[發明專利]隨冷凝溫度自動調節面積比的噴射器及噴射式制冷機

在審

• 申請號: 201410308719.1
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104075508A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 陳光明;陳少杰;閆繼位;方凌云
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: F25B41/00
• 分類號: F25B41/00;F25B19/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于制冷技術領域，尤其是涉及一種隨冷凝溫度自動調節面積比的噴射器及噴射式制冷機。

背景技術

噴射式制冷技術是一種熱能驅動的制冷技術，和機械壓縮式制冷技術相比其主要優點是只需要消耗很少的機械能，能夠直接利用熱能作為驅動能源，具有設備結構簡單、體積小、成本低、運行可靠、使用壽命長等優點。噴射式制冷是一種利用低品位能源驅動的制冷方式，可有效利用太陽能、地熱等可再生能源及工業余熱、廢熱；噴射式制冷所使用的制冷工質主要是水、碳氫化合物或氫氟烴類制冷劑，可避免使用破壞臭氧層的CFCs或HCFCs類制冷工質。

噴射式制冷技術中核心部件之一為蒸汽噴射器，蒸汽噴射器一般由噴嘴、引射室、混合室及擴壓室四部分組成。其工作原理為：動力蒸汽進入噴嘴進行絕熱膨脹并在噴嘴出口處形成超音速流，在引射室內高速氣流帶動引射蒸汽沿噴射器軸向流動，在混合室內混合后的兩股蒸汽速度降低，在擴壓室內混合蒸汽流速降低壓力升高，達到排出蒸汽所需參數。引射蒸汽與動力蒸汽質量流量的比值被稱為引射系數，其為衡量噴射器性能優劣的主要指標。

在噴射式制冷系統當中，擴壓室喉部面積與工作流體噴嘴喉部面積的比值稱為面積比，它是噴射器當中重要的結構參數。通常面積比較大時，噴射器可以得到較高的噴射系數，但可以提供的壓縮比較低；面積比較小時，噴射器可以提供比較大的壓縮比，但噴射系數較低。在給定面積比的情況下，當冷凝壓力大于臨界壓力的時候，隨著冷凝溫度的升高，噴射式制冷系統的效率急劇下降。噴射式制冷系統的冷凝溫度是由空氣或冷卻水的溫度決定的，這類自然冷源的溫度通常不穩定。若設計工況冷凝溫度較低，在較高冷凝溫度下，系統無法運行；若設計工況冷凝溫度較高，系統實際運行效率較低。噴射式制冷的這一特點為其實際應用帶來了困難。

為解決上述技術問題，公開號為CN?102121482A的專利文獻公開了一種噴嘴可調式蒸汽噴射器，包括噴嘴、動力蒸氣室、引射室、混合室、擴壓室、調節錐和調節錐定位螺母；所述動力蒸氣室、引射室、混合室和擴壓室依次沿軸向連接，所述噴嘴橫穿過動力蒸氣室進入引射室；動力蒸氣室外噴嘴端部為法蘭狀，噴嘴通過定位螺栓和定位螺母與動力蒸氣室連接；所述調節錐一端安裝手輪，錐形的一端橫穿過噴嘴法蘭，所述調節錐通過調節錐定位螺母和調節錐定位螺栓與噴嘴法蘭固定在一起。該發明能達到噴射器所設計的最佳引射性能。但是上述噴射器需要人工調節，工作量大，運行維護較為復雜。

發明內容

本發明提供了一種針對現有技術的不足和缺陷，能夠隨冷凝溫度自動調節面積比的噴射器，該噴射器能夠始終保證在最佳尺寸下工作，提高了制冷系統效率。

本發明還提供了一種帶有上述噴射器的噴射式制冷機，該制冷機通過調節片隨冷凝溫度變化，在流體出口的壓力，感溫包壓力，與彈簧共同作用下的形變，引起的調節錐在工作流體噴嘴軸向上的位置變化，改變工作流體噴嘴的流通面積；改變噴射器面積比，使噴射器在最佳尺寸下工作，提高制冷系統效率。

一種隨冷凝溫度自動調節面積比的噴射器，包括帶有工作流體入口、引射流體入口和流體出口的噴射器腔體，所述噴射器腔體包括蒸汽室和擴壓室，蒸汽室出氣口處設有工作流體噴嘴，該工作流體噴嘴內設有同軸設置的調節錐；

所述擴壓室出口處設有調解室；所述調解室內設有將其分為主動室和從動室兩個獨立空間的調節片；所述流體出口設置在所述從動室側壁上；

還包括內腔與所述主動室連通的感溫包，該感溫包用于感應流體出口流體冷凝后的溫度，同時轉換為壓力信號輸出；

所述調節片根據感溫包的壓力信號，實時調整調節錐沿軸向移動，實現對工作流體噴嘴流通面積的調整。

上述的感溫包內充注低沸點工質，低沸點工質在感溫包內為兩相平衡狀態，感溫包內的壓力為低沸點工質在對應溫度下的飽和壓力；由工作流體入口及引射流體入口進入噴射器的工質均為高沸點工質，流體出口的壓力為高沸點工質在對應溫度下的飽和壓力；調節錐的一端與膜片相連，另一端為直徑逐漸變大的椎體，隨著調節錐沿軸向伸入工作流體噴嘴，工作流體噴嘴的流通面積變大；

上述的一種隨冷凝溫度自動調節的噴射式制冷機的工作過程為：當感溫包內的溫度升高，感溫包內的壓力隨之升高，膜片發生形變并拉伸彈簧，調節錐沿軸向移出工作流體噴嘴，工作流體噴嘴流通面積增大，噴射器面積比減小，噴射器可達到的冷凝壓力變大；當感溫包內的溫度降低，感溫包內的壓力隨之下降，膜片形變并拉伸彈簧的力減少，調節錐沿軸向伸入工作流體噴嘴，工作流體噴嘴流通面積減小，噴射器面積比增大，噴射器引射系數變大，系統效率提升；