[發明專利]具有主動流漩渦的噴射器

有效

• 申請號: 201280028365.4
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN103620322A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: L·小基亞佩塔;P·維爾馬;T·拉德克利夫
• 申請（專利權）人: 開利公司
• 主分類號: F25B41/00
• 分類號: F25B41/00;F25B49/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周春梅;楊炯

相關申請的交叉引用

要求于2011年6月10日提交的、并且名稱為“具有主動流漩渦的噴射器”的美國專利申請No.61/495,577的益處，該申請的公開內容通過引用全文結合到本文中，就如其在本文中被詳細闡述一樣。

美國政府權利

本發明是根據美國陸軍授予的合同W909MY-10-C-0005利用美國政府的支持做出的。美國政府在本發明中享有一定的權利。

背景技術

本發明涉及制冷。更具體地，本發明涉及噴射器制冷系統。

在US1836318和US3277660中發現了用于噴射器制冷系統的早期提議。圖1示出了噴射器制冷系統20的一個基礎示例。該系統包括具有入口(吸入端口)24和出口(排出端口)26的壓縮機22。壓縮機和其它系統組件沿著制冷劑回路或流路27設置，并通過各種管道(管線)連接。排出管線28從出口26延伸到熱交換器(在系統操作的正常模式下的排熱熱交換器(例如，冷凝器或氣體冷卻器))30的入口32。管線36從排熱熱交換器30的出口34延伸到噴射器38的主入口(液體或超臨界相或兩相入口)40。噴射器38還具有次入口(飽和或過熱蒸汽或兩相入口)42和出口44。管線46從噴射器出口44延伸到分離器48的入口50。分離器具有液體出口52和氣體出口54。吸入管線56從氣體出口54延伸到壓縮機吸入端口24。管線28、36、46、56和其之間的組件限定了制冷劑回路27的主環路60。制冷劑回路27的次環路62包括熱交換器64(在正常操作模式下為吸熱熱交換器(例如，蒸發器))。蒸發器64包括沿著次環路62的入口66和出口68，并且膨脹裝置70定位在管線72上，管線72在分離器液體出口52和蒸發器入口66之間延伸。噴射器次入口管線74從蒸發器出口68延伸到噴射器次入口42。

在正常操作模式下，氣態制冷劑通過吸入管線56和入口24由壓縮機22吸入，并且被壓縮并從排出端口26排入到排出管線28中。在排熱熱交換器中，制冷劑向傳熱流體(例如，風扇強制的空氣或水或其它液體)丟出/排出熱量。被冷卻的制冷劑通過出口34離開排熱熱交換器，并通過管線36進入噴射器主入口40。

示例性的噴射器38(圖2)由嵌套在外部構件102內的主動(主)噴嘴100組合形成。主入口40是主動噴嘴100的入口。出口44是外部構件102的出口。主制冷劑流(主動流)103進入入口40，并且然后流入主動噴嘴100的收斂部段104。它隨后通過喉部段106和膨脹(發散)部段108流動通過主動噴嘴100的出口(退出口)110。主動噴嘴100使流103加速，并且降低該流的壓力。次入口42形成外部構件102的入口。通過主動噴嘴造成主流的壓力降低有助于將次流(吸入流)112吸入到外部構件中。外部構件包括具有收斂部段114和細長喉部或混合部段116的混合器。外部構件還具有位于細長喉部或混合部段116下游的發散部段或擴散器118。主動噴嘴出口110位于收斂部段114內。當流103離開出口110時，它開始與流112混合，并通過提供混合區的混合部段116發生進一步的混合。因此，相應的主流路和次流路從主入口和次入口延伸到出口，在退出口處合并。在操作中，主流103在進入噴射器時通常可以是超臨界，并且離開主動噴嘴時通常可以是次臨界。次流112在進入次入口端口42時是氣態(或氣體與較小量液體的混合物)。所產生的合并流120是液體/蒸汽混合物，并且在擴散器118中減速并恢復壓力同時保持為混合物。在進入分離器時，流120被分離回到流103和流112中。流103作為氣體通過如上文所述的壓縮機吸入管線。流112作為液體流到膨脹閥70。流112可通過閥70膨脹(例如，膨脹到低質量(具有少量蒸汽的兩相))，并進入蒸發器64。在蒸發器64內，制冷劑從傳熱流體(例如，從風扇強制的空氣流或水或其它液體)吸收熱量，并作為前述氣體從出口68排到管線74。

使用噴射器用于恢復壓力/功。從膨脹過程中回收的功用于在氣態制冷劑進入壓縮機之前壓縮該氣態制冷劑。因此，對于一個給定的期望蒸發器壓力，壓縮機的壓力比(以及因此功耗)可減小。進入蒸發器的制冷劑質量也會降低。因此，單位質量流量的制冷效果可以增加(相對于非噴射器系統)。進入蒸發器的流體的分布得到改善(從而提高蒸發器性能)。由于蒸發器不直接向壓縮機供給，因此不需要蒸發器產生過熱的制冷劑流出流。因此，使用噴射器循環可允許減少或消除蒸發器的過熱區。這可允許蒸發器在兩相狀態下操作，其提供了更高的傳熱性能(例如，在給定的容量下，便于蒸發器尺寸的減小)。