一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机及方法与流程

本发明涉及一种喷射制冷机及方法，尤其是一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机及方法，属于空调制冷技术领域。

背景技术：

喷射式制冷系统简单、运动部件少、结构紧凑、占用空间小，且具有利用太阳能、地热等可再生能源及工业余热等低品位能源来实现制冷的优点,能提高能源的利用率，维护管理方便，是一种很有前途的制冷方式。研究表明，当喷射器的背压与引射压力的压缩比过高时，喷射系数将急剧下降，这就意味着传统喷射式制冷难以实现较低的制冷温度。

为了解决上述问题，专利号为201210116545x的中国专利公开了一种自复叠喷射式制冷机，包括第一节流阀、蒸发器、第一喷射器、第一冷凝器、第一循环泵、第一发生器、第一气液分离器、第二节流阀和冷凝蒸发器；第一喷射器依次与第一冷凝器、第一气液分离器、第一循环泵、第一发生器串联构成回路；第一气液分离器气相出口与第一喷射器间依次串联冷凝蒸发器、第一节流阀、蒸发器；第一气液分离器液相出口与第一喷射器之间依次串联第二节流阀、冷凝蒸发器。该装置利用自复叠的方法，减少制冷系统所需要达到的压缩比，提高喷射器系数，使系统可以实现较低的制冷温度。但是该装置基于自复叠的方法，采用了一部分液态的高温制冷剂来蒸发冷凝低温制冷剂，不但加重了喷射器的抽吸负担，而且减小了有效制冷量。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机及方法，既能降低喷射器的引射压缩比，提高其喷射系数，还能实现一个较低的制冷温度和一个较高的制冷温度两种温度，并且还将提高装置的整体制冷系数。

技术方案：本发明的一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机，包括第一节流阀、第二节流阀、低温蒸发器、喷射器、风冷冷凝器、气液分离器、发生器和循环泵，其特征在于：所述第一节流阀的工质出口处设有高温蒸发器，所述气液分离器的气相工质出口处设有水冷冷凝器；所述喷射器的工作流体入口与发生器的工质出口相连，喷射器的出口与风冷冷凝器的入口相连，所述风冷冷凝器的出口与气液分离器的入口相连，所述气液分离器的液相出口分别与所述循环泵和第一节流阀的工质入口相连，所述循环泵的工质出口与发生器的工质入口相连，第一节流阀的工质出口与高温蒸发器的工质进口连通；气液分离器的气相工质出口与水冷冷凝器的工质入口连通，所述水冷冷凝器的工质出口和第二节流阀的工质入口相连，所述第二节流阀的工质出口与低温蒸发器的工质进口相连；所述喷射器的引射流体入口与低温蒸发器的工质出口及高温蒸发器的工质出口相连。

所述的高温蒸发器至少有一个。

所述的水冷冷凝器至少有一个。

一种使用上述基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机的制冷方法，利用喷射器将混合工质升压至冷凝压力后送至风冷冷凝器放热，高温气体被部分液化后进入气液分离器，分离出来的富含高温制冷剂的液态工质一部分经循环泵升压后送回发生器吸热产生工作流体，另外一部分经第一节流阀进入高温蒸发器蒸发吸热变为气体后被喷射器吸入；气液分离器分离出来的富含低温制冷剂的气态工质进入水冷冷凝器，被液化后经第二节流阀进入低温蒸发器蒸发实现较低的制冷温度，蒸发后的气体被喷射器吸入循环利用。

所述的混合工质选用两种沸点不相同的高温制冷剂和低温制冷剂混合而成的非共沸工质，或选用由几种高温制冷剂和几种低温制冷剂混合而成的工质。

所述的高温制冷剂选用型号为r141b、r123、r142b及r600a标准沸点较高的制冷剂，如；所述的低温制冷剂选用的型号为r152a、r134a、r290、r717标准沸点较低的制冷剂。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明采用非共沸混合工质，在降低喷射器的引射压缩比、提高其喷射系数的同时，还实现了一个较低和一个较高的两种蒸发制冷温度，并且提高了装置整体的制冷性能。在喷射器处，采用富含高温制冷剂的混合工质气体来引射富含低温制冷剂的混合工质气体，降低了喷射器的压比，由此提高了喷射器的喷射系数；与现有技术的自复叠喷射制冷剂相比，通过增加冷凝温度更低的水冷冷凝器，来冷却富含低温制冷剂的混合工质气体，从而减少了对气液分离器中富含高温制冷剂的液态工质的消耗；另外，通过增设高温蒸发器，利用一小部分富含高温制冷剂的液态工质实现了另一个较高的制冷温度。其结构简单，使用方便，不仅提高了制冷装置整体的性能系数，还实现了两种制冷温度，从而扩大了装置的使用范围。

附图说明：

图1是本发明的基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机的循环过程结构示意图。

图中：1—第一节流阀；2—第二节流阀；3—高温蒸发器；4—低温蒸发器；5—喷射器；6—风冷冷凝器；7—气液分离器；8—水冷冷凝器；9—发生器；10—循环泵。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，本发明的一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机，主要由第一节流阀1、第二节流阀2、高温蒸发器3、低温蒸发器4、喷射器5、风冷冷凝器6、气液分离器7、水冷冷凝器8、发生器9和循环泵10构成；

