一种自复叠涡流管吸收制冷系统技术方案

本发明专利技术共公开了一种自复叠涡流管低温制冷系统，包括发生器、冷凝器、涡流管、气液分离器、冷凝蒸发器、过冷器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵；发生器的第一出口与冷凝器、气液分离器、冷凝蒸发器顺序串连；气液分离器第二出口与涡流管相连；涡流管冷端出口与过冷器相连；涡流管热端出口与冷凝蒸发器、过冷器、蒸发器顺序串连；蒸发器出口与过冷器以及冷凝蒸发器相互并连后汇入吸收器中；吸收器出口与溶液泵、溶液热交换器、发生器、溶液热交换器、吸收器顺序串连；该制冷系统制冷效果好，节能效果显著。

【技术实现步骤摘要】
一种自复叠涡流管吸收制冷系统
本专利技术涉及一种制冷系统，具体来讲是一种自复叠涡流管吸收制冷系统。
技术介绍
随着社会经济快速发展，在生物工程、制药、食品加工和化工等生产过程中会释放大量废热余热，余热资源充足，但能量密度低，能量利用率低，造成能源浪费和环境污染。吸收制冷循环具有较高的热转换效率，可有效利用太阳能热、地热以及工业生产过程中产生的大量余热废热等低品位能源制取所需冷量，可有效节省高品位电能。然而传统低品位热源驱动的吸收制冷系统存在制冷效率低、不能连续稳定运行等缺陷，针对上述缺陷，本专利技术提出一种涡流管吸收制冷循环来创造生产过程所需的低温环境，既提高能源利用效率又节省高品位电能。涡流管是一个结构简单，具有能量分离特性的装置。高压流体进入涡流管后，被涡流管中的喷嘴减压增速，以马赫数为1的状态进入涡流室，在涡流室中高速旋转，在热端管中分为温度不同的两个部分，即低温流体与高温流体。高温流体经过热端调节阀的边缘部分流出，低温流体碰撞热端调节阀中心部位后返流，从涡流室中冷孔板中心孔处流出。涡流管制冷可采用水蒸汽、氮气、二氧化碳或者氢氟烃类物质做制冷工质，所以涡流管制冷具有节能环保等特点符合全球可持续发展战略要求。涡流管能量分离现象是由法国冶金工程师Ranque发现，于1932年申请美国专利。1933年，他在法国工程热物理会议上做了有关涡流管装置及其涡旋温度分离效应的报告，由于该报告将流体滞止温度(总温)与静温的概念混淆，受到与会者的普遍质疑，当时涡流管并未引起研究人员的普遍关注。1946年，德国物理学家R.Hilsch从物理结构和工况条件等多方面对涡流管进行研究，证明涡流管确实存在能量分离效应，并提出初步定义制冷效应和制热效应的方法，引起学者们的广泛关注。而随着对涡流管制冷制热机理研究不断深入，涡流管应用进一步深化。1987年，Bruno曾统计涡流管在各种特殊温度控制领域的应用将近10000个。总体上说，涡流管主要用于制冷和分离等方面，但传统涡流管制冷循环存在制冷效率较低等问题，在自行复叠制冷循环原理启发，各国提出将自行复叠制冷循环基本原理应用于涡流管制冷循环，以期解决传统喷射制冷循环所存在的制冷温度和制冷效率两方面的问题。为了有效利用低品位热源制取较低冷冻温度，2002年以来陈光明等首次提出将混合工质自行复叠循环应用于吸收制冷循环，并对如图1所示的自行复叠吸收制冷循环进行深入研究。该循环以R23/R32/R134混合工质为制冷剂，DMF为吸收剂，在163.0℃热源驱动下获得了－47.2℃的制冷温度，这是目前国内外公开文献所报道吸收制冷循环的所获得最低温度。2005年，又在传统扩散吸收制冷循环基础上，提出如图2所示自行复叠扩散吸收制冷循环，初步理论分析表明该循环可获得比传统扩散吸收制冷循环更低的制冷温度。在低品位热源温度较高且热源较充足地方，可选择利用较高温度热能驱动自行复叠吸收制冷循环获得所需制冷温度以节省高品位电能，尤其在余热充足且需要冷冻工业领域。但自行复叠吸收制冷循环发生器与吸收器之间需要较大压差，溶液循环倍率高，溶液泵输送溶液耗电量大，约占总能耗1/4，导致传统自行复叠吸收制冷系统的能耗高和效率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种利用低温低品位热源驱动的自复叠涡流管吸收制冷系统，该系统虽然消耗较少的机械功，但可实现低温冷冻效果。