CN210242068U - 一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，包括压缩机、冷凝器、喷射器、回热器、节流元件和蒸发器；压缩机、冷凝器、回热器、节流元件和蒸发器依次连接构成换热回路；冷凝器上方的单个冷凝管程的底部设置有冷凝液收集箱；冷凝液收集箱上连接有抽液管；蒸发器下方的单个蒸发管程的顶部设置有气相工质收集槽；气相工质收集槽上连接有抽气管；抽液管与喷射器的工作流体入口连接；抽气管与喷射器的进气口连接；喷射器的工作流体出口经过回热器与压缩机的补气口连接。上述系统通过抽取饱和工质，调节热力循环中工质的组分，从而提高冷凝器和蒸发器的换热能力，解决了现有制冷或热泵系统效率低、能耗高的问题。

Description

一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统

技术领域

本申请涉及换热技术领域，尤其涉及一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统。

背景技术

换热技术日益成熟，热泵和制冷系统两者的工作原理一致，以制冷系统为例，一般由四部分组成：压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器。其工作过程为：低温低压的液态制冷剂(例如氟利昂)，首先在蒸发器(例如空调室内机)里从高温热源(例如常温空气)吸热并气化成低压蒸气。然后制冷剂气体在压缩机内压缩成高温高压的蒸气，该高温高压气体在冷凝器内被低温热源(例如冷却水)冷却凝结成高压液体。再经节流元件(毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等)节流成低温低压液态制冷剂，如此就完成一个制冷循环。然而现有的冷凝器和蒸发器的换热能力仍旧不高，从而导致整个制冷或热泵系统效率低下、耗能高。

因此，如何提高冷凝器和蒸发器的换热能力，解决现有制冷或热泵系统效率低、能耗高的问题，是本领域技术人员的研究方向。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，解决现有制冷或热泵系统效率低、能耗高的问题。

有鉴于此，本申请提供了一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，填充非共沸混合工质，包括压缩机、冷凝器、喷射器、回热器、节流元件和蒸发器；

所述压缩机、所述冷凝器、所述回热器、所述节流元件和所述蒸发器依次连接构成换热回路；

所述冷凝器靠近冷凝盘管上方的单节冷凝管的底部设置有冷凝液收集箱；

所述冷凝液收集箱上连接有抽液管；

所述蒸发器靠近蒸发盘管下方的单节蒸发管的顶部设置有气相工质收集槽；

所述气相工质收集槽上连接有抽气管；

所述抽液管与所述喷射器的工作流体入口连接；

所述抽气管与所述喷射器的进气口连接；

所述喷射器工作流体出口经过所述回热器与所述压缩机的补气口连接。

可选地，所述冷凝液收集箱具体为冷凝联箱；

所述冷凝联箱连接相邻的所述单节冷凝管，且通过冷凝隔板将相邻的所述单节冷凝管分隔开；

所述抽液管设置于所述冷凝隔板的上方。

可选地，所述冷凝隔板上设置有滴水孔。

可选地，所述气相工质收集槽具体为蒸发器联箱；

所述蒸发器联箱连接相邻的所述单节蒸发管，且通过蒸发隔板将相邻的所述单节蒸发管分隔开；

所述抽气管设置于所述蒸发隔板的下方。

可选地，所述节流元件具体为膨胀阀。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

本申请实施例中，提供了一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，包括压缩机、冷凝器、喷射器、回热器、节流元件和蒸发器；压缩机、冷凝器、回热器、节流元件和蒸发器依次连接构成换热回路；冷凝器靠近冷凝盘管上方的单节冷凝管的底部设置有冷凝液收集箱；冷凝液收集箱上连接有抽液管；蒸发器靠近蒸发盘管下方的单节蒸发管的顶部设置有气相工质收集槽；气相工质收集槽上连接有抽气管；抽液管与喷射器的工作流体入口连接；抽气管与喷射器的进气口连接；喷射器工作流体出口经过回热器与压缩机的补气口连接。

