一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法技术方案

本发明专利技术公开一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法，包括发生器、第一喷射器、第二喷射器和气液分离器，所述第一喷射器工作流体入口与发生器的出口相连；其引射流体入口与蒸发器的出口相连，用于将蒸发器的出口低温低压制冷剂蒸气引射进入第一喷射器内；第二喷射器的工作流体入口与发生器的出口相连，第二喷射器的引射流体入口与所述第一喷射器的工质出口相连，第二喷射器的工质出口排出的制冷剂工质被冷凝为气液两相工质；本方案采用双喷射器梯级引射的耦合流程结构，有效解决了传统喷射制冷循环存在的喷射器工作压比过大、喷射器性能差、富高沸点工质节流损失过大、系统制冷效率过低的问题。过低的问题。过低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法


[0001]本专利技术属于喷射制冷领域，具体涉及一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法。

技术介绍

[0002]喷射制冷是一种可利用工业余热、废热、太阳能、地热能等低品位热能驱动的制冷循环，系统结构简单、运动部件少、可靠性高，可应用水、碳氢化合物或氢氟烃类环境友好型工质。因次，喷射制冷对于节能减排、环境保护和双碳目标的达成具有重要的意义。然而，喷射器工作性能会随喷射器压比上升而急剧降低，冷凝温度一定的情况下，限制了系统的蒸发压力和制冷温度，因此，喷射制冷的制冷温度较高。
[0003]现有技术一为一种制冷机，该类制冷机可利用压比较低的喷射制冷技术获得较低的制冷温度。然而，在实际应用中，受喷射器低压比限制，系统中非共沸混合工质标准沸点不可相差太大，混合工质的分离较为困难，大大限制了其实际应用。现有技术二为一种制冷循环系统，该类制冷循环系统能够通过两级分凝分离的方式，有效降低喷射器压比，可在低压比工况下实现非共沸混合工质的分离与复叠，获得较低制冷温度，提高低品位低温热源的利用率，节能效果好，适应范围广。然而，由于应用了自复叠两级分离，系统结构形式较为复杂，部件较多，系统实际运行阻力增大，喷射器提供的压比在实际工作中很难推动整个循环运行。
[0004]鉴上，如何利用喷射制冷制取较低制冷温度、同时提高制冷效率以及在实际应用中扩展喷射制冷适应温区，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种热驱动的低温喷射制冷系统及循环方法，采用双喷射器梯级引射的耦合流程结构，有效解决了传统喷射制冷循环存在的喷射器工作压比过大、喷射器性能差、富高沸点工质节流损失过大、系统制冷效率过低的问题，同时能够回收部分富高沸点混合工质节流损失、改善喷射器工作性能和提高喷射制冷循环的制冷效率的目的。
[0006]本专利技术的目的之一是提供一种热驱动的低温喷射制冷系统，包括发生器、第一喷射器、第二喷射器、气液分离器和蒸发器，所述发生器，用于将制冷剂工质加热成为高温高压制冷剂过热蒸气；所述第一喷射器具有工作流体入口、引射流体入口和工质出口，其工作流体入口与所述发生器的出口相连；所述蒸发器的制冷剂进口与气液分离器的顶部出口相连，由气液分离器的顶部出口排出的第一组分工质经过冷凝并节流降压为低温低压两相混合制冷剂工质后，进入蒸发器蒸发吸热，所述蒸发器的制冷剂出口与第一喷射器的引射流体入口相连，用于将蒸发器的制冷剂出口低温低压制冷剂蒸气引射进入第一喷射器内；
所述第二喷射器具有工作流体入口、引射流体入口和工质出口，第二喷射器的工作流体入口与发生器的制冷剂出口相连，第二喷射器的引射流体入口与所述第一喷射器的工质出口相连，第二喷射器的工质出口排出的制冷剂工质被冷凝为气液两相工质；所述气液分离器具有制冷剂工质进口、顶部出口和底部出口，所述第二喷射器排出的被冷凝后的气液两相工质进入所述气液分离器中，用于将所述气液两相工质分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体。
[0007]作为优选方案，所述气液分离器中，所述富含低沸点组分的气相混合流体由顶部出口排出，并最终被引入第一喷射器的引射流体入口；富含高沸点组分的液相混合流体由底部出口排出，并最终与第一喷射器工质出口的制冷剂工质混合后被引射进入第二喷射器。