本专利技术解决以上技术问题的技术方案：一种自复叠涡流管低温吸收制冷系统，包括发生器、冷凝器、涡流管、气液分离器、冷凝蒸发器、过冷器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵；发生器的第一出口依次与冷凝器进口、气液分离器进口、冷凝蒸发器第一进口顺序串连；气液分离器第二出口与涡流管进口相连；涡流管冷端出口与过冷器第一进口相连；涡流管热端出口与冷凝蒸发器第二进口、过冷器第二进口、蒸发器进口顺序串连；蒸发器出口与过冷器第一出口以及冷凝蒸发器第一出口相互并连后汇入吸收器中；吸收器出口与溶液泵进口、溶液热交换器第一进口、发生器进口、溶液热交换器第二进口、吸收器进口顺序串连。突出特点有：1.依据热力学原理和能量梯级利用原理，在传统的吸收制冷系统中应用自复叠制冷理论，并引入涡流管，可获得较低的制冷温度；2.引入涡流管不仅可以有效降低制冷循环的节流损失，还可以回收涡流管制取的冷端冷量和热端热量，有利于提高循环制冷效率。本方法进一步限定的技术方案为：进一步的，发生器的第一出口与冷凝器进口相连，冷凝器出口与气液分离器进口相连，气液分离器第一出口与冷凝蒸发器第一进口相连；气液分离器第二出口与涡流管进口相连；涡流管冷端出口与过冷器第一进口相连；涡流管热端出口与冷凝蒸发器第二进口相连，冷凝蒸发器第二出口与过冷器第二进口相连，过冷器第二出口与蒸发器进口相连；蒸发器出口与过冷器第一出口以及冷凝蒸发器第一出口相互并连后汇入吸收器中；吸收器出口与溶液泵进口相连，溶液泵出口与溶液热交换器第一进口相连，溶液热交换器第一出口与发生器进口相连，发生器第二出口与溶液热交换器第二进口相连，溶液热交换器第二出口与吸收器进口相连。进一步的，还包括第一节流阀、第一溶液调节阀、第二节流阀和第三节流阀，气液分离器第一出口与第三节流阀进口相连，第三节流阀出口与冷凝蒸发器第一进口相连，涡流管热端出口与第二节流阀进口相连，第二节流阀出口与冷凝蒸发器第二进口相连，过冷器第二出口与第一节流阀进口相连，第一节流阀出口与蒸发器进口相连，溶液热交换器第二出口与第一溶液调节阀入口相连，第一溶液调节阀出口与吸收器第一进口相连。进一步的，还包括喷射器，发生器的第一出口分两路，第一路与喷射器第一进口相连，另一路与冷凝器进口相连，蒸发器出口与过冷器第一出口以及冷凝蒸发器第一出口汇合后与喷射器第二进口相连，喷射器出口与吸收器第二入口相连。进一步的，该制冷机中填充的制冷剂为非共沸混合工质和吸收非共沸混合工质的吸收剂配成吸收制冷工质对。进一步的，非共沸混合工质和相应的吸收剂为R23+R134a/DMF，R32+R134a/DMF。一种自复叠涡流管低温制冷系统，包括发生器、冷凝器、涡流管、气液分离器、冷凝蒸发器、过冷器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、第一吸收器、第二吸收器；其特征在于：发生器的第一出口与冷凝器进口、气液分离器进口、冷凝蒸发器第一进口、第一吸收器进口、第二吸收器第一进口顺序串连；气液分离器第二出口与涡流管进口相连；涡流管冷端出口与过冷器第一进口相连；涡流管热端出口与冷凝蒸发器第二进口、过冷器第二进口、蒸发器进口顺序串连；蒸发器出口与过冷器第一出口相互并连后汇入第二吸收器第二进口中；第二吸收器出口与溶液热交换器第一进口、发生器进口、溶液热交换器第二进口、第一吸收器进口、第二吸收器进口顺序串连。突出特点有：1.依据热力学原理和能量梯级利用原理，充分利用涡流管制取的低品位冷端冷量和热端气体的冷热量，实现高效制冷；2.增设两级吸收器，分别吸收高低沸点的制冷剂蒸汽，增加了吸收效率，提高吸收制冷系统的效率。