上述制冷或热泵系统通过采用非共沸混合工质，同时利用抽液管和抽气管抽取饱和工质，调节热力循环中工质的组分，改变了工质的物性参数，从而提高冷凝器和蒸发器的换热能力：通过冷凝器抽离饱和液相工质，使冷凝器内剩余工质的干度提高，从而使得冷凝过程中换热表面的液膜厚度减薄，提高了冷凝器的换热能力；通过蒸发器抽离饱和气相工质，使得蒸发器内剩余工质的干度降低，从而使工质与蒸发过程中的换热表面更加充分接触，提高了蒸发器的换热能力；另外，利用喷射器引射蒸发器中的饱和气相工质，增加了压缩机中间级的补气量，进一步有效地解决了空气源制冷或热泵系统在低环境温度时制热量衰减的问题。

因此，本申请实施例所提供的制冷或热泵系统提高了冷凝器和蒸发器的换热能力，解决了制冷或热泵系统效率低、能耗高的问题，经济、有效、可行，能有效提高制冷(热泵)循环装置系统的性能，促进制冷(热泵)产品节能技术的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统的冷凝器的局部结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统的蒸发器的局部结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统的工作过程的循环压焓图；

图5为本申请实施例所提供的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统的一种冷凝器的整体结构示意图。

标号：压缩机101、冷凝器102、喷射器103、回热器104、节流元件105、蒸发器106、冷凝联箱11、冷凝隔板12、抽液管13、滴水孔14、蒸发器联箱21、蒸发隔板22、抽气管23。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1至图3，本申请实施例设计了一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，填充的制冷剂为非共沸混合工质，包括压缩机101、冷凝器102、喷射器103、回热器104、节流元件105和蒸发器106。节流元件具体可以为毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等；冷凝器102具体为分液冷凝器；蒸发器106具体为气液分离式蒸发器。

压缩机101、冷凝器102、回热器104、节流元件105和蒸发器106根据工质的流动方向依次连接，构成换热回路。其中，需要说明的是，回热器104包括两条工质通道，两条工质通道中的工质进行热量交换，分别对另一通道的工质起到制冷或制热的作用。

冷凝器102靠近冷凝盘管上方的单个冷凝管程的底部设置有冷凝液收集箱。可以理解的是，冷凝器102内部设置有冷凝盘管，单个冷凝管程具体请参阅图5，图5为冷凝器的结构示意图，在冷凝盘管的上方区域，从上至下第一个隔板的上方有7根冷凝管，制冷剂通过7根冷凝管同时从右侧的入口流向左侧，那么7根冷凝管构成的第一行程就是一个冷凝管程；第一个隔板和第二个隔板之间间隔5根冷凝管，那么5根冷凝管构成的第二行程也是一个冷凝管程，以此类推。另外需要说明的是，高温高压气相工质从冷凝盘管的上方流入，经过冷凝后变为液相工质，再从冷凝盘管的底部流出，因此在冷凝盘管的上部分冷凝的液相工质由于还未完全放热，应当属于饱和的液相工质，相较于冷凝器104进气口进入的气相工质来说，饱和液相工质中高沸点工质的占比高，低沸点工质的占比低。冷凝液收集箱设置于冷凝盘管上方的单个冷凝管程的底部，并连接有抽液管13，因此抽液管13抽取的液体为高沸点工质的占比高、低沸点工质的占比低的饱和液相工质。

蒸发器106靠近蒸发盘管下方的单个蒸发管程的顶部设置有气相工质收集槽。跟冷凝器102类似，蒸发器106内部也设置有蒸发盘管，单个蒸发管程为换热介质同时流经的若干根蒸发管。在蒸发器106中，过冷液相工质从蒸发盘管的底部流入，经过吸热蒸发形成气相工质后，从顶部流出，因此在蒸发盘管的下部分蒸发的气相工质由于未完全吸热，应当属于饱和的气相工质，相较于蒸发器106进液口进入的液相工质来说，饱和气相工质中低沸点工质的占比高，高沸点工质的占比低。气相工质收集槽设置于蒸发盘管下方的单个蒸发管程的顶部，并连接有抽气管23，因此抽气管23抽取的气体为低沸点工质的占比高，高沸点工质的占比低的饱和气相工质。

