[发明专利]双级蒸汽喷射制冷系统

说明书

技术领域

本发明属于能源技术和制冷技术领域，尤其是能够充分利用太阳能或工厂的生产余热的双级蒸汽喷射制冷系统。

背景技术

目前，公知的制冷系统主要有溴化锂吸收式制冷、空气制冷、蒸汽压缩式制冷以及传统的单级喷射制冷等制冷系统。这些系统在日常生产生活中已经得到广泛的应用，然而都存在着一定的弊端与不足。溴化锂吸收式制冷系统可以应用于余热回收，实现节能目的；但溴化锂溶液在有空气存在时对管路存在腐蚀作用，需要定期对系统进行真空维护，并且适时清洗冷却水和冷冻水管路，以防管路阻塞。空气制冷在较低温度下制冷系数较高；但涡轮膨胀机对空气干燥度要求较高，且涡轮机组的噪音较大。蒸汽压缩式制冷在高于-50℃的范围内，单位耗电量的制冷量较大且设备紧凑，占用空间小；但在较低温度时单位耗电量产生的制冷量较小，且运行和维护费用较高。

在传统的单级喷射制冷系统中，喷射器起到了驱动蒸发器内压力降低，进而使制冷剂蒸发的作用，即工作蒸汽经由喷射器中的喷嘴形成高速流体，卷吸并带走喷嘴旁边的流体，在喷射器的引射口处形成真空，继而引射蒸发器中的制冷剂蒸汽与之混合，造成蒸发器的低压环境。蒸发器中的制冷剂在低压条件下不断沸腾蒸发，吸收冷冻水热量，从而实现制冷效果。而混合后的蒸汽进入冷凝器中放热，冷凝为液体。液态流体一部分经过节流阀减压后进人蒸发器；另一部分在进入储液器后，通过液泵的作用再进入发生器换热进入下一次循环。

1901年出现了最早的蒸汽喷射制冷系统，由于其具有结构简单，操作方便，运行可靠等优势，这种制冷系统在工业领域得到较为广泛的应用；但是由于这种系统的制冷效率低，体积庞大而逐渐被后来的压缩制冷机所取代。20世纪80-90年代，许多学者对蒸汽喷射式制冷系统进行了研究，并将其与传统的压缩式制冷相比较，指出蒸汽喷射式制冷具有可靠性高，没有移动部件，安装维修费用低等优势，并预测了利用余热驱动蒸汽喷射制冷的发展前景。21世纪蒸汽喷射制冷的理论研究取得进一步发展，蒸汽喷射制冷系统得到不断改进。

今天，能源紧缺与环境污染已经成为全世界必须面对和解决的重大问题。节约能源，提高能源利用率，以及保护环境，实现可持续发展成为当今时代的一个主题。传统的单级蒸汽喷射制冷系统结构紧凑，占用空间小，能够利用太阳能或工厂的生产余热等低温热源；但制冷系数偏低和经济性较差的缺陷限制了其进一步推广和发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种双级蒸汽喷射制冷系统，该系统在传统的单级蒸汽喷射制冷系统中增设一个喷射器，解决了喷射制冷系统效率偏低的问题。

本发明的技术方案是：蒸汽喷射制冷系统是由热水制备装置、第一发生器1、第二发生器2、第三发生器3、蒸发器4、低压喷射器5、高压喷射器6、冷凝器7、膨胀阀10、液泵9、冷冻水管路、冷却水管路、热水管路、储液器8等组成。其特征是热水制备装置的出口通过管路依次与离心水泵、第二发生器2、第一发生器1、第三发生器3连接，其中第二发生器2的热水出口与第一发生器1的热水进口连接，第一发生器1的热水出口与第三发生器3的热水进口连接。本发明中制冷剂液体储存在储液器8中，启动液泵9，制冷剂液体流动到电磁阀14后分两路进入发生器换热，一路进入第一发生器1、第二发生器2，一路进入第三发生器3。在制冷剂液体进入第一发生器1、第二发生器2和第三发生器3的主管路上依次设有阀门12、单向阀13和电磁阀14。进入第一发生器1的制冷剂液体与流经第一发生器1的热水逆流换热，接着进入第二发生器2继续与热水逆流换热，最终产生制冷剂高温蒸汽。第二发生器2的蒸汽出口通过管路与高压喷射器6的主蒸汽进口连接。进入第三发生器3的制冷剂液体与流经第三发生器3的热水逆流换热制取制冷剂蒸汽。第三发生器3的蒸汽出口通过管路与低压喷射器5的主蒸汽口连接。此外，储液器8通过管路与蒸发器4的制冷剂入口连接，从储液器8开始管路上依次设有阀门12和膨胀阀10。制冷剂液体进入蒸发器4后可与流经蒸发器4的冷冻水进行逆流换热，实现制冷效果。蒸发器4的制冷剂蒸汽出口与低压喷射器5的引射口连接。低压喷射器5的出口端通过管路分别与高压喷射器6的引射口连接。高压喷射器6的出口通过管路与冷凝器7的蒸汽入口连接，冷凝器7的制冷剂液体出口通过管路与储液器8连接。