一种脉管膨胀机制造技术

本发明专利技术涉及一种脉管膨胀机、及包含该脉管膨胀机的热泵或制冷机。该脉管膨胀机包括脉管（13）和压缩机（21），脉管（13）上设有流入管道（11）和流出管道（16）；压缩机（21）低压端（211）与脉管（13）相连接，其高压端（212）接入外界循环系统的高压管道（522）。压缩机（21）将脉管（13）内的高压液体蒸发的蒸气抽出压缩输送到外界高压管道。随着蒸气的不断抽出，脉管内压力不断降低，进而实现液体膨胀过程。这一过程中，蒸气不膨胀到低压，而是直接被压缩到高压，并输出以供他用。这样避免了蒸气膨胀过程，提高了能量利用效率。该脉管膨胀机可用于热泵或制冷机等取代节流阀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热泵或制冷机，特别是一种热泵或制冷机循环系统中使用的脉管膨胀机。
技术介绍
热泵技术是近年来倍受关注的新能源技术，可将低温热源的热能转移到高温热源。热泵在制冷工况下工作，即与制冷机功能相同。在热泵或制冷机的循环系统中，需要将高压状态的高压流体转换为低压流体。膨胀机是一种将高压流体变为低压流体使流体的温度降低并将流体的膨胀功回收或转化成其他形式的能量的装置。单相膨胀机是一种十分成熟的技术，而对高压液体在膨胀过程有汽化的膨胀机远没有成熟。汽化会造成气蚀，长时间运行会使运动的金属部件产生麻点，进而产生破坏。长期以来空调热泵等的封闭循环系统中让高压液体膨胀为低压液体的膨胀装置是节流阀，膨胀功简单地损失掉了。一般氟利昂的节流损失并不大，对于二氧化碳为工质的空调，节流损失十分大。对于大型空调，节流损失的功相对输入功很小，但量很大，如果能够回收，意义也非常大。脉管膨胀机JP2007-255798提出了一种可膨胀液体的膨胀机，该膨胀机的设计思想与传统的膨胀机一样，将膨胀功变成机械功回收然后再利用。一般来说，功的传输与转化总是伴随损失。液体在从高压到低压的膨胀过程中，不断地汽化，蒸气逐渐增多。到低压时，蒸气的量最大，液体的量最少。开始时蒸发的蒸气压力很高，这部分蒸气最后也被膨胀为低压，不参与制冷过程而再被压缩到高压，其膨胀过程伴随损失，压缩过程也伴随损失。在空调热泵等的封闭循环系统中，节流阀出来的蒸气要和从蒸发器来的蒸气一起压缩到高压的。
技术实现思路
为提高能量利用率、降低能耗，本专利技术的解决方案是在脉管的热端接入压缩机，该压缩机的低压端接脉管，高压端有对外界输出口，压缩机直接将从液体中蒸发的蒸气压缩到高压，输出，以利用，而不是全部将蒸气降到低压后再压缩。随着蒸发的蒸气不断被压缩机抽走压缩至高压排出，脉管内的液体不断降压降温，直到降到低压低温，然后排出。这样，对于蒸发的蒸气，基本没有膨胀过程，只有压缩过程，进而效率提高。膨胀过程理论上是是可逆的，对蒸气的压缩过程，理论上也是可逆的。因此，该专利技术的过程是可逆的，没有理论损失，因而理论效率也是最高的。这里，压缩机压缩的是蒸气，属于常规的技术。因此，该膨胀机没有技术困难，部件都是在常规下运行的，实现的可能性很高。与节流阀相比，本专利技术的优势更明显。经过节流阀后产生的蒸气是低压，压缩到高压耗功最大，本专利技术中，开始蒸发的蒸气压力基本是高压，蒸气压力逐渐下降，因而，压缩机吸入压力是逐渐降低的，而蒸发的蒸气量只与高压，低压，与高压液体温度有关，和过程无关，因而压缩耗功少。当然，本专利技术也适用于气体等单相流体或多相流体，并不限于液气两相。本专利技术的有益效果是:由于本专利技术及时将从液体中蒸发的蒸气压缩至高压，最初蒸发的蒸气不经膨胀到低压再被压缩至高压的过程，基本没有膨胀过程，这样效率提高。同时，各部件都是在常规下运行，实现的可行性很高，从而为两相液体膨胀机的实现打开一条路。本专利技术有可能取代热泵、制冷机等循环系统的节流阀，提高能量利用效率。附图说明图1是脉管膨胀机实施例1。图2是脉管膨胀机实施例1应用于热泵或制冷机的系统图。图3是脉管膨胀机实施例2。图4是脉管膨胀机实施例2应用于热泵或制冷机的系统图。图5是脉管膨胀机实施例3。图6是脉管膨胀机实施例3第I种应用于热泵或制冷机的系统图。图7是脉管膨胀机实施例3第2种应用于热泵或制冷机的系统图。图8是脉管膨胀机实施例4。图9是脉管膨胀机实施例4应用于热泵或制冷机的系统图。图10是脉管膨胀机实施例5。