[发明专利]喷射器

说明书

相关申请的交叉引用

要求于2010年11月30日提交的并且主题为“喷射器”的美国专利申请No. 61/418,045的权益，该申请的公开内容以引用的方式全文结合到本文，就像该申请在本文被详尽阐述的那样。

技术领域

本发明涉及制冷。更具体地，本发明涉及喷射器制冷系统。

背景技术

用于喷射器制冷系统的早期方案见于US 1836318和US3277660。图1示出了喷射器制冷系统20的一个基本示例。该系统包括压缩机22，该压缩机具有入口（抽吸端口）24和出口（排出端口）26。压缩机和其他系统部件沿制冷剂回路或流路27定位并且经由各种管道（管线）被连接。排出管线28从出口26延伸到热交换器30（在正常系统操作模式中的排热热交换器（例如，冷凝器或气体冷却器））的入口32。管线36从排热热交换器30的出口34延伸到喷射器38的主入口（液体或超临界或两相入口）40。喷射器38还具有次入口（饱和或过热蒸汽或两相入口）42和出口44。管线46从喷射器出口44延伸到分离器48的入口50。分离器具有液体出口52和气体出口54。抽吸管线56从气体出口54延伸到压缩机抽吸端口24。管线28、36、46、56以及其之间的部件限定制冷剂回路27的主环路60。制冷剂回路27的次环路62包括热交换器64（在正常操作模式中，是吸热热交换器（例如，蒸发器））。蒸发器64包括沿次环路62的入口66和出口68，并且膨胀装置70定位在管线72中，该管线72在分离器液体出口52和蒸发器入口66之间延伸。喷射器次入口管线74从蒸发器出口68延伸至喷射器次入口42。

在正常操作模式中，气态制冷剂由压缩机22抽吸通过抽吸管线56和入口24，并且被压缩并从排出端口26被排出到排出管线28中。在排热热交换器中，制冷剂丧失/排出热量至热传递流体（例如，风扇促动的空气或水或其他流体）。被冷却的制冷剂经由出口34离开该排热热交换器，并且经由管线36进入到喷射器主入口40中。

示例性喷射器38（图2）被形成为嵌套在外部构件102内的活动（主）喷嘴100的组合。主入口40是至活动喷嘴100的入口。出口44是外部构件102的出口。主制冷剂流103进入入口40并接着传送到活动喷嘴100的会聚部段104中。该主制冷剂流接着传送通过喉部部段106和膨胀（发散）部段108，从而通过活动喷嘴100的出口110。活动喷嘴100使流103加速，并且使该流的压力降低。次入口42形成外部构件102的入口。由活动喷嘴引起的对主流的压力减少有助于将次流112抽吸到外部构件中。该外部构件包括混合器，该混合器具有会聚部段114以及细长喉部或混合部段116。外部构件还具有位于细长喉部或混合部段116下游的发散部段或扩散器118。活动喷嘴出口110定位在会聚部段114内。当流103离开出口110时，该流103开始与流112混合，而通过提供混合区域的混合部段116来发生进一步的混合。因此，相应主流路和次流路从主入口和次入口延伸到该出口并且在退出口处汇合。在操作中，主流103典型地在进入喷射器时可以是超临界的而在离开活动喷嘴时是亚临界的。次流112在进入次入口端口42时是气态的（或气体与少量液体的混合物）。得到的组合流120是液体/蒸汽混合物并且在扩散器118中减速并恢复压力，同时保持混合物。在进入分离器时，流120被分离回到流103和112。流103作为气体传送通过如上所述的压缩机抽吸管线。流112作为液体传送到膨胀阀70。流112可由阀70膨胀（例如，至低质量（具有少量蒸汽的两相））并且被传送到蒸发器64。在蒸发器64内，制冷剂从热传递流体（例如，从风扇促动的空气流或水或其他流体）吸热，并且作为前述气体从出口68被排出到管线74。

使用喷射器用于恢复压力/功。从膨胀过程恢复的功被用于在气态制冷剂进入压缩机之前压缩该气态制冷剂。因此对于给定期望蒸发器压力来说，压缩机的压力比（且因此功耗）可能减少。进入蒸发器的制冷剂的质量也可能降低。因此，每单位质量流的制冷效果可以增加（相对于无喷射器系统）。进入蒸发器的流体的分布被改善（由此，提高蒸发器性能）。由于蒸发器并不直接馈送压缩机，因此蒸发器并不需要产生过热的制冷剂流出流。因此使用喷射器循环可以允许减少或消除蒸发器的过热区域。这可以允许蒸发器操作在两相状态，该两相状态提供更高的热传递性能（例如，有利于在给定容量下减少蒸发器尺寸）。