热源驱动的真空制冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种热源驱动的真空制冷系统，包括蒸发室、抽气装置和冷凝室，抽气装置的抽气口与蒸发室的蒸汽出口连通，抽气装置的气体出口与冷凝室的入口连通，抽气装置包括离心涡轮和与离心涡轮同轴的向心涡轮；动力气体依次经过向心涡轮的径向连通口和轴向连通口；蒸发室的蒸汽出口连通离心涡轮的轴向连通口，冷凝室的入口连通离心涡轮的径向连通口。该真空制冷系统利用动力气体驱动向心涡轮，从而带动离心涡轮进行抽真空。该真空制冷系统以水为工质，无破坏臭氧层和温室气体排放，具有环保方面的优点。用高速涡轮机械，体积流量大，可以弥补水作为制冷工质因密度小到导致流量偏小的不足，同时也具有结构简单、紧凑等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制冷
，特别是涉及一种热源驱动的真空制冷系统。
技术介绍
真空制冷是一种已有几十年发展历史的技术。它的基本原理是利用抽真空降压的方法，使被冷却物体内的液体在真空(低压)状态下进行绝热蒸发，蒸发过程吸收热量使被冷却物体降温。真空制冷技术的突出优点在于制冷速度快，主要用于食品、水果等物品的快速制冷上。真空制冷一般用水作为工质，相对常用空调系统使用氟利昂工质具有环保的优势。真空制冷系统一般由抽真空室、蒸发室、冷凝器/室等部分组成。真空制冷技术中，如何有效实现抽真空是该技术的核心与难点。水工质在低压状态下密度很低，为达到相当的制冷量，需要实现很大的体积流量，另一方面，抽出的水蒸汽往往需要在冷凝室排出热进行冷凝，此时要求有较高的压力，因此要求抽真空室能实现较大的压缩比。真空制冷系统往往是用电机驱动，如采用转子真空泵、离心压缩机等。以色列I.D.E.公司在开发用离心压缩机驱动的真空制冷上做了很多工作(见US. 5520008，US. 6688117，US. 7013669)，但都采用电机驱动。但以电机驱动的真空制冷系统以电为直接驱动能源，相对于同样以电驱动的常用空调效率低、成本高、经济效益低，适用条件有限。用热源驱动的技术主要是喷射式制冷技术(可参考论文《太阳能喷射式制冷技术进展》)。它的工作原理是热源加热蒸汽发生器的工质生产高压蒸汽，蒸汽进入喷射器形成高速气流，通过携带作用将蒸发室里的蒸汽抽吸出来形成蒸发器的真空低压。相关专利如ZL200520093629. I。喷射式制冷技术性能系数COP (能量与热量之间的转换比率，简称能效比)过低，一般都低于O. 5，且由于喷射器携带能力有限，往往不适合以气态密度低的水作为工质，其适用性也极其有限。如何提高真空制冷系统的工作效率，降低真空制冷的成本，提高真空制冷系统的适用性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种热源驱动的真空制冷系统，该真空制冷系统的工作制冷效率较高，成本较低，其适用性也较好。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种热源驱动的真空制冷系统，包括蒸发室、抽气装置和冷凝室，所述抽气装置的抽气口与所述蒸发室的蒸汽出口连通，所述抽气装置的气体出口与所述冷凝室的入口连通，所述抽气装置包括离心涡轮和与所述离心涡轮同轴的向心涡轮；动力气体依次经过所述向心涡轮的径向连通口和轴向连通口 ；所述蒸发室的蒸汽出口连通所述离心涡轮的轴向连通口，所述冷凝室的入口连通所述离心涡轮的径向连通□。优选地，所述离心涡轮和所述向心涡轮均通过空气轴承与基座连接。优选地，所述向心涡轮的转速为10000-100000转每秒。优选地，所述离心涡轮包括两级或多级。优选地，所述蒸发室的温度-2°c -2°c，压力为0. 0050bar-0. 0065bar。优选地，所述蒸发室的冷冻水出口设有冰水分离器和冰储存罐。优选地，所述蒸发室温度在3. 50C -I. (TC，压力为0. 008bar-0. Olbar，所述离心涡轮的压缩比为4-6。优选地，还包括设于所述向心涡轮进气侧的换热器和压气机，所述动力气体依次经过所述压气机、所述换热器和所述向心涡轮的进气口。优选地，所述换热器与工业尾气换热。优选地，还包括设于太阳能收集装置，所述换热器与所述太阳能收集装置换热。