[实用新型]旋转热管空调器

说明书

本实用新型属于制冷技术，确切地说是一种带有膨胀机的蒸汽压缩式空调器。

已有的旋转热管空调器（参见：《旋转热管空调器》、专利号CN86100508）包括蒸发段、离心压缩机、冷凝段和毛细管。它主要存在下述一些问题：

1、毛细管的节流损失。

2、冷凝段进气口设计未考虑制冷剂蒸汽的流体动力学特性，损失了制冷剂蒸汽的动能。

3、由于2冷凝段内也未设扩压器。

本实用新型的目的就是提供一种带有膨胀机的旋转热管空调器，以提高制冷系数和经济性。

本实用新型是由蒸发段、单级离心压缩机、冷凝段和回流管四大部份组成的。图1为本实用新型的循环过程示意图。其中1为蒸发段，它兼做膨胀机；2为离心压缩机；3为冷凝段；冷凝段内设扩压器；4为回流管，回流管无节流作用。

在蒸发段内，由回流管流出的高压液态制冷剂流到圆柱（盘、锥）状蒸发段侧壁上，并吸热蒸发为气体，同时在膨胀功作用下克服离心力向转动轴轴心方向移动并作功（关于蒸汽克服离心力作功过程的原理和分析参见《利用旋转热管的能量转换方法及热力机》，专利申请号88100336）。此时如蒸发段内为中空的，制冷剂蒸汽在靠近轴心处将获得很大旋转角速度，此后再进入离心压缩机，这对于压缩机来说相当于“有预旋”压缩；如圆柱（盘）状蒸发段内有离心压缩机式叶片（径向的或曲面状的）那么制冷剂蒸汽在膨胀功作用下由半径较大处（圆柱状蒸发段侧壁）向半径较小处（圆柱状蒸发段出气口）运动过程中将通过叶片对转轴直接输出转距。图2为蒸发段横剖面示意图，其中1a为蒸发段侧壁，5为液态制冷剂，6为叶片（图2中为放射状）；7为转轴。这种有叶片的向心膨胀机相当于向心径流式涡轮机。不管有叶片的还是无叶片的向心膨胀机其原理都是利用了中国发明专利申请《利用旋转热管的能量转换方法及热力机》（申请号：88100336）中所提供的能量转换方法。径流式涡轮显然也可用轴流式涡轮替代。

制冷剂蒸汽在经压缩机压缩后进入冷凝段，因圆锥（盘、柱）状冷凝段半径比离心压缩机叶轮半径小，所以从理论上说，当制冷剂蒸汽从离心压缩机出气口进入到冷凝段进气口过程中，其蒸汽旋转速度会变大，考虑到制冷剂蒸汽这一流体动力学特性，所以在设计冷凝进气口时应以尽量不阻碍旋转蒸汽流运动为准。为了充分利用进入冷凝段的制冷剂蒸汽动能，所以在冷凝段内设有扩压器以进一步提高冷凝段内压强。

离心压缩机和扩压器的设计参见《离心式制冷压缩机》、（上海机械学院叶振邦、西安交通大学常鸿寿编）。旋转气流的流体动力学分析参见《流体力学》（清华大学热能工程系郑洽餘    鲁钟琪主编）。

制冷剂蒸汽在冷凝段内扩压并冷凝成液态后，由回流管流回蒸发段。回流管与通常所说的毛细管不同之处在于：毛细管有节流降压作用，而回流管无节流作用。回流管仅起使液态制冷剂由冷凝段流回蒸发段的作用。回流管可以从离心压缩机内部穿过，也可以从离心压缩机外面绕过，它比毛细管“粗”    “短”一些。

本实用新型是这样实现的：高压液态制冷剂经回流管流入到蒸发段侧壁上后迅速吸热汽化并克服离心力作功，如前所述此膨胀功被回收后又进入单级离心压缩机压缩，压缩后高温高压制冷剂蒸汽进入冷凝段在扩压器作用下进一步扩压并冷凝。冷凝后的液态制冷剂又经回流管流回蒸发段侧壁处，完成一制冷循环。

本实用新型是对已有旋转热管空调器的改进，其突出优点在于：

1、蒸发段兼做膨胀机，有效利用了高压液态制冷剂的膨胀功。

2、冷凝段进气口设计充分考虑了旋转气流的流体力学特性。使制冷剂蒸汽由压缩机进入冷凝段时，阻力降到最小。

3、冷凝段内设扩压器，充分利用了制冷剂蒸汽的动能。

本实用新型的一个具体实施例，由以下附图给出，并结合说明详细描述。

图3是具体结构的纵向剖面图。

图4是具体结构A－A处剖面图。

参照图3，本实用新型的蒸发段1、离心压缩机2、冷凝段3构成一整体刚性转子架在支架9上，在电动机8的驱动下运转。