[发明专利]一种两相喷射器增效自复叠制冷循环系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种两相喷射器增效自复叠制冷循环系统及控制方法，该系统压缩机出口与冷凝器入口相连；冷凝器出口经过回热器后与喷射器主流入口相连；喷射器出口与复叠换热器、电子膨胀阀、蒸发器依次相连；蒸发器出口与气液分离器入口相连；气液分离器出口分两路，一路饱和气态制冷剂出口与喷射器二次流入口相连，另一路饱和液态制冷剂出口依次与复叠换热器、回热器、压缩机吸气口相连；循环中设置控制器，控制器输入端与蒸发器出口处的温度测点和压力测点相连，输出端与电子膨胀阀的调节机构相连。该循环提升了压缩机吸气压力，减小了其耗功，同时增大了蒸发器制冷剂流量，增大了系统制冷量，显著改善系统性能，控制方法有利于系统的稳定运行。

技术领域

本发明属于制冷与低温技术领域，具体涉及一种应用于低温冰箱或冷柜的两相喷射器增效自复叠制冷循环系统及其控制方法。

背景技术

随着科技的持续进步以及人们生活质量的普遍提高，生物医疗行业、化工行业、科研机构、食品冷链等领域对-40℃～-90℃低温环境的需求越来越大。实现-40℃～-90℃低温环境的制冷技术包括：多级压缩制冷、复叠压缩制冷、自复叠压缩制冷、混合工质节流制冷等。其中，常规自复叠压缩制冷循环系统采用非共沸混合工质，在冷凝器出口配置气液分离器，并通过单台压缩机在不同组分的制冷剂之间实现复叠，从而达到制取低温的目的，具有结构紧凑、成本相对较低、工作温区大的优点。然而，常规自复叠压缩制冷系统的工作温差大，采用毛细管或膨胀阀节流会产生较大的节流损失，因此常规自复叠压缩制冷循环系统的性能系数较低。喷射器结构简单，无运动部件，现已存在相关技术将喷射器用于各式蒸气压缩制冷系统中代替毛细管或膨胀阀来回收部分膨胀功，提升压缩机吸气压力，从而提升整个系统的性能系数。然而，针对自复叠压缩制冷引入喷射器的相关技术不足，现有的喷射器增效自复叠压缩制冷循环形式比较单一，且其喷射器回收节流过程的膨胀功还不够充分，提升系统能效的能力还比较有限。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供一种用于低温冰箱或冷柜的两相喷射器增效自复叠制冷循环系统，该新循环配置形式不同于常规的自复叠压缩制冷循环，在该循环中引入两相混合制冷剂驱动的喷射器实现膨胀功回收作用；同时气液分离器布置于蒸发器出口，蒸发器出口制冷剂为两相态，基于非共沸混合制冷剂的温度滑移特性，在同样的蒸发温度下新循环的蒸发压力高于常规循环，降低了压缩机压比，从而减小了压缩机耗功；此外，循环中的喷射器利用富含高沸点组分的制冷剂去引射气液分离器分离出的富含低沸点组分的制冷剂，一方面降低了膨胀阀入口压力，减小了节流过程的节流损失，另一方面增大了流经蒸发器的制冷剂流量，从而增大了系统制冷量；因此本发明提出的新型两相喷射器增效自复叠制冷循环能够进一步有效改善系统性能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种两相喷射器增效自复叠制冷循环系统，包括压缩机101、冷凝器102、回热器103、喷射器104、复叠换热器105、电子膨胀阀106、蒸发器107和气液分离器108；所述压缩机101的出口与冷凝器102的入口相连；冷凝器102的出口与回热器103的热流侧入口相连；回热器103的热流侧出口与喷射器104的主流入口相连；喷射器104的出口与复叠换热器105的热流侧入口相连，复叠换热器105的热流侧出口与电子膨胀阀106入口相连，电子膨胀阀106出口与蒸发器107入口相连，蒸发器107出口与气液分离器108入口相连；气液分离器108出口分两路，一路饱和气态制冷剂出口与喷射器104的二次流入口相连，另一路饱和液态制冷剂出口与复叠换热器105的冷流侧入口相连，复叠换热器105的冷流侧出口与回热器103的冷流侧入口相连；回热器103的冷流侧出口与压缩机101吸气口相连，形成整个制冷循环系统；所述蒸发器107出口与气液分离器108入口之间设置温度测点和压力测点；所述制冷循环系统中设置控制器109，控制器109的输入端与温度测点的温度传感器和压力测点的压力传感器相连，输出端与电子膨胀阀106的调节机构相连，控制器109利用接收到的温度信号与压力信号得到蒸发器107出口的干度值，根据干度值对电子膨胀阀106的开度进行调节。