本专利技术所提供的热源驱动的真空制冷系统，包括蒸发室、抽气装置和冷凝室，所述抽气装置的抽气口与所述蒸发室的蒸汽出口连通，所述抽气装置的气体出口与所述冷凝室的入口连通，与现有技术不同的是，本专利技术所提供的真空制冷系统中，所述抽气装置包括离心涡轮和与所述离心涡轮同轴的向心涡轮；动力气体依次经过所述向心涡轮的径向连通口和轴向连通口 ；所述蒸发室的蒸汽出口连通所述离心涡轮的轴向连通口，所述冷凝室的入口连通所述离心涡轮的径向连通口。动力气体经过向心涡轮进行能量转换，把热能转换成动能，通过轴带动离心涡轮。离心涡轮抽取蒸发室内的水蒸汽以维持蒸发室的真空低压。蒸发室内的液体不断进行绝热蒸发，留下的液体因蒸发吸热而被冷却。蒸发室的水蒸汽受压缩机压缩之后通到冷凝室，与冷却水进行直接接触式冷凝。涡轮高速旋转、排量大，尽管水蒸气密度较低，仍可以有效地实现蒸发室内的真空低压状态，并达到所需的制冷量。因此，本专利技术所提供的热源驱动的真空制冷系统，以动力气体驱动向心涡轮，从而带动离心涡轮进行抽真空。该真空制冷系统以水为工质，无破坏臭氧层和温室气体排放，具有环保方面的优点。在换热方面，以水为工质，可以方便地在蒸发端、冷凝端均采用直接接触的换热方式，可实现很高的换热效率同时节省换热器。另外，用高速涡轮机械，体积流量大，可以弥补水作为制冷工质因密度小到导致流量偏小的不足。相对热源驱动的其它制冷技术，如吸收式制冷，还具有结构简单、紧凑等方面的优点。另外，本专利技术所提供的真空制冷系统可以利用工业余热，太阳能、地热能、生物质能等能源来驱动向心涡轮，进而驱动离心涡轮进行制冷，其中，工业余热包括水泥厂、炼钢厂、玻璃厂、化工厂排出的余热，其热源成本低，有利于降低真空制冷的成本。而且，本专利技术所提供的真空制冷系统所制得的低温产品，可以应用的场合包括食品、水果冷却，冰浆制备，空调制冷等，其适用性得到提高。在一种优选的实施方式中，所述离心涡轮与所述向心涡轮通过空气轴承连接。空气轴承连接可以提高传动精度，减少环境污染，同时满足更高的速度要求，减少维护次数，从而降低真空制冷系统的成本。 在另一种优选的实施方式中，所述蒸发室的冷冻水出口设有冰水分离器和冰储存罐。通过冰水分离器可以将蒸发室生成的冰和水进行有效分离，同时，利用冰储存罐将冰储存起来，使工业余热、太阳能等热源的热量可以方便地储存起来，提高热源的利用效率，并降低热源的利用成本。附图说明图I为本专利技术所提供抽气装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为本专利技术所提供真空制冷系统第一种具体实施方式的结构示意图；图3为本专利技术所供真空制冷系统第二种具体实施方式的结构示意图。具体实施例方式本专利技术的核心是提供一种热源驱动的真空制冷系统，该真空制冷系统的工作制冷效率较高，成本较低，其适用 性也较好。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术所提供的热源驱动的真空制冷系统，包括蒸发室、抽气装置和冷凝室，所述抽气装置的抽气口与所述蒸发室的蒸汽出口连通，所述抽气装置的气体出口与所述冷凝室的入口连通，其特征在于，所述抽气装置包括离心涡轮和与所述离心涡轮同轴的向心涡轮；动力气体依次经过所述向心涡轮的径向连通口和轴向连通口 ；所述蒸发室的蒸汽出口连通所述离心涡轮的轴向连通口，所述冷凝室的入口连通所述离心涡轮的径向连通口。动力气体经过向心涡轮进行能量转换，把热能转换成动能，通过轴带动离心涡轮。离心涡轮抽取蒸发室内的水蒸汽以维持蒸发室的真空低压。蒸发室内的液体不断进行绝热蒸发，留下的液体因蒸发吸热而被冷却。蒸发室的水蒸汽受压缩机压缩之后通到冷凝室，与冷却水进行直接接触式冷凝。涡轮高速旋转、排量大，尽管水蒸气密度较低，仍可以有效地实现蒸发室内的真空低压状态，并达到所需的制冷量。因此，本专利技术所提供的热源驱动的真空制冷系统，以动力气体驱动向心涡轮，从而带动离心涡轮进行抽真空。该真空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹江，王耀光，王景鹏，
申请(专利权)人：杭州三花研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：