[发明专利]喷射器及制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

要求于2011年5月23日提交的、并且题目为“喷射器及制造方法”的美国专利申请No.61／489,035的益处，其公开内容通过引用全文结合到本文中，就如在本文详细阐述一样。

背景技术

本发明涉及制冷。更具体地，本发明涉及喷射器制冷系统。

在US1836318和US3277660中发现了用于喷射器制冷系统的早期提议。图1示出了喷射器制冷系统20的一个基础示例。该系统包括具有入口(吸入端口)24和出口(排出端口)26的压缩机22。压缩机和其它系统组件沿着制冷剂回路或流路27设置，并通过各种管道(管线)连接。排出管线28从出口26延伸到热交换器(在系统操作的正常模式下的排热热交换器(例如，冷凝器或气体冷却器))30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(液体或超临界相或两相入口)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。吸入管线56从气体出口54延伸到压缩机吸入端口24。管线28、36、46、56和其之间的组件限定了制冷剂回路27的主环路60。制冷剂回路27的次环路62包括热交换器64(在正常操作模式下为吸热热交换器(例如，蒸发器))。蒸发器64包括沿着次环路62的入口66和出口68。膨胀装置70定位在管线72上，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延伸到喷射器次入口42。

在正常操作模式下，气态制冷剂通过吸入管线56和入口24由压缩机22吸入，并且被压缩并从排出端口26排入到排出管线28中。在排热热交换器中，制冷剂向传热流体(例如，风扇强制的空气或水或其它液体)丢出／排出热量。被冷却的制冷剂通过出口34离开排热热交换器，并通过管线36进入喷射器主入口40。

示例性的喷射器38(图2)由嵌套在外部构件102内的主动(主)喷嘴100组合形成。主入口40是主动喷嘴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，并且然后流入主动喷嘴100的收敛部段104。它随后通过喉部段106和膨胀(发散)部段108流动通过主动喷嘴100的出口(退出口)110。主动喷嘴100使流103加速，并且降低该流的压力。次入口42形成外部构件102的入口。通过主动喷嘴造成主流的压力降低有助于将次流112吸入到外部构件中。外部构件包括具有收敛部段114和细长喉部或混合部段116的混合器。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。主动喷嘴出口110位于收敛部段114内。当流103离开出口110时，它开始与流112混合，并通过提供混合区的混合部段116发生进一步的混合。因此，相应的主流路和次流路从主入口和次入口延伸到出口，在退出口处合并。在操作中，主流103在进入喷射器时通常可以是超临界，并且离开主动喷嘴时通常可以是次临界。次流112在进入次入口端口42时是气态(或气体与较小量液体的混合物)。所产生的合并流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为混合物。在进入分离器时，流120被分离回到流103和流112中。流103作为气体通过如上文所述的压缩机吸入管线。流112作为液体流到膨胀阀70。流112可通过阀70膨胀(例如，膨胀到低质量(具有少量蒸汽的两相))，并进入蒸发器64。在蒸发器64内，制冷剂从传热流体(例如，从风扇强制的空气流或水或其它液体)吸收热量，并作为前述气体从出口68排到管线74。

使用喷射器用于恢复压力／功。从膨胀过程中回收的功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，对于一个给定的期望蒸发器压力，压缩机的压力比(以及因此功耗)可减小。进入蒸发器的制冷剂质量也会降低。因此，单位质量流量的制冷效果可以增加(相对于非喷射器系统)。进入蒸发器的流体的分布得到改善(从而提高蒸发器性能)。由于蒸发器不直接向压缩机供给，因此不需要蒸发器产生过热的制冷剂流出流。因此，使用喷射器循环可允许减少或消除蒸发器的过热区。这可允许蒸发器在两相状态下操作，其提供了更高的传热性能(例如，在给定的容量下，便于蒸发器尺寸的减小)。