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，用于人工制冷。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)。采用蒸汽式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，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逆卡诺制冷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和贮液(汽)桶E四个最基本部分组成的一个封闭系统。其相对位置是，贮液(汽)桶高于蒸发器顶端，泵的进液端低于蒸发器的下端，贮液(汽)桶的上端低于冷凝器的最低液面。其工作过程是在初始状态时，蒸发器，贮液(汽)桶及管道液泵和冷凝器(部分)中充满制冷剂液体，冷凝器上方留有适量可压缩空间，其中充满制冷剂饱和蒸汽或压缩气体，该空间大于或等于蒸发器内部容积。贮液(汽)桶内液体的体积约等于蒸汽的容积。系统的初始压力处处相等，该压力等于制冷剂的饱和蒸汽压(或压缩气体的压力)。当开始工作时，截止阀F2截止，截止阀F1开启，泵开动，以适当速率向外抽提液体工质，这时可根据不同的抽提速度，选择不同的蒸发压力，进而达到不同的蒸发温度(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，可选用往复泵或隔膜泵)。此时蒸发器内制冷剂开始减压等温蒸发，吸收被冷却物质的热量。因为液泵的工作点在液体工质的饱和蒸汽压附近，所以可以采用较大口径及足够的长度的吸入管，并对吸入管和液泵进行绝热处理，以达到在泵的吸入口具有较低的温度和饱和蒸汽压。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尖端和孔隙的网状或条状物体，使在其上形成沸腾区，以利于汽化在蒸发器内部的进行。同时使泵保持较低的速度是适宜的。经过适当长的时间，当蒸发器内液体工质被抽完或即将抽完时，泵M关闭，冷凝器内的加压液态工质靠逆止阀G截止，同时截止阀F1关闭，然后截止阀F2开启，贮液(汽)桶E中的液体工质靠重力流入蒸发器，同时把蒸发器内的蒸汽排入贮液(汽)桶E内。由于液体的不可压缩性，这一过程为等压完成的。当这一过程完成时，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F2截止，泵M启动，F1开启，这时，冷凝器中的高压液体进入贮液(汽)桶并将蒸汽排入冷凝器使其在冷凝器中冷却。与此同时，蒸发器内的液体工质经由泵M的作用压入冷凝器，由于液体的不可压缩性，使冷凝器的气体空间减小，压力增加，随着制冷循环的进行，蒸汽量不断增加，当蒸汽量达到一定程度时，冷凝器内部压力高于在冷凝温度下的制冷剂蒸汽的冷凝压力时，蒸汽开始凝结液化，并继续维持这一循环。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，它们可以是空气或其它气体。为了提高制冷系数，可在贮液(汽)桶E内用自蒸发器内抽出的低温液态工质对将进入蒸发器的液体工质和蒸发器内排出的蒸汽进行过冷处理。如附图4所示。此过程不同于现有技术中的回热循环。 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4为本专利技术的最佳实施例。下面将结合附图2和附图4的实施例对本专利技术做进一步说明如图2所示，液态制冷工质在蒸发器V中利用泵M的抽提完成减压等温蒸发膨胀，吸收被冷却物质的热量变为等温的蒸汽;贮液(汽)桶中的液态工质依靠重力流入蒸发器V，而V中的蒸汽则在接近等压的情况下排进贮液(汽)桶E内，从而完成蒸发器的进液循环。贮液(汽)桶内的蒸汽进而换入冷凝器L，靠泵M提供的加压液体完成蒸汽的压缩，冷凝后重新变为液体。这一过程是由液体的不可压缩性所保证的。至此，形成了本专利技术所描述的减压蒸发、进液排气、压缩冷凝的泵压式压缩制冷循环。由于附图2所述的实施例中蒸发器内的蒸发和排气过程是交替进行的，造成了循环的间歇进行。为解决这一问题，同时为了避免泵M的频繁启闭，可采用附图4所示的结构，利用两个蒸发器V1和V2轮流蒸发换气，使制冷压缩循环连续进行，详述如下阀F3和F4为二个三通截止阀。当F3开向蒸发器V1而对V2截止时，F4的开向为V2通V1止;反之当F3开向V2而V1截止时，F4开向V1而对V2截止。当F3对V1截止时，V1内液态制冷工质由泵M经由F4抽提进行减压蒸发。与此同时，F4对V2截止，F3开向V2并与贮液(汽)桶E连通;当F1截止F2开启时，V2完成进液和向贮液(汽)桶E的排气过程，然后F2截止F1开启完成贮液(汽)桶E向冷凝器L的换气和蒸汽在冷凝器L中的压缩冷凝。当V1中的蒸发过程完成时，F3和F4换向，这时V2开始减压蒸发，V1进行进液排气。如此反复地轮流进行。这一方式使得制冷循环得以连续进行，并且在同样的制冷量要求下，贮液(汽)桶的体积可以比间歇式减小一半。本专利技术相比现有技术有如下优点①由于采用了液体的减压蒸发膨胀而不是节流方式，在不考虑热传导的因素下，达到了逆卡诺循环要求的绝热本文档来自技高网...

【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排气及利用液体的不可压缩性完成制冷工质的压缩冷凝。

【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]