[發明專利]采用混合工質的噴射器增效的J-T制冷循環系統及控制方法

有效

• 申請號: 202110026308.3
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112833575B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 魚劍琳;俞夢琪;劉曄;白濤;晏剛;錢蘇昕
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B1/06
• 分類號: F25B1/06;F25B41/20;F25B41/31;F25B49/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種采用混合工質的噴射器增效J?T制冷循環系統及控制方法，該系統包括壓縮機，冷卻器，第一回熱器，可調噴射器，第二回熱器，電子膨脹閥，蒸發器和控制器；該系統通過配置噴射器，利用第一回熱器出口的高壓混合工質作為一次流體，引射來自第二回熱器出口的低壓兩相混合工質，從而提高壓縮機的吸氣壓力，降低功耗；該系統取消了噴射器增效循環中常用的氣液分離器，簡化了制冷系統，避免了噴射器增效系統中常見的回油問題；與采用氣液分離器的系統相比，該系統分別通過第一回熱器和第二回熱器以保證壓縮機吸氣為過熱氣體和電子膨脹閥進口為過冷液體，將降低進入蒸發器的混合工質焓值，有效提高系統制冷量和系統效率。

技術領域

本發明屬于制冷與低溫技術領域，具體涉及一種應用于低溫冷柜(冰箱)的噴射器增效的混合工質節流制冷循環系統及控制方法。

背景技術

隨著醫療技術的發展和工業化水平的提高，人們對于低溫制冷技術的需求越來越大。低溫冷柜(冰箱)是指箱內溫度降低至-80℃及以下的保溫箱，通常用于保存貴重的醫療用品或工業材料。目前，用于獲取-80℃及以下的低溫的制冷方式有：復疊式的壓縮制冷、自復疊式的壓縮制冷和應用焦耳-湯姆遜效應(J-T效應)的混合工質節流制冷等等。采用混合工質的J-T節流制冷具有系統部件少、工作穩定等優點，僅采用單級壓縮就可以實現120-240K溫區。然而，混合工質節流制冷采用膨脹閥作為唯一的節流裝置，存在較大的節流損失，這導致其制冷性能較低。

噴射器具有結構簡單、無運動件，工作可靠等優點，將噴射器應用于蒸汽壓縮制冷系統中可以有效回收節流過程中損失的膨脹功，提高壓縮機的吸氣壓力，從而降低壓縮機功耗。然而，現有的技術多數采用噴射器和氣液分離器的組合，以提高制冷循環的吸氣壓力并保證壓縮機吸氣不帶液。氣液分離器會造成系統復雜，而且冷凍機油容易積攢在氣液分離器的底部，造成壓縮機回油困難。

發明內容

為解決現有技術的上述問題，本發明的目的在于提供一種采用混合工質的噴射器增效的J-T制冷循環系統及控制方法。在傳統混合工質節流制冷系統的基礎上，引入了噴射器和第二個回熱器。該系統并沒有采用噴射器增效循環中常用的氣液分離器，而是在噴射器的出口進行分流，并設置兩個回熱器分別保證壓縮機抽氣不帶液和電子膨脹閥入口的混合工質為過冷液態。因此，該新循環通過配置噴射器，提高了壓縮機吸氣壓力，降低了壓縮機功耗；同時避免了噴射器增效系統中常見的回油問題，而且通過二次回熱，降低了進入蒸發器的混合工質的焓值，從而顯著改善了制冷循環系統的工作性能，為混合工質節流制冷循環在超低溫冷柜的應用上提供一定的推動作用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種采用混合工質的噴射器增效J-T制冷循環系統，包括壓縮機101，冷卻器102，第一回熱器103，可調噴射器104，第二回熱器105，電子膨脹閥106，蒸發器107；所述壓縮機101的排氣出口與冷卻器102的入口相連；冷卻器102的出口與第一回熱器103的熱流側入口相連；第一回熱器103的熱流側出口與可調噴射器104的一次流進口相連；可調噴射器104的出口分為兩路，一路與第二回熱器105的熱流側入口相連；第二回熱器105的熱流側出口經過電子膨脹閥106與蒸發器107的入口相連；蒸發器107的出口與第二回熱器105的冷流側入口相連；第二回熱器105的冷流側出口與可調噴射器104的二次流入口相連；可調噴射器104出口的另一路與第一回熱器103的冷流側入口相連；第一回熱器103的冷流側出口與壓縮機101吸氣進口相連，形成整個制冷循環系統；所述第一回熱器103冷流側出口設置第一溫度測點1和第一壓力測點2；所述第二回熱器105的熱流側出口設置第二溫度測點3和第二壓力測點4；所述制冷循環系統中設置控制器108，所述控制器108的輸入端連接第一溫度測點1、第一壓力測點2、第二溫度測點3和第二壓力測點4，輸出端連接可調噴射器104的驅動機構和電子膨脹閥106的驅動機構；控制器108將接收到的壓力信號轉變為溫度信號，然后分別得到第一回熱器103出口的過熱度和第二回熱器105出口的過冷度，最后將調節信號分別輸出給可調噴射器104和電子膨脹閥106的驅動機構。