抽液管13与喷射器103的工作流体入口连接，抽气管23与喷射器103的进气口连接。饱和液相工质的压力大于饱和气相工质，饱和气相工质在喷射器103中被饱和液相工质引射，形成高速气液两相工质，经过回热器104进一步加热后进入压缩机101的中间补气口。

回热器104共有2个入口与2个出口，在图1中，从冷凝器102出口的过冷液相工质从回热器104上方入口流入并从回热器104下方出口流出；喷射器103出口的气液两相工质从回热器104左方入口流入并从回热器104右方出口流出。两股工质在回热器104中进行热量交换：冷凝器104出口的过冷液相工质经过回热器104冷却后进一步的过冷，增大了蒸发器106的制冷量；同时喷射器103出口的气液两相工质的经过回热器104进一步加热后达到饱和状态，防止液相工质进入压缩机中间补气口损坏压缩机缩短压缩机寿命。

本申请实施例所提供的制冷或热泵系统，包括压缩机101、冷凝器102、喷射器103、回热器104、节流元件105和蒸发器106；压缩机101、冷凝器102、回热器205、节流元件105和蒸发器106依次连接构成换热回路；冷凝器靠近冷凝盘管上方的单个冷凝管程的底部设置有冷凝液收集箱；冷凝液收集箱上连接有抽液管13；蒸发器靠近蒸发盘管下方的单个蒸发管程的顶部设置有气相工质收集槽；气相工质收集槽上连接有抽气管23；抽液管13与喷射器的工作流体入口连接；抽气管23与喷射器的进气口连接；喷射器工作流体出口经过回热器与压缩机101的补气口连接。

上述制冷或热泵系统通过采用非共沸混合工质，同时利用抽液管13和抽气管23抽取饱和工质，调节热力循环中工质的组分，改变了工质的物性参数，从而提高冷凝器102和蒸发器106的换热能力：冷凝器102通过分离饱和液相工质，使冷凝器102内剩余工质的干度提高，从而使得冷凝过程中换热表面的液膜厚度减薄，提高了冷凝器102的换热能力；蒸发器106通过分离饱和气相工质，使得蒸发器106内剩余工质的干度降低，从而使工质与蒸发过程中的换热表面更加充分接触，提高了蒸发器106的换热能力；另外，利用喷射器103引射蒸发器106中的饱和气相工质，增加了压缩机103中间级的补气量，进一步有效地解决空气源制冷或热泵系统在低环境温度时制热量衰减的问题。

因此，本申请实施例所提供的制冷或热泵系统提高了冷凝器102和蒸发器106的换热能力，解决了制冷或热泵系统效率低、能耗高的问题，经济、有效、可行，能有效提高制冷(热泵)循环装置系统的性能，促进制冷(热泵)产品节能技术的发展。

可选的，冷凝液收集箱具体为冷凝联箱11。冷凝联箱11将上下相邻的单个冷凝管程连接起来，并通过冷凝隔板12将相邻的单个冷凝管程分隔开。抽液管设置于冷凝隔板12的上方。如图5所示，冷凝器的两端均可以设置冷凝联箱，将相邻的单个冷凝管程分隔开。进一步的，冷凝隔板上设置有滴水孔14。可以理解的是，合理的滴水孔14的孔径大小，能够改变抽液管13抽出的饱和液相工质的流量，还能便于多余液体的回收。

可选的，气相工质收集槽具体为蒸发器联箱21。蒸发器联箱21将上下相邻的单个蒸发管程连接起来，并通过蒸发隔板22将相邻的单个蒸发管程分隔开。抽气管23设置于蒸发隔板22的下方。

