[发明专利]喷射器

说明书

技术领域

本公开内容涉及制冷。更具体地，本公开内容涉及喷射制冷系统。

背景技术

在US1836318和US3277660中可找到对喷射制冷系统的早期提议。图1示出喷射制冷系统20的一个基本示例。所述系统包括具有进口（吸入口）24和出口（排出口）26的压缩机22。该压缩机及其它系统部件沿着制冷剂回路或流动路径27定位并经由各种管道（管线）连接。排出管线28从换热器（在正常系统操作模式中是排热换热器（例如，冷凝器或气体冷却器））30的出口26延伸到进口32。管线36从排热换热器30的出口34延伸到喷射器38的主（primary）进口（液体或超临界或二相进口）40 。喷射器38还具有次（secondary）进口（饱和或过热蒸气或二相进口）42和出口44。管线46从喷射器出口44延伸到分离器48的进口50。该分离器具有液体出口52和气体出口54。吸入管线56从气体出口54延伸到压缩机吸入口24。管线28、36、46、56、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包括换热器64（在正常操作模式中为吸热换热器（例如，蒸发器））。蒸发器64包括沿着次环路62的进口66和出口68且膨胀装置70定位于在分离器液体出口52与蒸发器进口66之间延伸的管线72中。喷射器次进口管线74从蒸发器出口68延伸到喷射器次进口42。

在正常操作模式下，气态制冷剂通过吸入管线56和进口24被压缩机22吸取且被压缩并从排出口26排放到排出管线28。在排热换热器中，制冷剂向传热流体（例如风扇强制空气或水或其它流体）释放/排出热量。被冷却的制冷剂经由出口34离开排热换热器并经由管线36进入喷射器主进口40。

示例性喷射器38（图2）被形成为嵌套在外构件102内的活动（主）喷嘴100的组合。主进口40是到活动喷嘴100的进口。出口44是外构件102的出口。主制冷剂流103进入进口40并随后进入活动喷嘴100的收敛段104。其随后穿过喉部段106和膨胀（发散）段108通过活动喷嘴100的出口110。活动喷嘴100加速流103并减小该流的压力。次进口42形成外构件102的进口。由活动喷嘴对主流造成的降压帮助将次流112吸入到外构件中。该外构件包括具有收敛段114和细长喉部或混合段116的混合器。该外构件还具有在细长喉部或混合段116下游的发散段或扩散器118。活动喷嘴出口110位于收敛段114内。随着流103离开出口110，其开始与流112混合，通过提供混合区的混合段116发生进一步的混合。在操作中，主流103通常可以在进入喷射器时是超临界的且在离开活动喷嘴时是亚临界的。次流112在进入次进口42时是气态的（或气体与少量液体的混合物）。结果得到的组合流120是液体/蒸气混合物并在保持混合物的同时在发散器118中减速和恢复压力。在进入分离器时，流120被分离回流103和112。流103如上文所讨论的那样作为气体通过压缩机吸入管线。流112作为液体通到膨胀阀70。阀70可以使流112膨胀（例如成为低质量（具有少量蒸气的二相））并将其通到蒸发器64。在蒸发器64内，制冷剂从传热流体（例如从风扇强制气流或水或其它液体）吸收热量并作为上述气体从出口68排出到管线74。

使用喷射器用于恢复压力/功（work）。从膨胀过程恢复的功用来在气态制冷剂进入压缩机之前将其压缩。因此，可以针对给定的期望蒸发器压力而降低压缩机的压力比（并因此降低功耗）。还可以减少进入蒸发器的制冷剂的质量。因此，可以增加每单位质量流的制冷效果（相对于非喷射器系统而言）。进入蒸发器的流体的分布得到改善（从而改善蒸发器性能）。由于蒸发器不直接对压缩机进行馈送，所以蒸发器不需要产生被过热制冷剂流出流。因此，喷射器循环的使用可以允许减小或消除蒸发器的过热区。这可以允许蒸发器在提供较高传热性能的二相状态下操作（例如，促进对于给定容量的蒸发器尺寸的减小）。