一种低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统，它包括发生器、喷射器、工质泵、冷凝器、气液分离器、压缩机、第一节流部件、冷凝蒸发器、第二节流部件、蒸发器、加热器。通过低品位热能所驱动的喷射器实现高沸点组分冷凝成液体以作为低沸点组分冷却介质，喷射器另一作用是增大在压缩机吸气口的低沸点组分吸气压力，降低压缩机压缩比，实现更低制冷温度。由于该循环中高沸点组分的压缩过程是由喷射器来完成的，因此节省压缩机耗功量，喷射器还提高压缩机吸气口低沸点组分的吸气压力，也有助于进一步降低压缩机功耗。该系统运行稳定，实现低品位能源高效利用，节能效果显著，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制冷系统，尤其涉及一种压缩机和喷射器联合工作的复合式低温制冷 系统。
技术介绍
喷射式制冷具有利用太阳能、地热等可再生能源及工业余热等来实现制冷优点， 但是，由于该系统采用单一组分制冷剂工质，并且喷射器压缩比较小，难以达到冷凝器的冷 却介质在冷却温度较高时所需冷凝压力要求，故制冷温度较高，而且该系统效率较低，使得 其实际应用受到很大限制。所以，低温制冷通常采用复叠式制冷循环和自复叠式制冷循 环，这两种循环虽然可以获得-50°C -120°C范围的制冷温度，然而它们都是由高品位电能 驱动的，而且，随着制冷温度下降，制冷效率下降，压缩机耗电量增加，可见，无论是复叠式 制冷循环还是自行复叠式制冷循环都不具有节能减排的显著优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利于降低压缩机功耗的低品位热能辅助驱动的复合式 低温制冷系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种低品位热能辅助驱动的复合式 低温制冷系统，包括压缩式制冷部分和低品位热能辅助部分，所述的压缩式制冷部分包括 经依次连接的压缩机、冷凝蒸发器的高温侧通道、第二节流部件、蒸发器，低品位热能辅助 部分包括发生器、喷射器、冷凝器、气液分离器、工质泵、第一节流部件、冷凝蒸发器的高温 侧通道；发生器具有进、出口和设于发生器内的用于向发生器提供低品位热能的加热器，喷 射器具有工作流体进口、引射流体进口和流体出口 ；气液分离器具有进液口、主出液口、分 支出液口和出气口 ；所述发生器的蒸汽出口与喷射器的工作流体进口相连，喷射器的流体 出口与冷凝器相连，冷凝器的出口与气液分离器的进液口相连，气液分离器的主出液口经 工质泵与发生器的进口相连，气液分离器的分支出液口所连的管道上至少依次串接第一节 流部件、冷凝蒸发器的低温侧通道后再接入喷射器的引射流体进口，气液分离器的出气口 与压缩机的吸气口相连；所述蒸发器的出口通过管道与冷凝蒸发器出口所连的管道汇合后 接入连接喷射器的引射流体进口。所述加热器是由太阳能、地热能、工业余热或废热提供热量的加热器。所述气液分离器中还设有第四回热器，第四回热器串接在所述气液分离器的分支 出液口所连的管道上，并设置于冷凝蒸发器的低温侧通道的出口与喷射器的引射流体进口 之间。所述低品位热能辅助部分中设有具有高、低温侧通道的第一回热器，第一回 热器的低温侧通道串接于工质泵的出口与发生器进口之间的管道上，第一回热器的高温侧 通道串接于喷射器的流体出口与冷凝器进口之间的管道上。所述压缩式制冷部分中设有分别具有高、低温侧通道的第二回热器、第三回热器，第二回热器的低温侧通道串接于第三回热器的低温侧通道出口与喷射器的引射流体进口 之间的管道上，第二回热器的高温侧通道串接于压缩机的排气口与冷凝蒸发器的高温侧通 道的进口之间的管道上，第三回热器的高温侧通道串接于冷凝蒸发器的高温侧通道的出口 与第二节流部件进口之间的管道上，第三回热器的低温侧通道串接于蒸发器的出口与第二 回热器的低温侧通道的进口之间的管道上。