一種相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型涉及一種相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)，屬于機械制冷技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，更低溫度的需求越來越高。目前在制取較低溫度的場合，單級蒸汽壓縮式制冷循環(huán)已經(jīng)無法滿足要求，復疊式制冷循環(huán)已被廣泛應用。然而經(jīng)典的復疊制冷系統(tǒng)隨著復疊級數(shù)的增加，又會使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、成本增加。相比于傳統(tǒng)復疊制冷系統(tǒng)，自復疊系統(tǒng)作為一種特殊的復疊系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等優(yōu)點。但是自復疊系統(tǒng)的高溫制冷劑與低溫制冷劑在壓縮前的簡單混合，無法達到充分的低溫增壓效果，從而導致單級壓縮機壓比過大、排氣溫度過高、制冷性能降低等問題。
[0003]采用基于非定常增壓特性的相變波轉(zhuǎn)子增壓器，其效率高于傳統(tǒng)穩(wěn)定增壓過程的增壓效率。該技術(shù)無需活塞或葉片等部件，僅通過產(chǎn)生的運動激波就可高效完成高、低壓流體間的直接能量交換，有效降低壓縮機壓比，提高系統(tǒng)制冷性能。如果將實用新型專利CN102606547A、CN102606548A、CN103206801A 及 CN103206800A 所提出的核心設備的增壓機制與自復疊制冷系統(tǒng)進行復迭，就構(gòu)成本項實用新型的主要思想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)，其目的在于在自復疊制冷循環(huán)裝置中引入相變波轉(zhuǎn)子增壓器，利用相變波轉(zhuǎn)子增壓器的特性，完成低溫升、預增壓的目的。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)，它包括自復疊制冷裝置和增壓裝置，所述自復疊制冷裝置包含冷凝器、高溫節(jié)流閥、不凝氣栗、低溫節(jié)流閥、蒸發(fā)器，它還包括一個自復疊過冷器，所述自復疊過冷器將高溫制冷劑與低溫制冷劑進行熱量交換，并同時排出不凝氣，所述增壓裝置由相變波轉(zhuǎn)子增壓器和蒸汽壓縮機構(gòu)成，所述相變波轉(zhuǎn)子增壓器的中壓蒸汽出口與蒸汽壓縮機的入口連接，蒸汽壓縮機的出口與冷凝器入口連接，冷凝器出口分成兩路:一路與自復疊過冷器的熱端入口相連，自復疊過冷器的熱端出口與低溫節(jié)流閥入口連接，低溫節(jié)流閥的出口與蒸發(fā)器的冷端入口連接，蒸發(fā)器的冷端出口與相變波轉(zhuǎn)子增壓器的低壓蒸汽入口連接；另一路與高溫節(jié)流閥的入口連接，高溫節(jié)流閥的出口與自復疊過冷器的冷端入口連接，自復疊過冷器的冷端出口與相變波轉(zhuǎn)子增壓器的驅(qū)動蒸汽入口連接；自復疊過冷器的不凝氣出口與不凝氣栗連接;蒸發(fā)器的熱端入口與出口同被冷卻介質(zhì)管路連接。
[0006]本實用新型的有益效果是:
[0007]1、相變波轉(zhuǎn)子增壓器的驅(qū)動蒸汽由自復疊系統(tǒng)余熱提供，達到節(jié)能、環(huán)保的目的；
[0008]2、相變波轉(zhuǎn)子增壓器的非定常增壓特性，可有效降低蒸汽壓縮機的壓比，實現(xiàn)低溫升、預增壓效果。
[0009]3、相變波轉(zhuǎn)子增壓器除具有增壓特性外，還具備優(yōu)秀的帶液操作性能，另外擁有結(jié)構(gòu)尺寸小、轉(zhuǎn)速低、易于開發(fā)設備等優(yōu)勢。
[0010]4、自復疊過冷器的使用，可以大大簡化自復疊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低成本。
【附圖說明】
[0011]圖1是一種相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)圖。
[0012]圖2是相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)的ρ-h圖。
