：1)水的表面积越大，越利于水的蒸发；2)所处环境的负压值越大，水分子之间越容易相互脱离，形成蒸汽；3)温度越高，水的蒸发越快。

基于上述冷却原理，闪蒸式封闭冷凝器促进水由液态蒸发为气态的具体方案有：

第一，采用水雾化装置将水雾化为小雾滴，雾滴状的水表面积大大增加，能够加速蒸发，同时，雾滴状的水运动活跃，能够在壳体27内四散飘动，加速换热蒸发。

第二，壳体27与负压风机26相配合，使壳体27内的第二静压腔31和第一静压腔30始终保持负压环境，使第二静压腔31内的压力低于环境大气压20Pa 以上，此时原本已经雾化为小雾滴的水，其表面的水分子更容易脱离雾滴本体，转变为蒸汽。这里的环境大气压是指，闪蒸式封闭冷凝器所处的工作环境的大气压值。

第三，流入冷凝器11内的二氧化碳制冷剂会在壳体27内吸收冷量放出热量，完成换热，此时冷凝器11会产生辐射热，因此当雾滴靠近冷凝器11时会在辐射热的作用下加速蒸发，进一步吸收二氧化碳制冷剂的热量，使其降温。

此外，未完全蒸发为蒸汽的小雾滴在经过冷凝器11时，还可以通过直接与冷凝器11接触的方式进行热交换，达到辅助降温制冷的作用。由于水雾化成雾滴后体积变小，因此更容易四散飘动，这就使雾滴的流动性加快，能够快速与冷凝器11完成热交换；且小体积的雾滴在直接接触换热的过程中又有大部分吸热蒸发为蒸汽，大大提高了制冷效率。

需要特别说明的是，与现有的风冷式换热器原理不同，闪蒸式封闭冷凝器采用的壳体27是封闭式的，壳体27是为了抑制室外风进入壳体27内，防止壳体 27内进入过多的室外风，影响壳体27内雾化水的蒸发。而现有的风冷式换热器恰恰相反，是通过风流经风冷式换热器中的冷凝器11实现换热制冷，因此进入设备壳体27内的风量越大，风冷式换热器的制冷效果越好。

需要补充说明的是，上述的壳体27不等同于完全密封的壳体27，在实际生产中，板材与板材之间或板材与各组成部件之间的接缝处可能存在缝隙，当负压风机26向外排风时，外界环境中的空气可能会通过缝隙进入壳体27内。这种少量的进气不会影响壳体27内整体的负压环境，通过调节负压风机26的转速或调压装置32，能够使壳体27内的负压环境处于一个相对稳定的压力值，因此不会对雾化水的蒸发效果产生影响，即不会影响闪蒸式封闭冷凝器的制冷效果。

闪蒸式封闭冷凝器通过在封闭的负压环境中促进雾化水的蒸发，使壳体27 内的整体温度降低，以达到二氧化碳的液化临界温度以下，促进二氧化碳气体液化，提高系统的制冷效率。

具体的，如图10所示的闪蒸式冷凝器的方案，包括壳体27，壳体27呈矩形，由板件结构围成，内部形成有容纳腔室。容纳腔室的底部设置有水雾化装置，容纳腔室的顶部设置有负压风机26，容纳腔室的中部设置有换热装置28，换热装置28位于水雾化装置和负压风机26之间。优选地，换热装置28为盘管式冷凝管，二氧化碳制冷剂通过该盘管式冷凝管进行降温冷凝。

换热装置28与水雾化装置之间形成有第二静压腔31，换热装置28与负压风机26之间形成有第一静压腔30，负压风机26持续将壳体27内的气体排出壳体 27外，使第二静压腔31和第一静压腔30内形成均匀稳定的负压环境。

水雾化装置将产生的雾化水喷射到第二静压腔31内，雾化水在第二静压腔 31的负压环境中快速蒸发，由水雾相变为蒸汽，吸收热量，使壳体27内的环境温度降低；换热装置28内的二氧化碳制冷剂在通过壳体27内的低温环境时吸收冷量，从而使二氧化碳制冷剂降低温度。

由于第一静压腔30内也为负压环境，因此在第二静压腔31内蒸发后的蒸汽会穿过换热装置28进入第一静压腔30，再通过负压风机26排出壳体27外。由此，第二静压腔31中的雾化水不断蒸发为蒸汽，释放冷量；蒸汽再不断的通过负压风机26排出壳体27外，完成制冷。

