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CN113531950B - 一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置 - Google Patents

一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于制冷技术领域，具体为一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置；具体由太阳能集热发生子系统、喷射与中间排气压缩子系统组成；喷射与中间排气压缩制冷子系统具体为：喷射器的出口管路与压缩机出口管路相连后与冷凝器入口相连通，冷凝器出口管路一路依次连接有工质泵、发生器、喷射器的工作流体入口；另一路依次与第一膨胀阀和气液分离器入口连通；压缩机中间排气管与气液分离器入口相连，气液分离器的气态工质出口管路与喷射器二次流体入口相连通，其液体出口管路依次连通蒸发器和压缩机入口；本装置缓解了压缩机过压缩问题；减小太阳能集热发生子系统所需集热面积，减弱喷射器与压缩机容量之间的制约关系。

Description

一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置
技术领域
本发明属于制冷技术领域，涉及一种制冷系统，特别是一种带中间排气压缩机的太阳能喷射与压缩耦合制冷系统。
背景技术
喷射制冷系统因为可由太阳能等低品位热源进行驱动、运动部件少、系统投资和维护成本低等众多优点，在能源和环境问题日益突出的当下，成为国内外制冷空调研究的热点。
太阳能喷射压缩耦合的制冷系统可以有效利用太阳能，并且系统的性能优于普通的太阳能喷射制冷系统和压缩制冷系统。但是通常太阳能喷射-压缩耦合制冷系统需要的太阳能集热器集热面积过大，而且喷射器与压缩机容量调节高度制约，对于内容积比一定的压缩机，压缩机外压比减小时，还可能出现过压缩现象，造成过压缩损失，使系统整体性能下降。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，为减少太阳能集热器面积，减弱喷射器与压缩机容量调节的制约，防止固定内容积比压缩机的过压缩，本发明提供一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合的制冷装置。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置，由太阳能集热发生子系统、喷射与中间排气压缩子系统组成；太阳能集热发生子系统包括发生器；所述喷射与中间排气压缩制冷子系统具体为：喷射器的出口管路与压缩机出口管路相连，二者连通后合并为一条管路与冷凝器入口相连通，冷凝器出口管路分为两路，一路依次连接有工质泵、发生器、喷射器的工作流体入口；另一路依次与第一膨胀阀和气液分离器入口连通。
压缩机中间排气管在连通单向阀后，也与气液分离器入口相连，气液分离器连接有两条出口管路，其中气液分离器的气态工质出口管路与喷射器二次流体入口相连通；气液分离器的液体出口管路依次连通第二膨胀阀、蒸发器和压缩机入口。
进一步的，所述压缩机为中间排气涡旋压缩机或中间排气滚动转子压缩机。
其中，中间排气涡旋压缩机包括静涡盘、动涡盘、所述静涡盘和动涡盘相盘绕并形成容积腔；当偏心轴推动动涡盘中心绕静涡盘中心做圆周轨道运动时，容积腔的大小会相应的发生变化，以此实现气体的吸入、压缩和排出的目的；所述静涡盘上设置有中间排气孔，静涡盘中心处设置有排气孔口。
中间排气滚动转子压缩机包括气缸、滚动转子，缸面上设置有中间排气孔口；所述滚动转子偏心设置于气缸内，并与气缸壁面相切，气缸体上设置有作往复运动的滑片，且滑片始终保持与滚动转子接触；滑片将滚动转子与气缸壁面之间形成的容积腔分成吸气腔和压缩腔，随着滚动转子在气缸中的转动，两个腔室的容积不断变化。
进一步的，所述太阳能集热发生子系统还包括太阳能集热器和耦合制冷水泵；所述太阳能集热器出口连通耦合制冷水泵后与发生器相连，再连通太能集热器的入口。
进一步的，所述太阳能集热发生子系统还包括蓄热水箱、第一耦合制冷水泵和第二耦合制冷水泵；所述太阳能集热器的出口依次连通有蓄热水箱上部入口、蓄热水箱上部出口、第一耦合制冷水泵、发生器、蓄热水箱下部入口，蓄热水箱下部出口、第二耦合制冷水泵、太阳能集热器入口。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
