CN2132132Y - 一种开式压缩制冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种开式压缩制冷装置。该 制冷装置以空气和水的混合物为工质，利用轴流透平 压气机对带有细小水雾的湿空气进行压缩，而后用冷 水对获得的高温高压湿空气流进行冷却，使部分水蒸 汽凝结成水，然后送入轴流透平涡轮中膨胀，即可获 得低温饱和空气流。该装置也可以做成回热式的。 该装置具有无污染、体积小、制冷量大、制冷系数高等 优点，特别适用于湿热地区的大中型空调、通风。

Description

本实用新型涉及的是一种开式压缩制冷装置，该装置适用于空调与通风。

目前，空调、通风用的制冷装置多采用蒸汽压缩制冷循环。这种制冷装置由蒸汽压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器及连接管路组成，其制冷工质是弗里昂或氨。弗里昂对大气臭氧层有破坏作用，氨有刺激性异味，易爆炸。因此，寻找一个性能良好且无污染的制冷剂替代物已成为当代一大课题。回顾历史，很早以前人们曾研究过以空气为工质的压缩制冷循环，其开式的制冷装置由一个用于压缩工质的压缩机，一个用于冷却工质的热交换器，和一个用于膨胀工质且回收功的膨胀机三大主要部件组成。带回热装置的开式制冷装置是在上述制冷装置基础上加了一个回热热交换器。现有制冷装置中的压缩机和膨胀机一般都采用活塞式或变容式的。70年代，有人曾在此基础上做了点改进，即采用空气和水的混合物作为制冷工质，压缩机和膨胀机采用做为一体的变容式压缩－膨胀器。其性能虽然稍有改善，但还是没有克服其本身的两大根本缺点：单位体积压缩机制冷量小和性能系数低。其原因一是空气比容大，需要的压缩设备大，二是压缩机和膨胀机的效率低。因此，很少被采用。

本实用新型的目的是要提供一种开式空调、通风用制冷装置，以解决现有技术之不足。

本实用新型的目的是这样实现的：利用现有的轴流透平压气机和轴流透平涡轮分别作为有、无回热装置的两种开式压缩制冷装置的压缩机和膨胀机，同时采用空气－水蒸汽做为制冷工质。这样，就形成了一个由轴流透平压气机，热交换器以及轴流透平涡轮三大主要部件组成的开式空气－水蒸汽压缩制冷装置和一个由轴流透平压气机，热交换器，回热热交换器以及轴流透平涡轮四大主要部件组成的带回热装置的开式空气－水蒸汽压缩制冷装置。开式空气－水蒸汽压缩制冷装置是这样工作的：利用轴流透平压气机对带有细小水雾的湿空气进行压缩，尔后用冷水对获得的高温高压湿空气流进行冷却，使部分水蒸汽凝结成水，再将得到的高压湿空气送入轴流透平涡轮中进行膨胀并回收部分功，使其变为低温饱和空气。得到的低温湿空气经除水后就可以供空调或通风使用。

带回热装置的开式空气－水蒸汽压缩制冷装置，只是在轴流空气－水蒸汽压缩制冷装置基础上，在热交换器与轴流透平涡轮之间加一回热热交换器。利用这个回热热交换器对已经在前面热交换器中冷却过的湿空气进一步冷却，使更多的水蒸汽凝结成水，再进入轴流透平涡轮中进行膨胀并回收部分功，使其变为低温饱和空气。得到的低温湿空气经除水后，进入回热热交换器冷气流通道进口，经吸热后，在回热热交换器冷气流通道出口则获得温度不高、含湿量较低的湿空气，该湿空气就可以供空调或通风使用。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：该制冷装置以空气和水的混合物为制冷工质，以现有的轴流透平机械为基础。因为轴流透平机械有效率高、流量大的特点，故该制冷方法和装置具有无毒、无污染、不燃烧、体积小、制冷量大、制冷系数高、成本低等特点。本实用新型特别适用于湿热地区的大中型空调、通风。

