[发明专利]利用涡流管能量分离效应预冷的一次节流低温制冷系统

说明书

一种利用涡流管能量分离效应预冷的一次节流低温制冷系统，包括压缩机、回热器、节流阀和蒸发器，其特征在于：回热器包括第一回热器和第二回热器，还包括三通流量调节阀和涡流管，压缩机的出口与三通流量调节阀的入口相连通，三通流量调节阀的第一出口与第一回热器的热端入口相连通，第二出口与涡流管的入口相连通，涡流管的冷端出口与第二回热器的热端出口并成一路后与第一回热器的冷端入口相连通，第一回热器的热端出口与压缩机的入口相连通。该利用涡流管能量分离效应预冷的一次节流低温制冷系统结构简单、可采用内部预冷、制冷效率较高。

技术领域

本发明涉及低温制冷技术领域，具体涉及一种利用涡流管能量分离效应预冷的一次节流低温制冷系统。

背景技术

随着科学技术的发展，小型低温制冷机在不同领域的应用范围和需求越来越广，如航空航天、国防军工、低温超导、医疗器械以及交通运输等。按照制冷方式的不同，目前应用较为广泛的小型低温制冷机可分为多种不同的类型，如：节流制冷机、GM制冷机、斯特林制冷机以及脉管制冷机等。其中，节流制冷技术是低温制冷技术中发展最早、应用最早的一种成熟制冷技术，该技术基于工质的实际气体效应，利用制冷工质在等焓节流过程中的温度差来获得制冷效果，而为了在节流过程获得制冷必须要求工质工作在节流效应转化曲线的制冷区内，这样对于转化温度较低的工质，应用于节流制冷机必须增加预冷过程使其温度降低至转化温度以下。

常规的一次节流制冷系统的结构如图1所示，包括压缩机1a、回热器2a、节流阀3a和蒸发器4a，所述压缩机1a的出口与回热器2a的热端入口相连通，所述回热器2a的冷端出口通过节流阀3a与蒸发器4a的入口相连通，所述蒸发器4a的出口与回热器2a的冷端入口相连通，所述回热器2a的热端出口与压缩机1a的入口相连通。该一次节流制冷系统的工作原理如下：工质在压缩机1a中被等温压缩，在回热器2a中与蒸发器4a出来的低温低压气体进行换热被预冷，然后进入节流阀3a进行等焓节流并在蒸发器4a内蒸发吸收外界热量实现制冷，蒸发器4a出来的工质经过回热器2a后回到压缩机1a的入口完成一个完整的循环。

但是现有的一次节流低温制冷系统仍然存在以下技术问题：直接使用节流后的低温低压的预冷气体需经回热器2a、节流阀3a、蒸发器4a之后对回热器2a内的工质进行预冷，所能达到的预冷效果有限，想要获得更低的制冷温度需要更大的压缩机压比。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单、可采用内部预冷、制冷效率较高的利用涡流管能量分离效应预冷的一次节流低温制冷系统。

本发明的技术解决方案是：一种利用涡流管能量分离效应预冷的一次节流低温制冷系统，包括压缩机、回热器、节流阀和蒸发器，其特征在于：所述回热器包括第一回热器和第二回热器，还包括三通流量调节阀和涡流管，所述压缩机的出口与三通流量调节阀的入口相连通，所述三通流量调节阀的第一出口与第一回热器的热端入口相连通，第二出口与涡流管的入口相连通，所述第一回热器的冷端出口与第二回热器的热端入口相连通，所述第二回热器的冷端出口与节流阀串联后再与蒸发器的入口相连通，所述蒸发器的出口与第二回热器的冷端入口相连通，所述涡流管的冷端出口与第二回热器的热端出口并成一路后与第一回热器的冷端入口相连通，所述第一回热器的热端出口与压缩机的入口相连通。

本发明利用涡流管能量分离效应预冷的一次节流低温制冷系统的工作过程如下：