泵压式压缩制冷循环方法及装置制造方法及图纸

泵压式压缩制冷循环方法及装置。本发明专利技术涉及一种制冷循环方法及装置，其特征是采用泵技术，通过对液体制冷工质的抽提完成制冷工质的减压蒸发，通过液态工质的等压充填方法进行蒸发器的进液换气，对系统进行隔热分离和向冷凝器的绝热排气及利用液体的不可压缩性完成制冷工质的压缩冷凝的方法和运用该方法制造的装置。其结构如附图所示。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种人工制冷循环的方法和利用该制冷循环制造的制冷装置，用于以人工方法制取低于周围环境的温度。现有蒸汽压缩式制冷机是利用某些低沸点液体在汽化时能维持温度不变而吸收热量的性质来实现制冷。单级蒸汽式压缩制冷机的原理系统图如附图1所示，它是由制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四个最基本的部件组成。其工作过程是液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物质的热量之后，汽化成低压低温蒸汽，被压缩机吸入，压缩成高压高温蒸汽后排入冷凝器，在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热冷凝为高压液体，经节流阀节流为低压低温的制冷剂，再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四大基本过程完成一个制冷循环。(《制冷系统原理、运行和维修》，宇航出版社，1988年6月第一版)。采用蒸汽压缩式制冷循环无法实现理想的制冷循环(逆卡诺循环)①绝热膨胀难于实现由于采用节流装置，制冷量减少，热力性能降低了。②湿压缩比较危险逆卡诺循环要求等温放热，为此压缩过程必须在湿蒸汽区域内，湿蒸汽进入压缩机容易产生液击现象，危害性很大，而且，低温蒸汽进入汽缸后，与汽缸发生强烈热交换使压缩机输汽量大为降低，甚至因为缸壁温度急剧下降产生收缩而引起“咬缸”事故。为此，压缩机要求的应是吸入干饱和蒸汽或过热蒸汽，也就是用干压缩代替湿压缩，但干压缩的压缩系数也下降了。此外，由于单级活塞式压缩机的压缩比P1/P0(P1与P0分别为冷凝压力及蒸发压力)不能过大。压缩比过大时会产生以下问题①压缩机的输汽系数λ大为降低，实际压缩过程与理论等熵压缩过程偏离程度增大，制冷系数下降。当压缩比为20时，输汽系数λ接近于零。也就是说压缩机已吸不进气体。②压缩机的排气温度很高，润滑油变稀，使润滑条件变坏，甚至会引起润滑油的碳化而出现拉缸，阀片上结碳等现象。油温的升高还会使很多油蒸汽进入制冷系统，污染热交换器的传热面积，使传热性能降低。③液体制冷剂节流时的损失增加，单位制冷量和单位容积制冷量大为降低。因此，单级压缩制冷机所能达到的蒸发温度和最大压缩比及冷凝压力是有限制的，不易达到较低的蒸发温度，也不宜使用冷凝压力较高的制冷剂。本专利技术的目的在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种接近理想的逆卡诺循环的制冷循环方法和采用该方法生产的结构简单，效率高，节能，而且体积小，制冷温度及制冷剂选择范围广泛的制冷装置。为了达到上述目的，本专利技术采用如附图2所示结构。它是由蒸发器V、液泵M、冷凝器L和由绝热材料制成的换汽桶H及其中代有活塞的低温贮液桶C五个最基本部分组成的一个封闭系统。其相对位置是换汽桶H、贮液桶C高于蒸发器顶端，泵M的进液端低于蒸发器V的下端，贮液桶的上端(进液口)低于冷凝器的最低液面。换汽桶上端(排汽口)位于冷凝器顶端(液面之上)。其工作过程是在初始状态时，蒸发器、换汽桶、贮液桶及管道、液泵和冷凝器L(部分)中充满制冷剂液体，冷凝器上方留有适量可压缩空间，其中充满制冷剂的饱和蒸汽(或压缩气体)，该空间大于或等于蒸发器V的内部容积，换汽桶内液体的体积约等于蒸发器的容积。系统的初始压力处处相等，该压力等于制冷剂在初始温度下的饱和蒸汽压(或压缩气体的压力)。阀G为三位三通换向阀，截止阀F仅在G开向C时开启，其余时间截止。当开始工作时，阀G处于中位截止状态，泵M开动以适当的速率由蒸发器内向外抽提液态工质，此时蒸发器内制冷剂开始减压膨胀蒸发，吸收工质本身和被冷却物质的热量，使系统内温度降低，被抽出的工质经由泵M的作用压入贮液桶C，并与冷凝器L连通。