[发明专利]一种高效制冷的方法及装置

权利要求书

1.一种高效制冷的方法，其特征在于，利用液态或气液混合态工质转化为低压气体工质的过程，进行吸热制冷、能量转化和所述低压气体工质增压子过程，所述增压子过程结束时，气体工质的压力高于所述气液混合态工质的汽化压力，工质至少包括以下4个热力状态点A、B、C和D的依次转化的主过程：

由气液混合态工质状态点A转化为低压气体工质状态点B的工质吸热和工质能量向动力转化装置转化的动力转化主过程；由所述低压气体工质状态点B转化为高压气体工质状态点C的动力转化装置能量向工质转化的增压主过程；由所述高压气体工质状态点C转化为高压液态工质状态点D的液化主过程；由高压液态工质状态点D转化为气液混合态工质状态点A的节流主过程；

所述动力转化主过程包括工质汽化、对外吸热的子过程，实现制冷效果，也包括工质体积膨胀向动力转化装置转化为机械能或其它能量的子过程，实现动力输出。

2.根据权利要求1所述的高效制冷的方法，其特征在于，通过动力转化装置利用该子过程汽化膨胀后的工质对增压主过程前的低压气体工质进行预压缩，实现动力输出，减少外部动力输入，降低能耗。

3.根据权利要求1所述的高效制冷的方法，其特征在于，所述动力转化主过程中，工质吸热量高于常规的制冷蒸发过程，提高制冷能力或制热能力。

4.根据权利要求1所述的高效制冷的方法，其特征在于，所述气体状态变化较小的做功子过程的压力与所述增压起始压力相近，提高能量的转化效率。

5.根据权利要求1所述的高效制冷的方法，其特征在于，所述增压主过程包括动力转化装置提供增压动力和增压装置补充增压两个子过程。

6.根据权利要求5所述的高效制冷的方法，其特征在于，所述动力转化装置提供增压动力的子过程结束时，工质的压力高于所述液态或气液混合态工质转化前的压力；

当动力转化装置的动力大于增压主过程所需的动力时，所述增压装置补充增压子过程不发生。

7.一种高效制冷的装置，其特征在于，包括用于实现工质热力循环的依次设置的冷凝器、膨胀阀、蒸发器、做功与增压一体化装置以及压缩机，其中，所述冷凝器用于实现由高压气体工质状态点C转化为高压液体工质状态点D的液化主过程，所述膨胀阀用于实现由所述高压液态工质状态点D转化为气液混合态工质状态点A的节流主过程，所述蒸发器用于实现由气液混合态工质状态点A转化为低压气体工质状态点B的工质吸热和工质能量向动力转化装置转化的动力转化主过程，所述做功与增压一体化装置用于实现由低压气体工质状态点B转化为高压气体工质状态点D的增压主过程，工质对外做功压力与增压起始压力相近，所述压缩机用于实现增压主过程的补充；

所述冷凝器与所述蒸发器之间设置有所述做功与增压一体化装置，液态工质在所述蒸发器中汽化时膨胀直接推动所述做功与增压一体化装置对外做功。

8.根据权利要求7所述的高效制冷的装置，其特征在于，所述做功与增压一体化装置和压缩机设置在冷凝器与蒸发器之间，所述做功与增压一体化装置的一端与蒸发器连接，另一端分别通过旁通管和压缩机与冷凝器连接。

9.根据权利要求7所述的高效制冷的装置，其特征在于，所述做功与增压一体化装置增压使所述低压气体工质状态点B的压力高于所述气液混合态工质状态点A的压力。

10.根据权利要求7所述的高效制冷的装置，其特征在于，所述高效制冷的装置包括低温侧工作系统和高温侧工作系统，其中低温侧工作系统的冷凝放热工质与高温侧工作系统的蒸发吸热工质互为换热对象，叠加使用，提高工作的温差。