[0013]圖中:1、相變波轉(zhuǎn)子增壓器，2、蒸汽壓縮機，3、冷凝器，4、高溫節(jié)流閥，5、不凝氣栗，6、自復疊過冷器，7、低溫節(jié)流閥，8、蒸發(fā)器;Hf、驅(qū)動蒸汽入口，LP、低壓蒸汽入口，MP、增壓蒸汽出口。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型進一步詳細說明。
[0015]實施例1利用混合冷劑的相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)。
[0016]圖1示出了一種混合制冷劑的相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)。圖中混合制冷劑的相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)包括自復疊制冷裝置和增壓裝置。自復疊制冷裝置包含冷凝器3、高溫節(jié)流閥4、不凝氣栗5、低溫節(jié)流閥7、蒸發(fā)器8和自復疊過冷器6，采用自復疊過冷器6將高溫制冷劑與低溫制冷劑進行熱量交換，并同時排出不凝氣。所述增壓裝置由相變波轉(zhuǎn)子增壓器I和蒸汽壓縮機2構(gòu)成。所述相變波轉(zhuǎn)子增壓器I的中壓蒸汽出口 Mp與蒸汽壓縮機2的入口連接，蒸汽壓縮機2的出口與冷凝器3入口連接，冷凝器3出口分成兩路，一路與自復疊過冷器6的熱端入口相連，自復疊過冷器6的熱端出口與低溫節(jié)流閥7入口連接，低溫節(jié)流閥7的出口與蒸發(fā)器8的冷端入口連接，蒸發(fā)器8的冷端出口與相變波轉(zhuǎn)子增壓器I的低壓蒸汽入口Lp連接;另一路與高溫節(jié)流閥4的入口連接，高溫節(jié)流閥4的出口與自復疊過冷器6的冷端入口連接，自復疊過冷器6的冷端出口與相變波轉(zhuǎn)子增壓器I的驅(qū)動蒸汽入口Hp連接；自復疊過冷器6的不凝氣出口與不凝氣栗5連接;蒸發(fā)器8的熱端入口與出口同被冷卻介質(zhì)管路連接。
[0017]通入相變波轉(zhuǎn)子增壓器I驅(qū)動蒸汽入口Hp的高壓蒸汽經(jīng)過等熵膨脹過程與通入相變波轉(zhuǎn)子增壓器I低壓蒸汽入口 Lp的低壓飽和蒸汽經(jīng)過低于等熵壓縮后等壓混合成中壓蒸汽，然后經(jīng)由增壓蒸汽出口Mp排出，并進入蒸汽壓縮機2壓縮成高溫高壓過熱蒸汽，經(jīng)冷凝器3后以高壓飽和液體形式分為低溫制冷劑與高溫制冷劑兩路;低溫制冷劑經(jīng)自復疊過冷器6排出不凝氣并降溫為過冷液體，通過低溫節(jié)流閥7降溫降壓至設定溫度，以低溫低壓氣液混合物形式進入蒸發(fā)器8，定壓吸熱轉(zhuǎn)換為低壓飽和蒸汽完成制冷循環(huán)，然后作為相變波轉(zhuǎn)子增壓器I的低壓蒸汽；高溫制冷劑經(jīng)高溫節(jié)流閥4降溫降壓后，通入自復疊過冷器6吸熱，以高溫高壓蒸汽形式作為相變波轉(zhuǎn)子增壓器I的驅(qū)動蒸汽。
[0018]圖2是混合制冷劑的相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)的ρ-h圖，從圖中可以看出點Fa處高壓過熱蒸氣在相變波轉(zhuǎn)子增壓器I中等熵膨脹至Fa ’處與點A處的低壓飽和蒸汽在相變波轉(zhuǎn)子增壓器I中經(jīng)過低于等熵壓縮至A’處等壓混合至B處，B處的過熱蒸汽經(jīng)蒸汽壓縮機2壓縮至C處高溫高壓過熱蒸汽，通過冷凝器3等壓降溫至D處高壓飽和液體，D處高壓飽和液被分成低溫制冷劑和高溫制冷劑兩路:低溫制冷劑經(jīng)過自復疊過冷器6換熱降溫達到G點高壓過冷液并通過不凝氣栗5排出不凝氣，經(jīng)過低溫節(jié)流閥7等焓降溫、降壓至H處低壓過飽和蒸氣，通過蒸發(fā)器8換熱、升溫達到A處低壓飽和蒸氣完成制冷循環(huán)，然后通入相變波轉(zhuǎn)子增壓器I的低壓蒸汽入口 Lp;高溫制冷劑經(jīng)過高溫節(jié)流閥4等焓降溫、降壓至E處高壓過飽和蒸氣，經(jīng)自復疊過冷器6換熱升溫達到Fa點高壓過熱和蒸汽狀態(tài)并通入相變波轉(zhuǎn)子增壓器I驅(qū)動蒸汽入口 Hp。
[0019]實施例2采用單一制冷劑的多級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)
