專利名稱：一種開式壓縮制冷裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種開式壓縮制冷裝置，該裝置適用于空調與通風。
目前，空調、通風用的制冷裝置多采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)。這種制冷裝置由蒸汽壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器及連接管路組成，其制冷工質是弗里昂或氨。弗里昂對大氣臭氧層有破壞作用，氨有刺激性異味，易爆炸。因此，尋找一個性能良好且無污染的制冷劑替代物已成為當代一大課題?；仡櫄v史，很早以前人們曾研究過以空氣為工質的壓縮制冷循環(huán)，其形式的制冷裝置由一個用于壓縮工質的壓縮機，一個用于冷卻工質的熱交換器，和一個用于膨脹工質且回收功的膨脹機三大主要部件組成。帶回熱裝置的開式制冷裝置是在上述制冷裝置基礎上加了一個回熱熱交換器?，F(xiàn)有制冷裝置中的壓縮機和膨脹機一般都采用活塞式或變容式的。70年代，有人曾在此基礎上做了點改進，即采用空氣和水的混合物作為制冷工質，壓縮機和膨脹機采用做為一體的變容式壓縮-膨脹器。其性能雖然稍有改善，但還是沒有克服其本身的兩大根本缺點單位體積壓縮機制冷量小和性能系數低。其原因一是空氣比容大，需要的壓縮設備大，二是壓縮機和膨脹機的效率低。因此，很少被采用。
本發(fā)明的目的是要提供一種開式空調、通風用制冷裝置，以解決現(xiàn)有技術之不足。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的利用現(xiàn)有的軸流透平壓氣機和軸流透平渦輪分別作為有、無回熱裝置的兩種開式壓縮制冷裝置的壓縮機和膨脹機，同時采用空氣-水蒸汽做為制冷工質。這樣，就形成了一個由軸流透平壓氣機，熱交換器以及軸流透平渦輪三大主要部件組成的形式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置和一個由軸流透平壓氣機，熱交換器，回熱熱交換器以及軸流透平渦輪四大主要部件組成的帶回熱裝置的開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置。開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置是這樣工作的利用軸流透平壓氣機對帶有細小水霧的濕空氣進行壓縮，爾后用冷水對獲得的高溫高壓濕空氣流進行冷卻，使部分水蒸汽凝結成水，再將得到的高壓濕空氣送入軸流透平渦輪中進行膨脹并回收部分功，使其變?yōu)榈蜏仫柡涂諝?，得到的低溫濕空氣經除水后就可以供空調或通風使用。
帶回熱裝置的開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置，只是在軸流空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置基礎上，在熱交換器與軸流透平渦輪之間加一回熱熱交換器。利用這個回熱熱交換器對已經在前面熱交換器中冷卻過的濕空氣進一步冷卻，使更多的水蒸汽凝結成水，再進入軸流透平渦輪中進行膨脹并回收部分功，使其變?yōu)榈蜏仫柡涂諝?。得到的低溫濕空氣經除水后，進入回熱熱交換器冷氣流通道進口，經吸熱后，在回熱熱交換器冷氣流通道出口則獲得溫度不高、含濕量較低的濕空氣，該濕空氣就可以供空調或通風使用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于該制冷裝置以空氣和水的混合物為制冷工質，以現(xiàn)有的軸流透平機械為基礎。因為軸流透平機械有效率高、流量大的特點，故該制冷方法和裝置具有無毒、無污染、不燃燒、體積小、制冷量大、制冷系數高、成本低等特點。本發(fā)明特別適用于濕熱地區(qū)的大中型空調、通風。


圖1是開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置的工作原理圖。
圖2是帶回熱裝置的開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置的工作原理圖。
圖3是一種開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置的結構示意圖。
圖4是一種帶回熱裝置的開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置的結構示意圖。
其中1.霧化室 5.傳動軸2.軸流透平壓氣機 6.軸流透平渦輪3.引氣管 7.除水室4.熱交換器 8.回熱熱交換器下面結合附圖，詳細說明本發(fā)明目的實現(xiàn)的具體過程。