1、采用中间排气技术，对内容积比一定的压缩机而言，可以缓解由冷凝温度降低或蒸发温度升高所引起的压缩机过压缩问题。
2、减小太阳能集热发生子系统所需集热面积，减弱喷射器与压缩机容量之间的制约关系。
3、将压缩机中的一部分制冷剂通过中间排气的方式进入喷射器升压，节省了压缩机电能消耗，显著提升系统机械性能。
附图说明
图1是实施例1和2所述太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置的第一种结构示意图。
图2是实施例3和4所述太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置的第二种结构示意图。
图3是实施例1和3所述中间排气涡旋压缩机内部结构示意图。
图4是实施例2和4所述中间排气转子压缩机内部机构示意图。
图中：1-冷凝器，2-气液分离器，3-蒸发器，4-压缩机，5-喷射器，6-发生器，7-太阳能集热器，8-工质泵，9-耦合制冷水泵，10-第一膨胀阀，11-第二膨胀阀，12-单向阀，21-第一耦合制冷水泵，24-蓄热水箱，25-第二耦合制冷水泵；
27-静涡盘，28-涡旋压缩机中间排气口，29-吸气腔，30-涡旋压缩机排气口，31-动涡盘，32-滚动转子，33-吸气腔，34-转子压缩机吸气口，35-滑片，36-转子压缩机排气口，37-转子压缩机中间排气口，38-压缩腔，39-气缸壁面。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1
如图1，实施本发明太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置的第一种结构，压缩机4采用有中间排气的涡旋压缩机；装置分为太阳能集热发生子系统、喷射与中间排气压缩子系统，其中：
太阳能集热发生子系统的具体连接关系如下：太阳能集热器7出口连通耦合制冷水泵9后，与发生器6相连，然后连通太能集热器7的入口。
喷射与中间排气压缩子系统的具体连接关系如下：将喷射器5出口的管路与压缩机4出口管路相连，二者连通合并为一条管路连通冷凝器1的入口管路。冷凝器1出口管路分为两路，一路经工质泵8，和发生器6相连后与喷射器5工作流体入口连通；另一路依次连通第一膨胀阀10和气液分离器2入口；压缩机4中间排气管路在连通单向阀12后，也与气液分离器2入口相连，气液分离器2连通有两条出口管路，其中气态出口管路与喷射器5二次流体入口相连；气液分离器2的液态出口管路在连通第二膨胀阀11后，与蒸发器3入口相连，蒸发器3出口管路与压缩机4入口相连。
中间排气涡旋压缩机的工作过程如下：如图3，当偏心轴推动动涡盘31中心绕静涡盘27中心做圆周轨道运动时，容积腔的大小会相应的发生变化，以此实现气体的吸入、压缩和排气出的目的。低压气体从静涡盘27和动涡盘31之间张开的吸气口进入吸气腔29，中间排气孔28设置在静涡盘27上，通过主轴的转动，涡旋压缩机实现压缩和中间排气，制冷剂经压缩后由静涡盘27中心处的排气孔口30排出。
实施例2
如图1，实施本发明太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置的第一种结构，压缩机4采用有中间排气的滚动转子压缩机。除压缩机4外，其余各部件与实施例1完全相同，故实施方式不再次说明，其中：
中间排气滚动转子压缩机的工作过程如下：如图4，滚动转子压缩机配有一圆柱形滚动转子32，该滚动转子32偏心地安装于气缸内，并与气缸壁面39相切，在气缸内形成月牙形空间。气缸体上安装作往复运动的滑片35，并由弹簧将滑片始终保持与转子32的接触，将月牙形分为两个互不相通的空间，吸气腔33和压缩腔38。随着滚动转子32在气缸中的转动，两个腔室的容积不断变化，气体不断被从转子压缩机吸气口34吸入，当滚动转子32与气缸壁面相切点转到在滑片35所在圆弧位置上时，滑片35端面由于滚动转子32的推动上升至气缸表面相平，此时吸气腔容积达最大值，吸气过程结束。随着滚动转子32继续转动，原来的吸气腔易位为压缩腔，并随转子继续旋转而减小。当滚动转子32转过一定角度，露出转子压缩机中间排气孔口37时，由于气缸内压力高于气液分离器14压力，压缩机4开始边压缩边中间排气工况。由于此过程中压缩仍在继续，所以腔内压力进一步升高，当滚动转子32再次覆盖住转子压缩机中间排气孔口37时，中间排气工况结束。压缩过程进行到一定程度后，此时内部气体受压缩而压力上升至背压，排气阀被顶开，气体从转子压缩机排气口36排出气缸。
实施例3