[0020]原則流程和設備布置方式不變，將混合制冷劑換成單一制冷劑，可實現(xiàn)利用單一制冷劑的多級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)。
[0021]點Fb處高壓過飽和蒸氣在相變波轉(zhuǎn)子增壓器I中等熵膨脹至Fb’處與點A處的低壓飽和蒸汽在相變波轉(zhuǎn)子增壓器I中經(jīng)過低于等熵壓縮至A’處等壓混合至B處，B處的過熱蒸汽經(jīng)蒸汽壓縮機2壓縮至C處高溫高壓過熱蒸汽，通過冷凝器3等壓降溫至D處高壓飽和液體，D處高壓飽和液被分成低溫制冷劑和高溫制冷劑兩路:低溫制冷劑經(jīng)過自復疊過冷器6換熱降溫達到G點高壓過冷液并通過不凝氣栗5排出不凝氣，經(jīng)過低溫節(jié)流閥7等焓降溫、降壓至H處低壓過飽和蒸氣，通過蒸發(fā)器8換熱、升溫達到A處低壓飽和蒸氣完成制冷循環(huán)，然后通入相變波轉(zhuǎn)子增壓器I的低壓蒸汽入口 Lp;高溫制冷劑經(jīng)過高溫節(jié)流閥4等焓降溫、降壓至E處高壓過飽和蒸氣，經(jīng)自復疊過冷器6換熱升溫達到Fb點高壓過飽和蒸汽狀態(tài)并通入相變波轉(zhuǎn)子增壓器I驅(qū)動蒸汽入口 Hp。
【主權(quán)項】
1.一種相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)，它包括自復疊制冷裝置和增壓裝置，所述自復疊制冷裝置包含冷凝器(3)、高溫節(jié)流閥(4)、不凝氣栗(5)、低溫節(jié)流閥(7)、蒸發(fā)器(8)，其特征是:它還包括一個自復疊過冷器(6)，所述自復疊過冷器(6)將高溫制冷劑與低溫制冷劑進行熱量交換，并同時排出不凝氣，所述增壓裝置由相變波轉(zhuǎn)子增壓器(I)和蒸汽壓縮機(2)構(gòu)成，所述相變波轉(zhuǎn)子增壓器(I)的中壓蒸汽出口(Mp)與蒸汽壓縮機(2)的入口連接，蒸汽壓縮機(2)的出口與冷凝器(3)入口連接，冷凝器(3)出口分成兩路:一路與自復疊過冷器(6 )的熱端入口相連，自復疊過冷器(6 )的熱端出口與低溫節(jié)流閥(7 )入口連接，低溫節(jié)流閥(7)的出口與蒸發(fā)器(8)的冷端入口連接，蒸發(fā)器(8)的冷端出口與相變波轉(zhuǎn)子增壓器(I)的低壓蒸汽入口(Lp)連接;另一路與高溫節(jié)流閥(4)的入口連接，高溫節(jié)流閥(4)的出口與自復疊過冷器(6)的冷端入口連接，自復疊過冷器(6)的冷端出口與相變波轉(zhuǎn)子增壓器(I)的驅(qū)動蒸汽入口(Hp)連接；自復疊過冷器(6)的不凝氣出口與不凝氣栗(5)連接;蒸發(fā)器(8)的熱端入口與出口同被冷卻介質(zhì)管路連接。
【專利摘要】一種相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)，屬于機械制冷技術(shù)領(lǐng)域。該相變波轉(zhuǎn)子自復疊制冷系統(tǒng)的增壓裝置由相變波轉(zhuǎn)子增壓器和蒸汽壓縮機構(gòu)成，可充分利用相變波轉(zhuǎn)子非定常增壓特性和攜帶液滴的能力，從而有效降低壓縮機壓比，實現(xiàn)低溫升、預增壓的目的。制冷劑經(jīng)相變波轉(zhuǎn)子增壓器預增壓后，經(jīng)蒸汽壓縮機及冷凝器，分為低溫與高溫制冷劑兩路：低溫制冷劑經(jīng)自復疊過冷器降溫后，經(jīng)低溫節(jié)流閥和蒸發(fā)器完成制冷過程，然后進入相變波轉(zhuǎn)子增壓器低壓蒸汽入口；高溫制冷劑經(jīng)高溫節(jié)流閥和自復疊過冷器后，進入相變波轉(zhuǎn)子增壓器驅(qū)動蒸汽入口。該系統(tǒng)可使用單一或混合制冷劑進行制冷循環(huán)，比常規(guī)復疊制冷系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣等優(yōu)勢。
【IPC分類】F25B41/00, F25B7/00
【公開號】CN205261966
【申請?zhí)枴緾N201521090804
【發(fā)明人】代玉強, 陶盛洋, 胡大鵬, 鄒久朋, 朱徹, 劉航, 趙頂, 張斯亮
【申請人】大連理工大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月24日