本方法进一步限定的技术方案为：进一步的，发生器的第一出口与冷凝器进口相连，冷凝器出口与气液分离器进口相连，气液分离器第一出口与冷凝蒸发器第一进口相连，冷凝蒸发器第一出口与第一吸收器进口相连，第一吸收器出口与第二吸收器第一进口相连，气液分离器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自复叠涡流管低温制冷系统，包括发生器、冷凝器、涡流管、气液分离器、冷凝蒸发器、过冷器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵；其特征在于：发生器的第一出口与冷凝器进口、气液分离器进口、冷凝蒸发器第一进口顺序串连；气液分离器第二出口与涡流管进口相连；涡流管冷端出口与过冷器第一进口相连；涡流管热端出口与冷凝蒸发器第二进口、过冷器第二进口、蒸发器进口顺序串连；蒸发器出口与过冷器第一出口以及冷凝蒸发器第一出口相互并连后汇入吸收器中；吸收器出口与溶液泵进口、溶液热交换器第一进口、发生器进口、溶液热交换器第二进口、吸收器进口顺序串连。

【技术特征摘要】
1.一种自复叠涡流管低温制冷系统，包括发生器、冷凝器、涡流管、气液分离器、冷凝蒸发器、过冷器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵；其特征在于：发生器的第一出口与冷凝器进口、气液分离器进口、冷凝蒸发器第一进口顺序串连；气液分离器第二出口与涡流管进口相连；涡流管冷端出口与过冷器第一进口相连；涡流管热端出口与冷凝蒸发器第二进口、过冷器第二进口、蒸发器进口顺序串连；蒸发器出口与过冷器第一出口以及冷凝蒸发器第一出口相互并连后汇入吸收器中；吸收器出口与溶液泵进口、溶液热交换器第一进口、发生器进口、溶液热交换器第二进口、吸收器进口顺序串连。2.根据权利要求1所述的自复叠涡流管低温制冷系统，其特征在于：发生器的第一出口与冷凝器进口相连，冷凝器出口与气液分离器进口相连，气液分离器第一出口与冷凝蒸发器第一进口相连；气液分离器第二出口与涡流管进口相连；涡流管冷端出口与过冷器第一进口相连；涡流管热端出口与冷凝蒸发器第二进口相连，冷凝蒸发器第二出口与过冷器第二进口相连，过冷器第二出口与蒸发器进口相连；蒸发器出口与过冷器第一出口以及冷凝蒸发器第一出口相互并连后汇入吸收器中；吸收器出口与溶液泵进口相连，溶液泵出口与溶液热交换器第一进口相连，溶液热交换器第一出口与发生器进口相连，发生器第二出口与溶液热交换器第二进口相连，溶液热交换器第二出口与吸收器进口相连。3.根据权利要求2所述的自复叠涡流管低温制冷系统，其特征在于：还包括第一节流阀、第二溶液调节阀、第二节流阀和第三节流阀，气液分离器第一出口与第三节流阀进口相连，第三节流阀出口与冷凝蒸发器第一进口相连，涡流管热端出口与第二节流阀进口相连，第二节流阀出口与冷凝蒸发器第二进口相连，过冷器第二出口与第一节流阀进口相连，第一节流阀出口与蒸发器进口相连，溶液热交换器第二出口与第一溶液调节阀入口相连，第一溶液调节阀出口与吸收器进口相连。4.一种自复叠涡流管低温制冷系统，包括发生器、冷凝器、涡流管、气液分离器、冷凝蒸发器、过冷器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、第一吸收器、第二吸收器；其特征在于：发生器的第一出口与冷凝器进口、气液分离器进口、冷凝蒸发器第一进口、第一吸收器进口、第二吸收器第一进口顺序串连；气液分离器第二出口与涡流管进口相连；涡流管冷端出口与过冷器第一进口相连；涡流管热端出口与冷凝蒸发器第二进口、过冷器第二进口、蒸发器进口顺序...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丽娟，朱超群，王征，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15