[发明专利]一种低品位热驱动的混合工质制冷系统

说明书

本发明公开了一种低品位热驱动的混合工质制冷系统，该系统包括喷射式制冷单元和精馏型制冷单元；喷射式制冷单元包括发生器、喷射器、冷凝器、液封、节流装置、蒸发冷凝器和循环泵等；精馏型制冷单元包括压缩机、冷凝器、蒸馏柱、蒸发冷凝器、节流装置、制冷剂换热器和蒸发器等；制冷剂在喷射式制冷循环中吸收低品位热源的热量，获得的冷量用于预冷或过冷精馏型制冷循环中的制冷剂，从而获得额外的冷量，本发明既可以实现低品位能源的利用也可以实现较低的蒸发温度，本发明系统结构简单，运行效率及运行稳定性较高。

技术领域

本发明属于制冷领域，具体涉及一种低品位热驱动的混合工质制冷系统。

背景技术

实现能源高效利用，是国家工业发展和社会进步的总体要求。消耗能源也带来了大量环境问题，如温室效应。早在2005年，中国温室气体排放总量已经达到世界第一。根据世界银行数据，到2016年，中国人均温室气体排放为8.8吨二氧化碳当量，比G20国家平均值高出17％。而我国的能源利用效率同发达国家相比仍处于落后水平，GDP能耗远高于发达国家。因此，在制冷领域高效利用低品位能源有着重大意义。

目前，喷射式制冷结构简单，无运动部件，且可以广泛地吸收包括太阳能、电厂废热、余热等多种类的低品位热源。但是由于传统的喷射式制冷系统蒸发压力受到限制，无法实现较低的温度。而且，喷射式制冷系统本身的效率就低于蒸气压缩式制冷系统和吸收式制冷系统，而低蒸发温度下的喷射式制冷系统的效率更为低下，无法有效利用低品位热能。

公开号为CN102324266A的专利文献公开了一种双温位的冷变换器。该发明包含了高温间室循环和低温间室循环，通过中间换热器耦合在一起，利用高温间室循环蒸发后饱和气态制冷剂冷量过冷低温间室饱和液态制冷剂，进一步提升冷量品位。该专利对系统的描述较为简单，且无法有效利用低品位热能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种低品位热驱动的混合工质制冷系统，该系统包括喷射式制冷单元和精馏型制冷单元。用低品位余热驱动喷射式制冷单元，喷射式制冷产生的冷量可以用于预冷精馏型制冷单元，进而使得精馏型制冷单元产生的冷量增加，提高精馏型制冷单元的效率，有效利用了低品位热能，实现了在较高效率下获得较低温度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明结合了喷射器结构简单、可以广泛利用低品位能源的特点和精馏型制冷系统蒸发温度低、运行效率高的特点。本发明中，制冷剂在喷射式制冷循环中吸收低品位热源的热量，获得的冷量用于预冷或过冷精馏型制冷循环中的制冷剂，从而获得额外的冷量，本发明既可以实现低品位能源的利用也可以实现较低的蒸发温度，而且因为精馏型制冷单元的存在使得系统运行效率较高，因为喷射式制冷单元的存在使得系统结构简单，运行稳定性高。

本发明提供的一种低品位热驱动的混合工质制冷系统，包括喷射式制冷单元和精馏型制冷单元。在喷射式制冷单元中，制冷剂在发生器中吸收低品位热源热量，成为高温高压蒸气(工作流体)，进入喷射器中引射被引射流体，在混合室内混合后进入冷凝器中冷凝，随后经过液封，工作流体经循环泵进入发生器中再度吸收热量，引射流体离开液封进入节流装置经节流后进入蒸发冷凝器换热。在精馏型制冷单元中，混合制冷剂被压缩机压缩后经过冷凝器，在蒸馏柱内分成低沸点组分和高沸点组分，低沸点组分进过制冷剂换热器被预冷后经过节流装置节流，进入蒸发器中产生冷量。高沸点组分经过蒸发冷凝器被冷却后，进入另一节流装置节流，随后同蒸发器出口的低沸点组分一起经过制冷剂换热器冷却节流前的低沸点组分，随后经过蒸馏柱的顶部冷凝器再进入压缩机。

所述喷射式制冷单元包括发生器、喷射器、第一冷凝器、液封、第一节流装置、蒸发冷凝器和循环泵；所述液封工作流体出口依次通过循环泵、发生器、喷射器工作流体入口、第一冷凝器与液封入口连通；所述液封引射流体出口依次通过第一节流装置、蒸发冷凝器冷工质管路、喷射器引射流体入口、第一冷凝器与液封入口连通；