图11是脉管膨胀机实施例5应用于热泵或制冷机的系统图。图12是脉管膨胀机实施例6。图13是脉管膨胀机实施例4应用于间歇式制冷机的系统图。图14是具有制冷和制热切换功能的热泵或制冷机系统图。附图中，各标号所代表的部件列表如下: 1、脉管膨胀机，11、流入管道，12、流入阀，13、脉管，131、流体均匀器，132、流体均匀器，14、出气管道，15、流出阀，16、流出管道。21、压缩机，211、压缩机低压端,212、压缩机高压端，22、低压旁路阀，23、低压旁路管道，24、出气阀，25、高压旁路阀，26、高压旁路管道，27、膨胀气体流出管道，28、膨胀气体流出阀，29、辅助压缩机，291、辅助压缩机低压端，292、辅助压缩机高压端，293、辅助压缩机出气阀，294、辅助压缩机出气管，295、辅助压缩机进气管道，31、高压气体排出阀，32、高压气体排出管道，33、低压气体进入阀，34、低压气体进入管道，41、排气器阀,42、排气器管道,43、排气器,44、排气器吸入阀,45、排气器排出阀，46、排气器排出管道,47、排气器吸入管道,51、蒸发器,511、蒸发器进液端,512、蒸发器出气端，52、主压缩机，521、低压管道，522、高压管道，523、主压缩机低压切换阀，524、主压缩机高压切换阀，525、主压缩机旁路低压切换阀，526、主压缩机旁路高压切换阀，527、主压缩机低压旁路，528、主压缩机高压旁路，53、冷凝器，531、冷凝器入气端，532、冷凝器出液端，54、冷凝器出液管道，55、高压储液罐，551、副冷凝器，56、低压储液罐，57、平衡阀，58、平衡管道，59、蒸发器进液管道。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1 如图1所示，脉管13上有流入管道11与流入阀12，流出管道16与流出阀15，有出气管道14,出气管道14上有出气阀24,出气管道14与压缩机21的低压端211相接,压缩机21高压端212有膨胀气体流出管道27与其相接，脉管13是有一定容积的空腔或空管，膨胀气体流出管道27为对外输出口，可使膨胀机向外输出压缩过的蒸气，以供他用。如图1所示，工作过程如下: 进液过程:流出阀15关闭，流入阀12打开。经流入管道11到脉管13的高压液体流入脉管13的下端。待到压力升至高压，压缩机21启动，出气阀24打开，一部分蒸气从脉管13中经被抽出经出气管道14，出气阀24，经膨胀气体流出管道27被压出。高压液体继续流入脉管13的下端。膨胀过程:待高压液体进入脉管13到一定程度，比如灌满90%以上的容积，流入阀12关闭，一部分蒸气从脉管13中被抽出经出气管道14，出气阀24被压缩机21压至高压经膨胀气体流出管道27被压出，脉管内压力不断降低，里面的液体温度不断降低。出液过程:待到压力降到一定程度，压缩机21停止，出气阀24关闭，流出阀15打开，余压将液体经流出管道16压出脉管13，然后关闭流出阀15。然后进行下一个过程。在上述过程中，流入的高压液体经膨胀后变为低压液体和蒸气，低压液体经流出阀和流出管道流出，而蒸气经压缩机压缩后从压缩机的高压端流出经膨胀气体流出管道27输出到外界以供他用。出气管道14，出气阀24，和膨胀气体流出管道27的开口面积要尽可能的大以使蒸气流过时压降尽可能的小。该实施例结构简单，但有很大的进液损失因为流入阀12打开时，脉管13里的压力是低压而液体是高压的。如图2所示的脉管膨胀机实施例1的应用于制冷机的系统图中，脉管膨胀机I的流出管道16接蒸发器51的进液端511，主压缩机52的低压端通过低压管道521接蒸发器的出气端512，主压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉管膨胀机，包括脉管（13），所述脉管（13）上设有与外界循环系统相连接的流入管道（11）和流出管道（16）；其特征在于，还包括压缩机（21），所述压缩机具有低压端（211）和高压端（212），其低压端（211）与设于脉管（13）上的出气管道（14）相连接，其高压端（212）设有膨胀气体流出管道（27），并接入外界循环系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱绍伟，
申请(专利权)人：朱绍伟，
类型：发明
国别省市：