[发明专利]利用水作为制冷剂执行蒸气压缩制冷循环的系统

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及一种利用水作为制冷剂执行蒸气压缩制冷循环的系统。

背景技术

蒸气压缩制冷具有许多制冷循环数可加以应用。其曾经是且现在也是大型公共建筑、办公室、私宅、旅馆、医院、电影院、饭店和汽车的空气调节中最广泛使用的方法。其还被用于家用和商用冷藏柜、用于冷冻或冻藏食物和肉的大规模仓库、冷冻卡车和铁路客车以及一大群其它商业和工业服务，比如炼油厂、石化和化学加工厂和天然气处理厂。

制冷可定义为通过从围蔽空间移除热并传递热到别处来降低围蔽空间的温度。典型蒸气压缩制冷系统使用循环液制冷剂作为介质，所述介质从待冷却的空间吸收和移除热且随后在别处排出该热。所有这类系统具有四个组件:压缩机、冷凝器、流体膨胀装置（通常为节流阀，但是有时为功恢复膨胀装置）和蒸发器。循环制冷剂以被称为饱和或稍过热蒸气的热力学状态进入压缩机中，并压缩到较高压力，也导致较高温度。然后，所述热压缩蒸气处于被称为过热蒸气的热力学状态中，且其处于在其下所述蒸气通常可以可利用冷却水或冷却空气冷凝的温度和压力下。所述热蒸气经由冷凝器的路径流动，在冷凝器中其通过流经线圈或管道（其中冷却水或冷却空气跨线圈或管道流动）冷却并冷凝成液体。这是循环制冷剂排出来自系统的热且所排出的热被水或空气（任何一个均可）带走之处。

接着，现在处于被称为饱和或稍过冷液体的热力学状态中的凝析液体制冷剂经由膨胀装置的路径流动，在膨胀装置处其经历压力骤减。所述减压导致一部分液体制冷剂绝热闪蒸。绝热闪蒸的自动制冷效果将液体和蒸气制冷剂混合物的温度降低到比待制冷的围蔽空间温度更低的温度。然后，冷混合物经由蒸发器中的线圈或管道的路径流动。风扇使围蔽空间中的热空气循环穿过携带冷制冷剂液体和蒸气混合物的线圈或管道。所述热空气蒸发所述冷制冷剂混合物的液体部分。同时，冷却循环空气，且因此将所述围蔽空间的温度降低到所要求的温度。蒸发器是循环制冷剂吸收和移除来自围蔽空间的热的地方，所述热后来在冷凝器中被排出并通过冷凝器中所使用的水或空气传递到别处。为了完成制冷循环，来自蒸发器的制冷剂蒸气再次为饱和或稍过热蒸气并重回进入压缩机的路径流动。

直到现在已被消耗掉的制冷剂类型是变化的且包括碳氟化合物且更特定来说含氯氟烃。然而由于高全球变暖潜力（GWP）制冷剂被逐步停止和禁止，所以正在研究其它类型的制冷剂。最近，这已导致水变成有吸引力的代替物，因为水提供零GWP、高效率、汽化的高热、低成本且可使用直接接触式热交换器。另一方面，水要求高容积流率和高压缩比，这无法通过传统的离心式或轴向式压缩机有效达成。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种利用水作为制冷剂执行蒸气压缩制冷循环的系统，且所述系统包括:蒸发器，其用以输出具有第一温度的水蒸气温度和第一压力的水蒸气压的水蒸气;冷凝器，其用以输出处于比所述第一温度高的第二温度和比所述第一压力高的第二压力下的液态水;和压缩机，其可操作地布置在所述蒸发器的下游和所述冷凝器的上游，用以压缩所述水蒸气，从而使水蒸气温度从所述第一温度增加至少7:1比，且从而使水蒸气压从所述第一压力增加至少7:1比。

根据本发明的另一方面，提供一种利用水作为制冷剂执行蒸气压缩制冷循环的系统，且所述系统包括:蒸发器，其用以输出具有第一温度的水蒸气温度和第一压力的水蒸气压的水蒸气;冷凝器，其用以输出处于比所述第一温度高的第二温度和比所述第一压力高的第二压力下的液态水;和超声波压缩机，其可操作地布置在所述蒸发器的下游和所述冷凝器的上游，用以压缩水蒸气，从而使水蒸气温度从所述第一温度增加至少7:1比，且从而使水蒸气压从所述第一压力增加至少7:1比。

根据本发明的又一方面，提供一种利用水作为制冷剂执行蒸气压缩制冷循环的系统，且所述系统包括:蒸发器，其用以汽化液态水以产生水蒸气并输出具有第一温度的水蒸气温度和第一压力的水蒸气压的水蒸气;冷凝器，其用以输出处于比所述第一温度高的第二温度和比所述第一压力高的第二压力下的液态水;和具有第一阶段离心式压缩机和第二阶段超声波压缩机的超声波压缩机总成，其可操作地布置在所述蒸发器的下游和所述冷凝器的上游，用以以超声波方式压缩水蒸气，从而使水蒸气温度从所述第一温度增加至少7:1比，且从而使水蒸气压从所述第一压力增加至少7:1比。

这些和其它优点和特征从结合附图的以下描述中将变得更显而易见。

附图说明