[發明專利]一種相變波轉子自復疊制冷系統及其工作方法

在審

• 申請號: 201510984077.1
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN105509359A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 代玉強;陶盛洋;胡大鵬;鄒久朋;朱徹;劉航;趙頂;張斯亮
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F25B41/00
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種相變波轉子自復疊制冷系統及其工作方法，屬于機械制冷技術領 域。

背景技術

隨著國民經濟的高速發展，更低溫度的需求越來越高。目前在制取較低溫度的場 合，單級蒸汽壓縮式制冷循環已經無法滿足要求，復疊式制冷循環已被廣泛應用。然而經典 的復疊制冷系統隨著復疊級數的增加，又會使系統結構復雜、成本增加。相比于傳統復疊制 冷系統，自復疊系統作為一種特殊的復疊系統，具有結構簡單、可靠性高、成本低等優點。但 是自復疊系統的高溫制冷劑與低溫制冷劑在壓縮前的簡單混合，無法達到充分的低溫增壓 效果，從而導致單級壓縮機壓比過大、排氣溫度過高、制冷性能降低等問題。

采用基于非定常增壓特性的相變波轉子增壓器，其效率高于傳統穩定增壓過程的 增壓效率。該技術無需活塞或葉片等部件，僅通過產生的運動激波就可高效完成高、低壓流 體間的直接能量交換，有效降低壓縮機壓比，提高系統制冷性能。如果將發明專利 CN102606547A、CN102606548A、CN103206801A及CN103206800A所提出的核心設備的增壓機 制與自復疊制冷系統進行復迭，就構成本項發明的主要思想。

發明內容

為了克服現有技術中存在的問題，本發明提供一種相變波轉子自復疊制冷系統及 其工作方法，其目的在于在自復疊制冷循環裝置中引入相變波轉子增壓器，利用相變波轉 子增壓器的特性，完成低溫升、預增壓的目的。

本發明采用的技術方案是：一種相變波轉子自復疊制冷系統，它包括自復疊制冷 裝置和增壓裝置，所述自復疊制冷裝置包含冷凝器、高溫節流閥、不凝氣泵、低溫節流閥、蒸 發器，它還包括一個自復疊過冷器，所述自復疊過冷器將高溫制冷劑與低溫制冷劑進行熱 量交換，并同時排出不凝氣，所述增壓裝置由相變波轉子增壓器和蒸汽壓縮機構成，所述相 變波轉子增壓器的中壓蒸汽出口與蒸汽壓縮機的入口連接，蒸汽壓縮機的出口與冷凝器入 口連接，冷凝器出口分成兩路：一路與自復疊過冷器的熱端入口相連，自復疊過冷器的熱端 出口與低溫節流閥入口連接，低溫節流閥的出口與蒸發器的冷端入口連接，蒸發器的冷端 出口與相變波轉子增壓器的低壓蒸汽入口連接；另一路與高溫節流閥的入口連接，高溫節 流閥的出口與自復疊過冷器的冷端入口連接，自復疊過冷器的冷端出口與相變波轉子增壓 器的驅動蒸汽入口連接；自復疊過冷器的不凝氣出口與不凝氣泵連接；蒸發器的熱端入口 與出口同被冷卻介質管路連接。

一種相變波轉子自復疊制冷系統的工作方法采用下列步驟：

通入相變波轉子增壓器驅動蒸汽入口的高壓蒸汽經過等熵膨脹過程與通入相變波轉 子增壓器低壓蒸汽入口的低壓飽和蒸汽經過低于等熵壓縮后等壓混合成中壓蒸汽，然后經 由增壓蒸汽出口排出，并進入蒸汽壓縮機壓縮成高溫高壓過熱蒸汽，經冷凝器后以高壓飽 和液體形式分為低溫制冷劑與高溫制冷劑兩路；低溫制冷劑經自復疊過冷器排出不凝氣并 降溫為過冷液體，通過低溫節流閥降溫降壓至設定溫度，以低溫低壓氣液混合物形式進入 蒸發器，定壓吸熱轉換為低壓飽和蒸汽完成制冷循環，然后作為相變波轉子增壓器的低壓 蒸汽；高溫制冷劑經高溫節流閥降溫降壓后，通入自復疊過冷器吸熱，以高溫高壓蒸汽形式 作為相變波轉子增壓器的驅動蒸汽。

本發明的有益效果是：

1、相變波轉子增壓器的驅動蒸汽由自復疊系統余熱提供，達到節能、環保的目的；

2、相變波轉子增壓器的非定常增壓特性，可有效降低蒸汽壓縮機的壓比，實現低溫升、 預增壓效果。

3、相變波轉子增壓器除具有增壓特性外，還具備優秀的帶液操作性能，另外擁有 結構尺寸小、轉速低、易于開發設備等優勢。

4、自復疊過冷器的使用，可以大大簡化自復疊系統的結構，降低成本。

附圖說明

圖1是一種相變波轉子自復疊制冷系統圖。

圖2是相變波轉子自復疊制冷系統的p-h圖。

圖中：1、相變波轉子增壓器，2、蒸汽壓縮機，3、冷凝器，4、高溫節流閥，5、不凝氣 泵，6、自復疊過冷器，7、低溫節流閥，8、蒸發器；H_P、驅動蒸汽入口，L_P、低壓蒸汽入口，M_P、增 壓蒸汽出口。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明進一步詳細說明。