这时可根据不同的抽提速度，来选择不同的蒸发压力，进而达到不同的蒸发温度。因为液泵的工作点在液体工质的饱和蒸汽压附近，所以可采用足够长度的进液管，并对进液管和液泵进行绝热处理，以使在泵的吸入口具有较低的温度和饱和蒸汽压。考虑到要求达到较高的压力和密封性以及可能产生的汽蚀现象的影响，可选择往复泵或隔膜泵，同时使泵保持较低的速度是适宜的。与此同时，为了使汽化相对集中地在蒸发器内进行，并防止发生“暴沸”现象，可在蒸发器内部加装具有大量孔隙和尖端的网状或条状物体，使在其上形成沸腾区，以利于汽化在蒸发器内部的进行。经过适当长的时间，当蒸发器内液态工质被抽完或即将抽完时，泵M关闭，贮液桶内的加压液体靠逆止阀N截止，然后阀G由换汽桶H开向蒸发器V(这时阀F仍截止)，换汽桶H内的液态工质靠重力流入蒸发器V，同时把蒸发器内的蒸汽排入换气桶内。由于液体的不可压缩性，这一过程为等压完成的。当这一等压进液换气过程完成，即蒸发器内重新充满液态制冷工质时，又开始进行蒸发器内的减压蒸发过程，即G阀截止，泵M启动。换气桶H向冷凝器L的排气采用换气桶H底部进液和向冷凝器L顶端排气的方式，这时阀G由H开向贮液桶C，同时F开启，换汽桶H与冷凝器L和贮液桶C连通。由于冷凝器顶端与换汽桶底部的液位压差，使其得以进行，并使汽-液的接触面积能够保持最小。采用较粗管径的管路，可使过程能较快地进行，减小可能发生的蒸汽与换汽桶壁以及汽-液间的热交换，使热损失限制在最低。当换汽桶H内蒸汽排尽时(这一点可由换汽桶和贮液桶与冷凝器及其液面的相对位置来保证)，阀G截止，同时阀F也截止，完成换汽桶H向冷凝器L的排汽过程。当这一过程进行速度很快时，在不考虑热传导的因素下，此过程可以认为是绝热过程。为了避免冷凝器向系统内放热，采用一个足够大的由绝热材料制成的低温贮液桶C，并在C中间采用一个由绝热材料制成的活塞S，贮液桶壁十分光滑并与活塞接合严密，活塞可在其中上下滑动，用以隔断冷凝器L与贮液桶C之间的直接液-液交换和热交换，同时向两边传递压力，起到使系统高低温端的隔热分离作用。在活塞上装置如附图4所示的针阀，当活塞上升或下降到一定位置时，靠桶壁顶开其上的针阀，其作用是可自动向系统内定量补充由于蒸发和排汽而减少的液态工质并将可能多余的工质排入冷凝器，以维持循环的进行。或可在贮液桶内加装一个可伸缩的隔膜，其上可附一个可压缩的气囊或气室，起类似于上述活塞的隔离作用，并在桶的外部加装一个短管，中间用一个阀(I)截止，此阀用于补充液体工质和平衡系统压力，如附图5、6所示。与上述过程同时，蒸发器内的液体工质经由泵M的作用抽出并压入贮液桶，推动桶内活塞移动，液体和压力通过活塞S传递进入冷凝器，由于液体的不可压缩性，使冷凝器内的气体空间减小，压力增加(即被压缩)，随着蒸发过程的不断进行，蒸汽量不断增加，当蒸汽增加到一定量时，冷凝器内部压力高于冷凝温度下的制冷剂蒸汽的冷凝压力，蒸汽开始凝结液化，向外放热，并继续维持这一循环，就形成了本专利技术的减压蒸发，等压换气，绝热排气和加压液体压缩冷凝的泵压式压缩制冷循环。为了尽快达到冷凝压力以使制冷剂蒸汽开始冷凝，可在冷凝器上方充加压缩气体使内部压力高于冷凝压力。所充加的气体应不与制冷工质发生反应，并且在制冷工况下不会凝结，它们可以是空气或其它气体。 附图说明附图1为单级蒸汽压缩式制冷循环的原则性系统图。(《制冷系统原理、运行和维修》)附图2为本专利技术所述的泵压式压缩制冷循环的结构原理图和实施方法。附图3为活塞S上针阀的局部放大图。附图4、5为隔膜式贮液桶。附图6为了使蒸发器的进液排气顺利进行，可在蒸发器的上方加装如本图所示的进液排气嘴。附图7是本文档来自技高网...

【技术保护点】
泵压式制冷压缩循环方法，其特征是采用泵技术通过对液体制冷工质的抽提完成制冷工质的减压蒸发，通过液态工质的等压充填方法进行蒸发器的进液换气，对系统进行隔热分离和向冷凝器的绝热排气及利用液体的不可压缩性完成制冷工质的压缩冷凝的制冷循环方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，
申请(专利权)人：张宁，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]