[其他]用于噴射型制冷系統的互不混溶配對推進劑和制泠劑

無效

• 申請號: 88102403
• 申請日: 1988-04-25
• 公開（公告）號: CN88102403A
• 公開（公告）日: 1988-12-28
• 發明（設計）人: 卡爾文·多德·麥克拉肯
• 申請（專利權）人: 卡爾麥克制造公司
• 主分類號: F25B15/02
• 分類號: F25B15/02;F25D3/10;F25D5/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳增勇,葉凱東

人們早已了解，噴射型制冷系統利用單一流體作為高速推進劑或動氣流，并且由該推進劑攜入并加速、慢運動的二次制冷劑氣流（secondary????refrigerant????gas????stream）。（本文所用術語“制冷系統”意指;以冷卻或制冷模式，而且還作為熱泵以加熱模式起作用的系統。）繼之將所述混合物產生的動能用于自壓縮，形成高壓，從而起到壓縮機的作用。C.T.Hsu在美國能源部奧克里奇（Oak????Rige）國家實驗室1984年7月出版的題為（Investigation????of????An????Ejector????Heat????Pump????By????Analytical????Methods）的文章中對這種單一流體系統作了充分的描述。

該論文引證的早期文獻，即“Performance????of????Ejectors????As????a????Function????of????The????Molecular????Weights????of????Vapours”（Work????and????Haedrich，Industrial????and????Engineering????Chemistry????April????1939，pages????464????to????477）提出用兩種彼此分開的流體作為推進劑和制冷劑，并提到把推進劑從制冷劑中分離出來以便通過它們各自的環路再循環的問題。盡管它指出利用不混溶流體（第476頁）比重分離法可能實現分離，但是它沒有公開有可能適用于此目的任何具體的不混溶流體。

本發明的主要目的是，通過選擇具體的不混溶推進劑和制冷劑流體來使噴射型制冷系統的性能系數（COP）達到最大。具體地講本發明涉及各種不混溶流體對，該流體對不僅在汽化熱方面有很大差異，而且所選出的流體對應盡量避免由于冷凝器中蒸汽壓相加而造成的副作用。在所述冷凝器中兩種不混溶流體的蒸汽壓力相加在一起，使它在典型高壓下發生冷凝的機制失效。

本發明的改進在于：在一個噴射型蒸汽壓縮制冷系統中，使推進劑流體在它自己的環路中從泵流向汽化器，而使制冷劑流體在它自己的環路中從膨脹裝置流向蒸發器，這兩種流體隨后在噴射器、接著是冷凝器，再就是分離器處的共用環路中結合，所述流體由該分離器又返流回各自的環路。所述改進包括一種推進劑流體，它不和制冷劑流體混溶，它是一種包含至少五個碳原子和至少十個氟原子的全氟化碳，其傾點低于大約華氏50度（10℃）。該推進劑用于與制冷劑流體配對，該制冷劑流體的分子量小于大約80，汽化熱大于大約每磅150英熱量單位（每千克350千焦耳），其常壓沸點最好在華氏大約20至大約200度（11至111℃）之間，低于所述推進劑流體的常壓沸點。所述制冷劑最好是從水，含有碳、氫和氧的有機化合物，含有碳、氫和氮的有機化合物，以及含有碳、氫和硫的有機化合物流體中選擇，但至少要選擇一種流體。

所述全氟化碳推進劑流體的最佳選擇來自由全氟烷烴、全氟叔胺（perfluorotertiary????amines）和全氟乙醚組成的一類化合物。該推進劑要和一種制冷劑流體配對，這種制冷劑流體最好選自由甲醇、乙醇、甲酸甲酯、乙醛、正丙醇、異丙醇、丙酮和水組成的那類化合物。

本發明的改進措施適用于各種噴射型系統，無論是按冷卻模式使用，或是作為熱泵使用均可。無論哪一種方式其性能系數（COPs）都意想不到地高于任何先前用吸收方法、干燥劑或其他熱驅動循環所獲得的系數。本發明的各系統簡單、可靠，除了一臺泵外，沒有活動部分。

本文所附簡圖是使用本發明的不混溶推進劑和制冷劑流體，按冷卻模式工作的一種噴射型制冷系統的流程圖。

參照所述附圖，推進劑流體在其環路中作為液體從泵10流到熱交換器11加熱壁11A，在此，由下述熱源排出的熱量將其預熱。然后該推進劑液體進入并在汽化器12中汽化，該汽化器由煤氣或其他燃料或工業或發動機廢熱啟動。從汽化器12出來的推進劑氣體的溫度大大高于從泵10出來的推進劑液體的溫度，但其壓力基本沒變。

所述推進劑氣體從汽化器12以很高的速率穿過噴射器14的噴嘴13，由此形成很強的負壓，這樣從吸入孔15攜入了致冷劑氣體。

所述制冷劑流體開始在其自己的環路中，在熱交換器16的冷卻壁16A中被激冷為液體，接著該冷卻劑液體進入膨脹裝置17，然后是蒸發器18，從蒸發器18出來，它便形成為低致冷溫度下的甚低壓氣體。隨后在熱交換器16的加熱壁16B將激冷的制冷劑氣體加熱，然后流向噴射器14的吸入孔15。