进一步，调压装置32可促进壳体27内蒸汽及雾化水的流动。具体的，调压装置32包括一根细长的管件，管件靠近水雾化装置设置；管件的第一端为封闭端，第一端伸入至第二静压腔31内，管件的第二端为开放端，第二端位于壳体 27外；管件位于第二静压腔31内的部分，管壁上分散开设有多个出气孔。当闪蒸式封闭冷凝器工作时，少量的室外空气可通过管件的第二端进入管件内，并通过多个出气孔吹向水雾化装置，使第二静压腔31内的雾化水及蒸汽加速流动，促进雾化水蒸发及蒸汽的排出。

管件的第二端开放端处设置有密封盖，当不需要促进第二静压腔31内的雾化水及蒸汽流动时，可通过加盖密封盖阻挡空气进入，关闭调压装置32；也可以通过调节密封盖的密封度，控制空气的进入量，进而调节第二静压腔31内雾化水及蒸汽的流动程度。

需要补充说明的是，基于上述的闪蒸式封闭冷凝器的基本制冷原理，壳体27 需要抑制外界自然风进入壳体27内部，这与调压装置32并不冲突。第一，调压装置32虽然能够使外界自然风进入壳体27内，但是，这种可进入的风量非常小，与上述的通过壳体27板材与板材之间的缝隙进入的自然风相类似，都不会影响设备的正常运行；第二，调压装置32设置的目的是，通过微气流的运动促进雾化水及水蒸发后的蒸汽流动，一方面加快蒸汽由第二静压腔31向第一静压腔30 运动，促进蒸汽排出，一方面促进雾化水蒸发。也就是说，通过调压装置32进入壳体27内的少量自然风本身不能达到冷却冷凝器11的效果，这与现有的风冷式换热器有着本质区别。

闪蒸式冷凝器具有以下技术效果：

1、通过在封闭的负压环境中促进雾化水的蒸发，使封闭环境内的整体温度降低，换热装置28可在低温环境中通过辐射达到制冷的效果，不受外界自然风的温度和湿度的影响，可适应更多不同环境的地区使用；

在负压环境下，雾化水小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，形成气溶胶，由于气溶胶的分散介质是气体，气体的粘度小，分散相与分散介质的密度差很大，质点相碰时极易粘结以及液体质点的挥发，使气溶胶有其独特的规律性。气溶胶质点有相当大的比表面和表面能，可以使液化水快速蒸发，提升制冷效果。在实际应用中，考虑到外界风方便易取，故通过引入少量风作为雾化水小质点悬浮的气体介质，为证实壳体的完全封闭，也可从负压风机出口引入部分蒸汽作为气体介质，如图12所示。

水雾化装置产生的雾化水在容纳腔室的负压环境中快速闪蒸，由水雾相变为蒸汽，吸收热量，使壳体27内的环境温度降低。雾化水闪蒸出的蒸汽可通过负压风机26排出壳体27外，由此，容纳腔室内的雾化水不断蒸发为蒸汽，释放冷量；蒸汽再不断通过负压风机26排出壳体27外，以完成制冷。利用壳体27内的低温环境，可以对物质进行冷却、降温等。

2、由于在制冷过程中不需要与外界环境对流换热，所以本实用新型的闪蒸式封闭冷凝器装机容量小，设备整体所占用的场地小，既方便安装，又节约空间；

3、本实用新型的闪蒸式封闭冷凝器完全通过雾化水蒸发实现制冷，水由液态变为气态的过程既能够释放冷量制冷，同时设备排出的蒸汽的温度也不会升高，因此在制冷过程中实际上没有热量排放到大气中，不会产生热岛效应，不仅制冷效率高，且制冷效果稳定可靠。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种压差经济器，其特征在于：包括抽吸组件、冷凝器、气液分离器，所述气液分离器与所述抽吸组件相连通，所述气液分离器中存在的气体或者液体闪蒸出来的气体能够通过抽吸组件抽走，降低所述气液分离器中液体的温度。

2.根据权利要求1所述的一种压差经济器，其特征在于：所述气液分离器是多个气液分离器串接在一起的气液分离器组，多个气液分离器分别连接到相对应的抽吸组件或者多个气液分离器连接到同一个抽吸组件。