附图说明：

图1是开式空气－水蒸汽压缩制冷装置的工作原理图。

图2是带回热装置的开式空气－水蒸汽压缩制冷装置的工作原理图。

图3是一种开式空气－水蒸汽压缩制冷装置的结构示意图。

图4是一种带回热装置的开式空气－水蒸汽压缩制冷装置的结构示意图。

其中：

1.雾化室 5.传动轴

2.轴流透平压气机 6.轴流透平涡轮

3.引气管 7.除水室

4.热交换器 8.回热热交换器

下面结合附图，详细说明本实用新型目的实现的具体过程。

参照图3，该开式空气－水蒸汽压缩制冷装置以空气和水的混合物为制冷工质。轴流透平压气机（2）的转子和轴流透平涡轮（6）的转子通过传动轴（5）连接，由高转速动力源驱动，其间有一热交换器（4），轴流透平压气机（2）进口前也可以连接一雾化室（1），轴流透平涡轮（6）后也可以连接一除水室（7），以上各主要部件的气流通道的进、出口之间依次首尾彼此相连接，根据需要两主要部件之间也可以加一引气管，构成以轴流透平压气机（2）、热交换器（4）和轴流透平涡轮（6）为主要部件的开式空气－水蒸汽压缩制冷循环装置。图3中有引气管（3a）、引气管（3b）和引气管（3c）以及雾化室（1）和除水室（7）。轴流透平压气机（2）增压比小于2.5，轴流透平涡轮（6）前工质温度的最佳取值与轴流透平压气机（2）的增压比取值有关。热交换器（4）可以选喷淋式、表面式或热管式的。工作时，高转速动力源驱动轴流透平压气机（2）和轴流透平涡轮（6）的转子转动。处理过的清洁空气被吸入雾化室（1）中，冷却成为带有细小水雾的湿空气，尔后进入轴流透平压气机（2），经压缩产生高温高压的湿空气流，然后通过引气管（3a）降低湿空气流的速度，送入热交换器（4）中被冷水冷却，经冷却后部分水蒸汽凝结成水，得到的冷却过的高压湿空气，再通过引气管（3b）进入轴流透平涡轮（6）中进行膨胀，即可获得低温饱和空气。得到的低温湿空气经除水后就可以供空调或通风使用。如果选用增压比为1.6、效率为0.88的轴流透平压气机（2）和效率为0.88的轴流透平涡轮（6），当大气湿球温度为25℃时，在轴流透平压气机（2）出口可得到约55℃的高压湿空气流，当轴流透平涡轮（6）前工质被冷却为31℃时，经轴流透平涡轮（6）膨胀后即可获得约0℃的湿空气。

参照图4，该带回热装置的开式空气－水蒸汽压缩制冷装置以空气和水的混合物为制冷工质。轴流透平压气机（2）的转子和轴流透平涡轮（6）的转子通过传动轴（5）连接，由高转速动力源驱动。其间上游有一热交换器（4），下游有一个回热热交换器（8）。轴流透平压气机（2）进口前也可以连接一雾化室（1），轴流透平涡轮（6）后也可以连接一除水室（7），回热热交换器（8）冷气流通道进口与除水室（7）的出口相连接，以上各主要部件的气流通道的进、出口之间依次首尾彼此相连接，根据需要两主要部件之间也可以加一引气管，构成以轴流透平压气机（2）、热交换器（4）、回热热交换器（8）和轴流透平涡轮（6）为主要部件的带回热装置的开式空气－水蒸汽压缩制冷装置。图4中有引气管（3a）、引气管（3b）、引气管（3c）和引气管（3d）以及雾化室（1）和除水室（7）。轴流透平压气机（2）增压比小于2.5，轴流透平涡轮（6）前工质温度的最佳取值与轴流透平压气机（2）的增压比取值有关。热交换器（4）可以选喷淋式、表面式或热管式的，回热热交换器（8）可以选热管式或表面式的。工作时，高转速动力源驱动轴流透平压气机（2）和轴流透平涡轮（6）的转子转动。处理过的清洁空气会被吸入雾化室（1）中，冷却成为带有细小水雾的湿空气，尔后进入轴流透平压气机（2），经压缩产生高温高压的湿空气流，然后通过引气管（3a）降低温空气流的速度，送入热交换器（4）中被冷水冷却，接着再送入回热热交换器（8）被除水室（7）除水后的冷气流冷却，经冷却后部分水蒸汽凝结，得到高压的湿空气，该空气通过引气管（3b）进入轴流透平涡轮（6）中进行膨胀，即可获得低温饱和空气。得到的湿空气经除水室（7）除水后，经引气管（3d）进入回热热交换器（8）冷气流通道进口，在其冷气流通道出口就可获得温度不高且含湿量较小的湿空气，该湿空气即可供空调或通风使用。如果选用增压比为1.6、效率为0.88的轴流透平压气机（2）和效率为0.88的轴流透平涡轮（6），当大气湿球温度为25℃时，在轴流透平压气机（2）出口可得到约55℃的高压湿空气流，当热交换器（4）出口工质温度约为34℃且回热热交换器出口的工质被冷却为约31℃时，经轴流透平涡轮（6）膨胀后可得到约0℃的湿空气，在回热热交换器（8）冷气流通道出口则获得约6℃的低温湿空气，该湿空气含湿量较小即可供空调、通风用。

Claims (4)

1、一种空调、通风用开式压缩制冷装置，以空气和水的混合物为工质，由压缩机，热交换器(4)和膨胀机三大主要部件组成，其特征是所论的压缩机是轴流透平压气机(2)，所论的膨胀机是轴流透平涡轮(6)。

2、根据权利要求1所述的制冷装置，其特征是亦可在热交换器（4）和轴流透平涡轮（6）之间加一回热热交换器（8）。

3、根据权利要求1和2所述的制冷装置，其特征是轴流透平压气机（2）的转子和轴流透平涡轮（6）的转子通过传动轴（5）连接，由高转速动力源驱动。

4、根据权利要求1和2所述的制冷装置，其特征是轴流透平压气机（2）的增压比小于2.5。

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