[发明专利]喷射器循环

说明书

技术领域

本公开内容涉及制冷。更具体地，它涉及喷射制冷系统。

背景技术

可在US1836318和US3277660中找到对于喷射制冷系统的较早提议。图1示出了喷射制冷系统20的一个基本示例。该系统包括具有进口（吸入口）24和出口（排放口）26的压缩机22。压缩机和其它系统部件沿着制冷剂回路或流路27定位并经由各种管道（管线）连接。排放管线28从出口26延伸到换热器（在系统操作正常模式下的排热换热器（例如，冷凝器或气体冷却器））30的进口32。管线36从排热换热器30的出口34延伸到喷射器38的主进口（液体或超临界或两相进口）40。喷射器38还具有次进口（饱和或过热蒸汽或两相进口）42和出口44。管线46从喷射器出口44延伸到分离器48的进口50。分离器具有液体出口52和气体出口54。吸入管线56从气体出口54延伸到压缩机吸入口24。管线28、36、46、56、及它们之间的部件限定了制冷剂回路27的主环路60。制冷剂回路27的次环路62包括换热器64（正常操作模式下是吸热换热器（例如，蒸发器））。蒸发器64包括沿次环路62的进口66和出口68，并且在分离器液体出口52和蒸发器进口66之间延伸的管线72中定位有膨胀装置70。喷射器次进口管线74从蒸发器出口68延伸到喷射器次进口42。

在正常操作模式下，气态制冷剂由压缩机22通过吸入管线56和进口24抽吸，并压缩，并从排放口26排放到排放管线28中。在排热换热器中，制冷剂失去/排放热量至传热流体（例如，风扇推动的空气或水或其它流体）。被冷却的制冷剂经由出口34离开排热换热器，并经由管线36进入喷射器主进口40。

示例性喷射器38（图2）被构造为嵌套在外部构件102内的活动（主）喷嘴100的组合。主进口40是活动喷嘴100的进口。出口44是外部构件102的出口。主制冷剂流103进入进口40并且然后流入到活动喷嘴100的收敛段（convergent section）104。它然后流过喉部段106和膨胀（发散）段108，穿越活动喷嘴100的出口110。活动喷嘴100加速流103并降低该流的压力。次进口42形成外部构件102的进口。由活动喷嘴引起的主流的压力降低帮助将次流112引入外部构件。外部构件包括具有收敛段114和细长喉部或混合段116的混合器。外部构件在细长喉部或混合段116的下游还具有发散段或扩散器118。活动喷嘴出口110位于收敛段114内。当流103从出口110离开时，它开始与流112混合，通过提供了混合区的混合段116而发生进一步混合。在操作中，主流103在进入喷射器时通常可以是超临界的，并且在离开活动喷嘴时是亚临界的。在进入次进口端口42时，次流112是气态的（或具有较少量液体的气体混合物）。得到的结合流120是液体/蒸汽混合物，并且在扩散器118中降速及恢复压力，同时仍保持是混合物。在进入分离器时，流120被分离回到流103和112。流103作为气体以上文所述方式流过压缩机吸入管线。流112作为液体流到膨胀阀70。流112可通过阀70膨胀（例如，到低质量（带有少量蒸汽的两相））并流到蒸发器64。在蒸发器64内，制冷剂吸收来自传热流体（例如，来自风扇推动的空气流或水或其它液体）的热量，并作为上述气体被从出口68排放至管线74。

使用喷射器用于恢复压力/功（work）。从膨胀过程恢复的功被用来在气态制冷剂进入压缩机前压缩该气态制冷剂。因此，对于给定期望蒸发器压力，可降低压缩机的压力比（并因此降低功耗）。进入蒸发器的制冷剂的质量也可减少。因此，每单位质量流的制冷效果可增加（相对于无喷射器系统）。进入蒸发器的流体的分布被改善（从而改善蒸发器性能）。由于蒸发器不直接馈送压缩机，所以蒸发器不需要产生过热制冷剂输出流。从而，使用喷射器循环可允许减少或消除蒸发器的过热区。这可允许蒸发器在两相状态下操作，其提供了更高的传热性能（例如，有利于对于给定容量减小蒸发器尺寸）。