3.根据权利要求1所述的一种压差经济器，其特征在于：所述抽吸组件包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与进气管相连通，所述第二接口与所述冷凝器相连通，所述第三接口与所述气液分离器相连通。

4.根据权利要求1所述的一种压差经济器，其特征在于：所述抽吸组件是文丘里管或者多个文丘里管并联的文丘里组，所述气液分离器是浮球阀或者多个浮球阀串联的浮球阀组。

5.根据权利要求3所述的一种压差经济器，其特征在于：所述抽吸组件包括三通阀和负压泵，所述负压泵设置在第三接口与气液分离器相连通的管道上，所述负压泵在气液分离器中产生设定的负压。

6.根据权利要求4所述的一种压差经济器，其特征在于：所述文丘里管包括顺次相连的收缩段、喉道和扩散段；所述浮球阀包括设置在底部的两个接口和顶部的一个接口。

7.根据权利要求4所述的一种压差经济器，其特征在于：所述压差经济器包括第一文丘里管和第一浮球阀，所述第一文丘里管设置在冷凝器入口端的管道上，所述第一浮球阀设置在所述冷凝器和储液器之间的管道上，所述第一文丘里管的喉道接口与所述第一浮球阀连接；

或者所述压差经济器包括第一文丘里管、第一浮球阀、第二文丘里管、第二浮球阀，所述第一文丘里管设置在冷凝器入口端的管道上，所述第一浮球阀和所述第二浮球阀串联设置在所述冷凝器和储液器之间的管道上，所述第一文丘里管的喉道接口与所述第一浮球阀连接，所述第二文丘里管设置在第一浮球阀与所述冷凝器之间，所述第二文丘里管的喉道接口与所述第二浮球阀连接；

或者所述压差经济器包括第一文丘里管、第一浮球阀、第二文丘里管、第二浮球阀、第三文丘里管、第三浮球阀，所述第一文丘里管设置在冷凝器入口端的管道上，所述第一浮球阀、所述第二浮球阀和所述第三浮球阀串联设置在所述冷凝器和储液器之间，所述第一文丘里管的喉道接口与所述第一浮球阀连接，所述第二文丘里管设置在第一浮球阀与所述冷凝器之间，所述第二文丘里管的喉道接口与所述第二浮球阀连接；所述第三文丘里管设置在第一浮球阀与第二浮球阀之间，所述第三文丘里管的喉道接口与所述第三浮球阀连接；

或者所述压差经济器包括第一文丘里管、第一浮球阀、第二文丘里管、第二浮球阀、第三文丘里管，所述第一文丘里管设置在冷凝器入口端的管道上，所述第一浮球阀、所述第二浮球阀串联设置在所述冷凝器和储液器之间，所述第一文丘里管的喉道接口与所述第一浮球阀连接，所述第二文丘里管设置在第一浮球阀与所述冷凝器之间，所述第二文丘里管的喉道接口与所述第二浮球阀连接；所述第三文丘里管设置在第一浮球阀与第二浮球阀之间，所述第三文丘里管的喉道接口与储液器连接；

或者所述压差经济器包括一个文丘里管和一个以上的浮球阀，所述文丘里组设置在冷凝器入口端的管道上，一个以上的浮球阀串联联设置在所述冷凝器和储液器之间的管道上，一个以上的浮球阀全部连接到一个文丘里管的喉道接口。

8.根据权利要求1所述的一种压差经济器，其特征在于：所述冷凝器是闪蒸式冷凝器，所述闪蒸式冷凝器包括壳体、负压风机、换热装置和液体雾化装置，所述负压风机设置在所述壳体上，所述负压风机使壳体内部形成负压环境，所述液体雾化装置和所述换热装置设置在所述壳体内，所述液体雾化装置将雾化后的液体喷射到壳体内部，雾化液体在负压环境下蒸发为蒸汽，将换热装置内的二氧化碳介质完全冷凝液化。

9.根据权利要求8所述的一种压差经济器，其特征在于：所述闪蒸式冷凝器包括调压装置，所述调压装置的进气口设置在壳体外，出气口设置在壳体内，通过调压装置将调节气流送进壳体内，以促进壳体内蒸汽的流动，并在壳体内形成气溶胶；

或者所述调压装置是一个或多个风扇，风扇靠近液体雾化装置设置；

或者所述调压装置是负压风机通过蒸汽循环管路连接到壳体。

10.一种二氧化碳制冷系统，其特征在于：包括权利要求1-9任一所述的压差经济器。

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