上述实施例所提供的制冷或热泵系统通过合理设计冷凝隔板12上的滴水孔14的孔径大小和抽液管13的管径大小，可以调节饱和液相工质的组分和流量，从而使分液冷凝器102内剩余工质的组分发生变化，改变其物性参数，并提升工质干度。冷凝器102通过合理调节工质组分和提高工质干度，与普通冷凝器相比，具有更好的换热能力。通过合理设计抽气管23的管径大小，可以饱和气相工质的组分和流量，从而使蒸发器106内剩余工质的组分发生变化改变其物性参数，并降低了工质干度，通过合理调节工质组分和降低工质干度，与普通蒸发器相比，具有更好的换热能力。

请参阅图1至图4，图4为本申请实施例所提供的制冷或热泵系统的工作过程的循环压焓图。每张压焓图(p-h图)对应工质的一种组分，其示意的制冷或热泵系统工作过程为：

压缩机101出口的高温高压过热气相工质(图中2点处)在冷凝器102放出热量实现制热目的后分成两股工质，一股是从抽液管13出去的饱和液相工质(图中3’处)，另一股在冷凝器102中继续冷凝，最后从冷凝器102出口出去的成为高压过冷液相工质(图中3点处)。饱和液相工质作为工作流体进入喷射器103的喷嘴，在喷嘴中膨胀后变为低压高速气液两相工质(图中3”点处)；低压高速气液两相工质’引射从蒸发器106流出的饱和气相工质(图中6点处)，在喷射器103的混合室中混合后(图中3a点处)再经喷射器103的扩压器增压成为气液两相工质(图中4’点处)后排出；气液两相工质再通过回热器104加热后返回压缩机101的中间补气口(图中4”点处)；冷凝器102出口的过冷液相工质通过回热器104进一步的过冷(图中4点处)；过冷液相工质通过节流阀105降压降温后(图中5点处)进入蒸发器106，在蒸发器106中蒸发一部分工质后饱和气相工质(图中6点处)作为被引射工质进入喷射器103的引射入口，而剩余的气液两相工质在蒸发器106中继续吸热蒸发成为过热气相工质(图中1点处)；气液分离式蒸发器106出口的过热气相工质进入压缩机101低压吸气口，以上完成整个循环过程。

本申请的整个系统循环工作过程中存在有三个不同的工作压力，依次是分液冷凝器102冷凝压力、压缩机101中间补气压力和蒸发器106蒸发压力。其中冷凝器102冷凝压力和蒸发器106蒸发压力是由循环系统的工作工况所决定(即一个冷凝温度及一个蒸发温度)，这又取决于(制冷)制热温度要求和空气环境温度；压缩机101中间补气压力为设计工况参数，可根据冷凝压力和蒸发压力选取。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，其特征在于，填充非共沸混合工质，包括压缩机、冷凝器、喷射器、回热器、节流元件和蒸发器；

所述压缩机、所述冷凝器、所述回热器、所述节流元件和所述蒸发器依次连接构成换热回路；

所述冷凝器靠近冷凝盘管上方的单个冷凝管程的底部设置有冷凝液收集箱；

所述冷凝液收集箱上连接有抽液管；

所述蒸发器靠近蒸发盘管下方的单个蒸发管程的顶部设置有气相工质收集槽；

所述气相工质收集槽上连接有抽气管；

所述抽液管与所述喷射器的工作流体入口连接；

所述抽气管与所述喷射器的进气口连接；

所述喷射器的工作流体出口经过所述回热器与所述压缩机的补气口连接。

2.根据权利要求1所述的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，其特征在于，所述冷凝液收集箱具体为冷凝联箱；

所述冷凝联箱连接相邻的所述单个冷凝管程，且通过冷凝隔板将相邻的所述单个冷凝管程分隔开；

所述抽液管设置于所述冷凝隔板的上方。

3.根据权利要求2所述的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，其特征在于，所述冷凝隔板上设置有滴水孔。

4.根据权利要求1所述的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，其特征在于，所述气相工质收集槽具体为蒸发器联箱；

所述蒸发器联箱连接相邻的所述单个蒸发管程，且通过蒸发隔板将相邻的所述单个蒸发管程分隔开；

所述抽气管设置于所述蒸发隔板的下方。

5.根据权利要求1所述的带喷射的气液分离换热的制冷或热泵系统，其特征在于，所述节流元件具体为膨胀阀。

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