[0008]作为优选方案，还包括分凝器，所述分凝器设置在气液分离器内的液面以上，用于将富含低沸点组分的气相混合流体进行精馏提纯并得到低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气，最终由气液分离器的顶部出口排出。
[0009]作为优选方案，还包括第一回热器，第一回热器包括高压侧通道和低压侧通道，所述第一回热器的高压侧通道的进口与冷凝器的制冷剂通道出口相连，冷凝器的制冷剂通道进口与第二喷射器的工质出口相连，第一回热器的高压侧通道的出口与所述气液分离器的工质进口相连，第一回热器的低压侧通道的进口与所述蒸发器的工质出口相连，第一回热器低压侧通道的出口与所述第一喷射器的引射流体入口相连。
[0010]作为优选方案，还包括蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器包括高压侧通道和低压侧通道，其中蒸发冷凝器的低压侧通道进口经过第一节流部件与所述气液分离器的底部出口相连，蒸发冷凝器的低压侧通道出口与所述分凝器的进口相连，蒸发冷凝器的高压侧通道入口与所述气液分离器的顶部出口相连，蒸发冷凝器的高压侧通道出口与第二回热器的高压侧通道进口相连。
[0011]作为优选方案，所述第二回热器包括高压侧通道和低压侧通道，第二回热器的高压侧通道出口通过第二节流部件与蒸发器的制冷剂通道进口相连，第二回热器的低压侧通道的进口与蒸发器的制冷剂通道出口相连。
[0012]作为优选方案，所述发生器包括第一发生器和第二发生器，所述第一发生器的工质出口与第一喷射器的工作流体入口相连， 第一发生器的工质入口通过第一工质泵与气液分离器的底部液体出口相连，第二发生器的工质入口通过第二工质泵与气液分离器的底部液体出口相连。
[0013]作为优选方案，所述发生器包括第一发生器，所述第一发生器的工质出口分别与第一喷射器的工作流体入口、第二喷射器的工作流体入口相连，第一发生器的工质入口通过第一工质泵与气液分离器的底部出口相连。
[0014]本专利技术的目的之二是提供一种热驱动的低温喷射制冷系统的制冷循环方法，具体步骤如下：步骤一、蒸发器的制冷剂通道出口排出的低温低压制冷剂蒸气依次进入第二回热器、第一回热器进行两级吸热，并以过热状态进入第一喷射器引射流体入口，来自第一发生器的高温高压制冷剂蒸气进入第一喷射器工作流体入口，与引射流体混合增压后的混合流体与来自分凝器的制冷剂蒸气混合后进入第二喷射器引射流体入口；第二发生器出口的高温高压制冷剂蒸气作为工作流体进入第二喷射器与引射流体混合升压成为较高压力混
合制冷剂蒸气，然后进入冷凝器的制冷剂通道后，被冷凝为气液两相制冷剂，并与来自第二回热器出口低压较低温度制冷剂在第一回热器内进一步换热回收其多余的冷量；步骤二、由第一回热器高压侧通道排出的制冷剂工质进入气液分离器，分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体，气相混合流体经气液分离器内的分凝器进一步精馏提纯，成为低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气而进入蒸发冷凝器的高压侧通道，以冷凝成为饱和液态制冷剂，再进入第二回热器出口低温低压制冷剂蒸气的冷量并变成过冷液态制冷剂，经第二节流部件节流降压成为低温制冷剂并进入蒸发器低温制冷，并成为低温低压饱和制冷剂蒸气；富含高沸点组分的液态制冷剂流体由气液分离器底部流出，并分为三支路，第一支路经第一节流部件节流降压成较高压力、较高蒸发温度的制冷剂后进入蒸发冷凝器蒸发成较高压力的制冷剂蒸气，再进入分凝器对气液分离器内的气相混合制冷剂的低沸点组分进行提纯，第二支路经第二工质泵加压送入第二发生器加热成为高温高压制冷剂过热蒸气，作为第二喷射器的工作流体；第三支路经第一工质泵加压送入第一发生器加热成为高温高压制冷剂过热蒸气，作为第一喷射器的工作流体，从而实现梯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热驱动的低温喷射制冷系统，其特征在于：包括发生器、第一喷射器、第二喷射器、气液分离器和蒸发器，所述发生器，用于将制冷剂工质加热成为高温高压制冷剂过热蒸