所述系统采用由高沸点工质和低沸点工质混合构成的二元非共沸混合制冷剂工 质。本专利技术的效果和益处是有效利用太阳能、余热等低品位能源驱动喷射器实现高沸 点组分压缩过程，提高压缩机吸气压力，降低压缩机压比，压缩机耗电量减少，可获得低温 制冷温度。通过低品位热能所驱动的喷射器实现高沸点组分冷凝成液体以作为低沸点组分 冷却介质，喷射器另一作用是增大在压缩机吸气口的低沸点组分吸气压力，降低压缩机压 缩比，实现更低制冷温度。由于该循环中高沸点组分的压缩过程是由喷射器来完成的，因此 节省压缩机耗功量，喷射器还提高压缩机吸气口低沸点组分的吸气压力，也有助于进一步 降低压缩机功耗。与自复叠制冷循环系统、喷射制冷与压缩制冷所组成的复叠制冷循环系 统相比较，该系统具有都更大优点，运行稳定，实现低品位能源高效利用，节能效果显著，应 用前景广阔。附图说明图1是本专利技术的实施例1的结构原理示意图； 图2是本专利技术的实施例2的结构示意图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术的低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统的实施例1，图 1中的箭头表示系统各部分间所连管道中的流体流向。该系统包括压缩式制冷部分和低品 位热热能辅助部分，该系统的实施例中采用由高沸点工质和低沸点工质混合构成的二元非 共沸混合制冷剂工质，高沸点工质为R600a、R152a、R134a或R22中的一种，低沸点工质为 R23、R170、R290 或 R32 中的一种。所述的压缩式制冷部分与现有技术类似，包括压缩机9、第二回热器5、冷凝蒸发 器10的高温侧通道、第三回热器11、第二节流部件12、蒸发器13。低品位热能辅助部分包括发生器1、喷射器2、第一回热器3、冷凝器4、气液分离 器6、第一节流部件8、冷凝蒸发器10的低温侧通道。所述冷凝器4中设有用于向外界散热 的风冷或水冷的冷却装置，发生器1具有溶液进口、蒸汽出口和设于发生器内的用于向发 生器1提供低品位热能的加热器14，加热器14的加热量由太阳能、地热能、工业余热或废热 提供。喷射器2具有工作流体进口、引射流体进口和流体出口。气液分离器6具有进液口、 主出液口和出气口，气液分离器6中还设有第四回热器15以及与第四回热器15相对应的 分支出液口。低品位热热能辅助部分的发生器1的蒸汽出口通过管道与喷射器2的工作流体进 口相连，喷射器2的流体出口所连的管道依次串接第一回热器3的高温侧蒸汽通道、冷凝器 4，冷凝器4的出口与气液分离器6的进液口相连，所述的气液分离器6的两个出液口中，主4出液口与工质泵7进口相连，工质泵7的出口经第一回热器3的液体通道与发生器1的进口 相连，气液分离器6的分支出液口所连的管道依次串接第一节流部件8、冷凝蒸发器10的低 温侧通道后接入第四回热器15的进口，气液分离器6的出气口与压缩机9的吸气口相连。压缩式制冷部分的压缩机9的排气口所连的管道依次串接第二回热器5的高温侧 通道、冷凝蒸发器10的高温侧通道、第三回热器11的高温侧通道、第二节流部件12、蒸发器 13、第三回热器11的低温侧通道之后接入第二回热器5的低温侧通道，第二回热器5的低 温侧通道的出口所连的管道与第四回热器15的出口所连的管道汇合后接入喷射器2的引 射流体进口。低品位热能驱动部分由发生器1、喷射器2、第一回热器3、冷凝器4、气液分离器6、 工质泵7中相连的通道所组成的循环可提高压缩机9吸气口的低沸点组分的吸气压力，以 降低压缩机压缩比和节省压缩机能耗。低品位热能驱动部分由发生器1、喷射器2、第一回热器3、冷凝器4、气液分离器6、 第一节流部件8、冷凝蒸发器10、第四回热器15、工质泵7中相连的通道组成的循环，通过冷 凝蒸发器10的低温侧通道提供压缩机9排气口低沸点组分冷凝成液体所需要的冷量，以节 省压缩机9能耗。