[实用新型]一种热能驱动冷冻装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热能驱动冷冻装置。

背景技术

喷射式制冷系统是一种热能驱动的制冷系统，可利用工业余热、废热、太阳能、地热能等低品位热能，可使用水、碳氢化合物或氢氟烃类等环境友好型工质，而且系统结构简单、不含运动部件、可靠性高。因此，喷射式制冷系统对于节约能源、保护环境具有重要意义。然而，喷射器的工作效率与压缩比的关系非常密切，增大压缩比会显著降低喷射器的工作效率，即随着制冷温度的降低，喷射制冷系统的效率会急剧降低；而传统喷射制冷循环系统的喷射器压缩比较小，难以达到冷凝器的冷却介质在冷却温度较高时所需冷凝压力要求，因此传统喷射制冷循环的制冷温度相对较高。此外，当喷射器背压与引射压力之差超过一定数值之后，即喷射器压缩比增大到一定数值后，喷射系数将急剧下降，这也意味着传统喷射式制冷难以实现较低的制冷温度。

申请号为201210116545.X、授权公告号为CN 102620461 B的中国专利公开了一种自复叠喷射式制冷机，包括依次连接的第一发生器、第一喷射器、第一冷凝器、第一气液分离器和工质泵（即第一循环泵），还包括第一回热器（即冷凝蒸发器）和用于制冷的蒸发器。第一气液分离器的气相工质出口与第一回热器的热工质通道入口连接，构成气相工质分离冷凝装置；第一回热器的热工质通道出口与第一节流元件连接，第一节流元件的工质出口与蒸发器连接。第一气液分离器的液相工质出口分为两路，一路与工质泵连通，另一路通过第二节流元件与第一回热器的冷工质通道入口连接；第一回热器的冷工质通道出口和蒸发器的工质出口同时与工质泵的引射流体入口连接。

工作时，富含高沸点的工质在第一发生器中被外部热源加热后成为高压气体，第一发生器的工质出口的富含高沸点的工质气体作为工作流体进入第一喷射器，引射来自蒸发器的富含低沸点的工质以及来自回热器的富含高沸点的工质，混合气体被引射升压达到冷凝压力，并进入第一冷凝器放热；流体混合物被部分液化后，气液混合物进入第一气液分离器，其中富含高沸点工质的液相流体的一部分通过工质泵加压后回到第一发生器；另一部分富含高沸点的工质液相流体经过第二节流元件后进入回热器蒸发吸热，然后回到第一喷射器；第一气液分离器中剩余的富含低沸点工质的气相流体在回热器中被冷却成为液体，并经过第一节流元件后进入蒸发器蒸发吸热获得制冷效果，然后回到第一喷射器，系统完成一次工作过程。该制冷机采用自复叠的方法降低制冷系统需要达到的压缩比，能利用喷射制冷技术实现较低的制冷温度。然而，实际应用过程中，由于受到喷射器低压缩比的限制，系统中混合工质的标准沸点不能相差太大，使得系统中混合工质的分离较为困难，这就限制了其实际应用，若采用设置第二喷射器的双级喷射形式，则会造成结构复杂，成本高，工作可靠性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种热能驱动冷冻装置，能够降低喷射器所需的压缩比，方便地实现混合工质的分离，从而获得较低的制冷温度。

本实用新型一种热能驱动冷冻装置采用的技术方案是：一种热能驱动冷冻装置，包括气液分离器、回热器、用于制冷的蒸发器和连接在蒸发器的工质入口的节流元件，所述气液分离器的气相工质出口与回热器的热工质通道入口相连接而构成气相工质分离冷凝装置，所述回热器的热工质通道出口与所述节流元件之间设有至少一级次级气相工质分离冷凝装置，各级所述次级气相工质分离冷凝装置均包括与上级中回热器的热工质通道出口连接的次级气液分离器和与次级气液分离器的气相工质出口连接的次级回热器，最末一级中次级回热器的热工质通道出口与所述节流元件的工质入口连接。

所述次级气液分离器的液相工质出口连接有次级节流元件，次级节流元件的工质出口与次级回热器的冷工质通道入口连通，次级回热器的冷工质通道出口与一种热能驱动冷冻装置的喷射器的引射流体入口连通或者与上级中回热器的冷工质通道入口连通。

所述蒸发器的工质出口与最末一级中次级回热器的冷工质通道入口连通或者直接与一种热能驱动冷冻装置的喷射器的引射流体入口连通。

所述次级气相工质分离冷凝装置仅设有一级。

所述热能驱动冷冻装置所用的混合工质包括高沸点工质和低沸点工质，所述高沸点工质为R134a、R600、R152a、R245fa和R600a中的一种或几种的混合，所述低沸点工质为R23、R32、R290和R143a中的一种或几种的混合。

所述热能驱动冷冻装置为仅设有一级喷射器的混合工质单级喷射冷冻装置。