如图2，实施本发明太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置的第二种结构，除太阳能集热发生子系统外，喷射与中间排气压缩子系统和实施例1、实施例2完全一致。压缩机采用有中间排气的涡旋压缩机，与实施例1完全一致，故喷射与中间排气压缩子系统和中间排气涡旋压缩机的实施方式不再次说明，其中：
太阳能集热发生子系统的工作过程如下：如图2，太阳能集热器7的出口依次连接蓄热水箱24的上部入口、上部出口，连接第一耦合制冷水泵21后，与发生器6的入口相连；发生器6出口与蓄热水箱24的下部入口连接后，将蓄热水箱24下部出口与第二耦合制冷水泵25连接，随后连通太阳能集热器7入口。
实施例4
如图2，实施本发明太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷系统的第二种结构，本实施例的集热发生子系统与实施例3完全相同；喷射与中间排气压缩子系统与实施例1、2和实施例3完全一致；压缩机采用有中间排气的滚动转子压缩机，与实施例2相同。故以上实施方式不再次说明。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置，其特征在于，由太阳能集热发生子系统、喷射与中间排气压缩子系统组成；太阳能集热发生子系统包括发生器；所述喷射与中间排气压缩制冷子系统具体为：喷射器的出口管路与压缩机出口管路相连，二者连通后合并为一条管路与冷凝器入口相连通，冷凝器出口管路分为两路，一路依次连接有工质泵、发生器、喷射器的工作流体入口；另一路依次与第一膨胀阀和气液分离器入口连通；
压缩机中间排气管在连通单向阀后，也与气液分离器入口相连，气液分离器连接有两条出口管路，其中气液分离器的气态工质出口管路与喷射器二次流体入口相连通；气液分离器的液体出口管路依次连通第二膨胀阀、蒸发器和压缩机入口。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置，其特征在于，所述压缩机为中间排气涡旋压缩机或中间排气滚动转子压缩机。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置，其特征在于，中间排气涡旋压缩机包括静涡盘（27）、动涡盘（31）、所述静涡盘（27）和动涡盘（31）相盘绕并形成容积腔；当偏心轴推动动涡盘（31）中心绕静涡盘（27）中心做圆周轨道运动时，容积腔的大小会相应的发生变化，以此实现气体的吸入、压缩和排出的目的；所述静涡盘（27）上设置有中间排气孔（28），静涡盘（27）中心处设置有排气孔口（30）。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置，其特征在于，中间排气滚动转子压缩机包括气缸、滚动转子（32），缸面上设置有中间排气孔口（37）；所述滚动转子（32）偏心设置于气缸内，并与气缸壁面（39）相切，气缸体上设置有作往复运动的滑片（35），且滑片（35）始终保持与滚动转子（32）接触；滑片（35）将滚动转子（32）与气缸壁面（39）之间形成的容积腔分成吸气腔（33）和压缩腔（38），随着滚动转子（32）在气缸中的转动，两个腔室的容积不断变化。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置，其特征在于，所述太阳能集热发生子系统还包括太阳能集热器和耦合制冷水泵；所述太阳能集热器出口连通耦合制冷水泵后与发生器相连，再连通太能集热器的入口。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷装置，其特征在于，所述太阳能集热发生子系统还包括蓄热水箱（24）、第一耦合制冷水泵和第二耦合制冷水泵；所述太阳能集热器的出口依次连通有蓄热水箱上部入口、蓄热水箱上部出口、第一耦合制冷水泵、发生器、蓄热水箱下部入口，蓄热水箱下部出口、第二耦合制冷水泵、太阳能集热器入口。
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太阳能喷射与中间排气压缩耦合制冷系统性能研究;李书华;《中国优秀硕博士论文电子期刊·工程科技II辑》;20220115(第1期);全文 *
太阳能喷射-压缩复合供冷系统性能分析;程志雯，李风雷等;《太原理工大学学报》;20160531;第47卷(第3期);第337-341页 *
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