同时该循环通过冷凝蒸发器10获得的热量回流至第四回热器15，在气液 分离器6出气口附近释放，以提高压缩机9吸气口的低沸点工质气体的组分纯度。压缩机9的排气口与冷凝蒸发器10之间设置第二回热器5，利用来自蒸发器13的 低压低温蒸汽冷却进入冷凝蒸发器10的高压蒸汽以降低冷凝蒸发器负荷和节省制冷量， 还有助于增加第一回热器3回收热量。该低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统，其特征在于：包括压缩式制冷部分和低品位热能辅助部分，所述的压缩式制冷部分包括经依次连接的压缩机（９）、冷凝蒸发器（１０）的高温侧通道、第二节流部件（１２）、蒸发器（１３），低品位热能辅助部分包括发生器（１）、喷射器（２）、冷凝器（４）、气液分离器（６）、工质泵（７）、第一节流部件（８）、冷凝蒸发器（１０）的高温侧通道；发生器（１）具有进、出口和设于发生器内的用于向发生器（１）提供低品位热能的加热器（１４），喷射器（２）具有工作流体进口、引射流体进口和流体出口；气液分离器（６）具有进液口、主出液口、分支出液口和出气口；所述发生器（１）的蒸汽出口与喷射器（２）的工作流体进口相连，喷射器（２）的流体出口与冷凝器（４）相连，冷凝器（４）的出口与气液分离器（６）的进液口相连，气液分离器（６）的主出液口经工质泵（７）与发生器（１）的进口相连，气液分离器（６）的分支出液口所连的管道上至少依次串接第一节流部件（８）、冷凝蒸发器（１０）的低温侧通道后再接入喷射器（２）的引射流体进口，气液分离器（６）的出气口与压缩机（９）的吸气口相连；所述蒸发器（１３）的出口通过管道与冷凝蒸发器（１０）出口所连的管道汇合后接入连接喷射器（２）的引射流体进口。...

【技术特征摘要】
一种低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统，其特征在于包括压缩式制冷部分和低品位热能辅助部分，所述的压缩式制冷部分包括经依次连接的压缩机(9)、冷凝蒸发器(10)的高温侧通道、第二节流部件(12)、蒸发器(13)，低品位热能辅助部分包括发生器(1)、喷射器(2)、冷凝器(4)、气液分离器(6)、工质泵(7)、第一节流部件(8)、冷凝蒸发器(10)的高温侧通道；发生器(1)具有进、出口和设于发生器内的用于向发生器(1)提供低品位热能的加热器(14)，喷射器(2)具有工作流体进口、引射流体进口和流体出口；气液分离器(6)具有进液口、主出液口、分支出液口和出气口；所述发生器(1)的蒸汽出口与喷射器(2)的工作流体进口相连，喷射器(2)的流体出口与冷凝器(4)相连，冷凝器(4)的出口与气液分离器(6)的进液口相连，气液分离器(6)的主出液口经工质泵(7)与发生器(1)的进口相连，气液分离器(6)的分支出液口所连的管道上至少依次串接第一节流部件(8)、冷凝蒸发器(10)的低温侧通道后再接入喷射器(2)的引射流体进口，气液分离器(6)的出气口与压缩机(9)的吸气口相连；所述蒸发器(13)的出口通过管道与冷凝蒸发器(10)出口所连的管道汇合后接入连接喷射器(2)的引射流体进口。2.根据权利要求1所述的低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统，其特征在于 所述加热器(14)是由太阳能、地热能、工业余热或废热提供热量的加热器。3.根据权利要求1或2所述的低品位热能辅助驱动的复合式低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，谈莹莹，王志远，闫晓娜，梁坤峰，崔晓龙，王雨，马爱华，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]