气；所述第一喷射器具有工作流体入口、引射流体入口和工质出口，其工作流体入口与所述发生器的出口相连；所述蒸发器的制冷剂进口与气液分离器的顶部出口相连，由气液分离器的顶部出口排出的第一组分工质经过冷凝并节流降压为低温低压两相混合制冷剂工质后，进入蒸发器蒸发吸热，所述蒸发器的制冷剂出口与第一喷射器的引射流体入口相连，用于将蒸发器的制冷剂出口低温低压制冷剂蒸气引射进入第一喷射器内；所述第二喷射器具有工作流体入口、引射流体入口和工质出口，第二喷射器的工作流体入口与发生器的制冷剂出口相连，第二喷射器的引射流体入口与所述第一喷射器的工质出口相连，第二喷射器的工质出口排出的制冷剂工质被冷凝为气液两相工质；所述气液分离器具有制冷剂工质进口、顶部出口和底部出口，所述第二喷射器排出的被冷凝后的气液两相工质进入所述气液分离器中，用于将所述气液两相工质分离为富含低沸点组分的气相混合流体和富含高沸点组分的液相混合流体。2.根据权利要求1所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统，其特征在于：所述气液分离器中，所述富含低沸点组分的气相混合流体由顶部出口排出，并最终被引入第一喷射器的引射流体入口；富含高沸点组分的液相混合流体由底部出口排出，并最终与第一喷射器工质出口的制冷剂工质混合后被引射进入第二喷射器。3.根据权利要求2所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统，其特征在于：还包括分凝器，所述分凝器设置在气液分离器内的液面以上，用于将富含低沸点组分的气相混合流体进行精馏提纯并得到低沸点组分含量更高的饱和混合制冷剂蒸气，最终由气液分离器的顶部出口排出。4.根据权利要求3所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统，其特征在于：还包括第一回热器，第一回热器包括高压侧通道和低压侧通道，所述第一回热器的高压侧通道的进口与冷凝器的制冷剂通道出口相连，冷凝器的制冷剂通道进口与第二喷射器的工质出口相连，第一回热器的高压侧通道的出口与所述气液分离器的工质进口相连，第一回热器的低压侧通道的进口与所述蒸发器的工质出口相连，第一回热器低压侧通道的出口与所述第一喷射器的引射流体入口相连。5.根据权利要求3或4所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统，其特征在于：还包括蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器包括高压侧通道和低压侧通道，其中蒸发冷凝器的低压侧通道进口经过第一节流部件与所述气液分离器的底部出口相连，蒸发冷凝器的低压侧通道出口与所述分凝器的进口相连，蒸发冷凝器的高压侧通道入口与所述气液分离器的顶部出口相连，蒸发冷凝器的高压侧通道出口与第二回热器的高压侧通道进口相连。6.根据权利要求5所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统，其特征在于：所述第二回热器包括高压侧通道和低压侧通道，第二回热器的高压侧通道出口通过第二节流部件与蒸发器的制冷剂通道进口相连，第二回热器的低压侧通道的进口与蒸发器的制冷剂通道出口相连。7.根据权利要求1所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统，其特征在于：所述发生器包
括第一发生器和第二发生器，所述第一发生器的工质出口与第一喷射器的工作流体入口相连， 第一发生器的工质入口通过第一工质泵与气液分离器的底部液体出口相连，第二发生器的工质入口通过第二工质泵与气液分离器的底部液体出口相连。8.根据权利要求1所述的一种热驱动的低温喷射制冷系统，其特征在于：所述发生器包括第一发生器，所述第一发生器的工质出口分别与第一喷射器的工作流体入口、第二喷射器的工作流体入口相连，第一发生器的工质入口通过第一工质泵与气液分离器的底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈莹莹，马爱华，袁俊飞，王林，郑恺昕，李修真，冷强，周西文，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：