所述喷射器5的工作流体入口与发生器9的工质出口连通，喷射器5的出口与所述风冷冷凝器6的入口连通，风冷冷凝器6的出口与所述气液分离器7的入口连通，气液分离器7的液相出口分别与所述循环泵10和第一节流阀1的工质入口连通，循环泵10的工质出口与所述发生器9的工质入口连通，第一节流阀1的工质出口与所述高温蒸发器3的工质进口连通；气液分离器7的气相工质出口与水冷冷凝器8的工质入口连通，工质出口和第二节流阀2的工质入口连通，第二节流阀2的工质出口与所述低温蒸发器4的工质进口连通；所述喷射器5的引射流体入口与低温蒸发器4的工质出口及高温蒸发器3的工质出口连通。

本发明的基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷方法：利用喷射器5将高、低温制冷剂混合而成的混合工质升压至冷凝压力后送至风冷冷凝器6放热，高温气体被部分液化后进入气液分离器7，分离出来的富含高温制冷剂的液态工质一部分经循环泵10升压后送回发生器9吸热产生工作流体，另外一部分经第一节流阀1进入高温蒸发器3蒸发吸热变为气体后被喷射器5吸入；气液分离器7分离出来的富含低温制冷剂的气态工质进入水冷冷凝器8，被液化后经第二节流阀2进入低温蒸发器4蒸发实现较低的制冷温度，低温蒸发器4蒸发后的气体也被喷射器5吸入循环使用。

所述的混合工质选用两种沸点不相同的高温制冷剂和低温制冷剂混合而成的非共沸工质，或选用由几种高温制冷剂和几种低温制冷剂混合而成的工质。所述的高温制冷剂选用型号为r141b、r123、r142b及r600a标准沸点较高的制冷剂，如；所述的低温制冷剂选用的型号为r152a、r134a、r290、r717标准沸点较低的制冷剂。

技术特征：

1.一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机，包括第一节流阀(1)、第二节流阀(2)、低温蒸发器(4)、喷射器(5)、风冷冷凝器(6)、气液分离器(7)、发生器(9)和循环泵(10)，其特征在于：所述第一节流阀(1)的工质出口处设有高温蒸发器(3)，所述气液分离器(7)的气相工质出口处设有水冷冷凝器(8)；所述喷射器(5)的工作流体入口与发生器(9)的工质出口相连，喷射器(5)的出口与风冷冷凝器(6)的入口相连，所述风冷冷凝器(6)的出口与气液分离器(7)的入口相连，所述气液分离器(7)的液相出口分别与所述循环泵(10)和第一节流阀(1)的工质入口相连，所述循环泵(10)的工质出口与发生器(9)的工质入口相连，第一节流阀(1)的工质出口与高温蒸发器(3)的工质进口连通；气液分离器(7)的气相工质出口与水冷冷凝器(8)的工质入口连通，所述水冷冷凝器(8)的工质出口和第二节流阀(2)的工质入口上连，所述第二节流阀(2)的工质出口与低温蒸发器(4)的工质进口相连；所述喷射器(5)的引射流体入口与低温蒸发器(4)的工质出口及高温蒸发器(3)的工质出口相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机，其特征在于：所述的高温蒸发器(3)至少有一个。

3.根据权利要求1所述的一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机，其特征在于：所述的水冷冷凝器(8)至少有一个。

4.一种使用权利要求1所述基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机的制冷方法，其特征在于：利用喷射器(5)将混合工质升压至冷凝压力后送至风冷冷凝器(6)放热，气体被部分液化后进入气液分离器(7)，分离出来的富含高温制冷剂的液态工质一部分经循环泵(10)升压后送回发生器(9)吸热产生工作流体，另外一部分经第一节流阀(1)进入高温蒸发器(3)蒸发吸热变为气体后被喷射器(5)吸入；气液分离器(7)分离出来的富含低温制冷剂的气态工质进入水冷冷凝器(8)，被液化后经第二节流阀(2)进入低温蒸发器(4)蒸发实现较低的制冷温度，蒸发后的气体也被喷射器(5)吸入循环利用。

5.权利要求4所述的制冷方法，其特征在于：所述的混合工质选用两种沸点不相同的高温制冷剂和低温制冷剂混合而成的非共沸工质，或选用由几种高温制冷剂和几种低温制冷剂混合而成的工质。

6.权利要求4或5所述的制冷方法，其特征在于：所述的高温制冷剂选用型号为r141b、r123、r142b及r600a标准沸点较高的制冷剂，所述的低温制冷剂选用的型号为r152a、r134a、r290、r717标准沸点较低的制冷剂。

技术总结
本发明公开了一种基于混合工质的双蒸发温度喷射制冷机及方法，制冷机包括第一节流阀、第二节流阀、高温蒸发器、低温蒸发器、喷射器、风冷冷凝器、气液分离器、水冷冷凝器、发生器和循环泵；发生器、喷射器、风冷冷凝器、气液分离器和循环泵构成一个动力循环；喷射器、风冷冷凝器、气液分离器、第一节流阀和高温蒸发器构成第一个制冷循环，实现较高的制冷温度；喷射器、风冷冷凝器、气液分离器、水冷冷凝器、第二节流阀和低温蒸发器构成第二个制冷循环，实现较低的制冷温度。采用非共沸混合工质，在降低喷射器的引射压缩比、提高其喷射系数的同时，还实现了一个较低和一个较高的两种蒸发制冷温度，并且提高了装置整体的制冷系数。

技术研发人员：王菲;杨雨桐;潘小凯;张瀚禹;孟胜强
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2021.05.31
技术公布日：2021.08.20