參照圖3，該開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置以空氣和水的混合物為制冷工質。軸流透平壓氣機(2)的轉子和軸流透平渦輪(6)的轉子通過傳動軸(5)連接，由高轉速動力源驅動，其間有一熱交換器(4)，軸流透平壓氣機(2)進口前也可以連接一霧化室(1)，軸流透平渦輪(6)后也可以連接一除水室(7)，以上各主要部件的氣流通道的進、出口之間依次首尾彼此相連接，根據需要兩主要部件之間也可以加一引氣管，構成以軸流透平壓氣機(2)、熱交換器(4)和軸流透平渦輪(6)為主要部件的開式空氣-水蒸汽壓縮制冷循環(huán)裝置。圖3中有引氣管(3a)、引氣管(3b)和引氣管(3c)以及霧化室(1)和除水室(7)。軸流透平壓氣機(2)增壓比小于2.5，軸流透平渦輪(6)前工質溫度的最佳取值與軸流透平壓氣機(2)增壓比取值有關。熱交換器(4)可以選噴淋式、表面式或熱管式的。工作時，高轉速動力源驅動軸流透平壓氣機(2)和軸流透平渦輪(6)的轉子轉動。處理過的清潔空氣被吸入霧化室(1)中，冷卻成為帶有細小水霧的濕空氣，爾后進入軸流透平壓氣機(2)，經壓縮產生高溫高壓的濕空氣流，然后通過引氣管(3a)降低濕空氣流的速度，送入熱交換器(4)中被冷水冷卻，經冷卻后部分水蒸汽凝結成水，得到的冷卻過的高壓濕空氣，再通過引氣管(3b)進入軸流透平渦輪(6)中進行膨脹，即可獲得低溫飽和空氣。得到的低溫濕空氣經除水后就可以供空調或通風使用。如果選用增壓比為1.6、效率為0.88的軸流透平壓氣機(2)和效率為0.88的軸流透平渦輪(6)，當大氣濕球溫度為25℃時，在軸流透平壓氣機(2)出口可得到約55℃的高壓濕空氣流，當軸流透平渦輪(6)前工質被冷卻為31℃時，經軸流透平渦輪(6)膨脹后即可獲得約0℃的濕空氣。
參照圖4，該帶回熱裝置的開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置以空氣和水的混合物為制冷工質。軸流透平壓氣機(2)的轉子和軸流透平渦輪(6)的轉子通過傳動軸(5)連接，由高轉速動力源驅動。其間上游有一熱交換器(4)，下游有一個回熱熱交換器(8)。軸流透平壓氣機(2)進口前也可以連接一霧化室(1)，軸流透平渦輪(6)后也可以連接一除水室(7)，回熱熱交換器(8)冷氣流通道進口與除水室(7)的出口相連接，以上各主要部件的氣流通道的進、出口之間依次首尾彼此相連接，根據需要兩主要部件之間也可以加一引氣管，構成以軸流透平壓氣機(2)、熱交換器(4)、回熱熱交換器(8)和軸流透平渦輪(6)為主要部件的帶回熱裝置的開式空氣-水蒸汽壓縮制冷裝置。圖4中有引氣管(3a)、引氣管(3b)、引氣管(3c)和引氣管(3d)以及霧化室(1)和除水室(7)。軸流透平壓氣機(2)增壓比小于2.5，軸流透平渦輪(6)前工質溫度的最佳取值與軸流透平壓氣機(2)的增壓比取值有關。熱交換器(4)可以選噴淋式、表面式或熱管式的，回熱熱交換器(8)可以選熱管式或表面式的。工作時，高轉速動力源驅動軸流透平壓氣機(2)和軸流透平渦輪(6)的轉子轉動。處理過的清潔空氣會被吸入霧化室(1)中，冷卻成為帶有細小水霧的濕空氣，爾后進入軸流透平壓氣機(2)，經壓縮產生高溫高壓的濕空氣流，然后通過引氣管(3a)降低濕空氣流的速度，送入熱交換器(4)中被冷水冷卻，接著再送入回熱熱交換器(8)被除水室(7)除水后的冷氣流冷卻，經冷卻后部分水蒸汽凝結，得到高壓的濕空氣，該空氣通過引氣管(3b)進入軸流透平渦輪(6)中進行膨脹，即可獲得低溫飽和空氣。得到的濕空氣經除水室(7)除水后，經引氣管(3d)進入回熱熱交換器(8)冷氣流通道進口，在其冷氣流通道出口就可獲得溫度不高且含濕量較小的濕空氣，該濕空氣即可供空調或通風使用。如果選用增壓比為1.6、效率為0.88的軸流透平壓氣機(2)和效率為0.88的軸流透平渦輪(6)，當大氣濕球溫度為25℃時，在軸流透平壓氣機(2)出口可得到約55℃的高壓濕空氣流，當熱交換器(4)出口工質溫度約為34℃且回熱熱交換器出口的工質被冷卻為約31℃時，經軸流透平渦輪(6)膨脹后可得到約0℃的濕空氣，在回熱熱交換器(8)冷氣流通道出口則獲得約6℃的低溫濕空氣，該濕空氣含濕量較小即可供空調、通風用。
權利要求
1.一種空調、通風用開式壓縮制冷裝置，以空氣和水的混合物為工質，由壓縮機，熱交換器(4)和膨脹機三大主要部件組成，其特征是所論的壓縮機是軸流透平壓氣機(2)，所論的膨脹機是軸流透平渦輪(6)。
2.根據權利要求1所述的制冷裝置，其特征是亦可在熱交換器(4)和軸流透平渦輪(6)之間加一回熱熱交換器(8)。
3.根據權利要求1和2所述的制冷裝置，其特征是軸流透平壓氣機(2)的轉子和軸流透平渦輪(6)的轉子通過傳動軸(5)連接，由高轉速動力源驅動。
4.根據權利要求1和2所述的制冷裝置，其特征是軸流透平壓氣機(2)的增壓比小于2.5。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種開式壓縮制冷裝置。該制冷裝置以空氣和水的混合物為工質，利用軸流透平壓氣機對帶有細小水霧的濕空氣進行壓縮，爾后用冷水對獲得的高溫高壓濕空氣流進行冷卻，使部分水蒸汽凝結成水，然后送入軸流透平蝸輪中膨脹，即可獲得低溫飽和空氣流。該裝置也可以做成回熱式的。該裝置具有無污染、體積小、制冷量大、制冷系數高等優(yōu)點，特別適用于濕熱地區(qū)的大中型空調、通風。
文檔編號F25B1/00GK1081757SQ9210920
公開日1994年2月9日 申請日期1992年7月31日 優(yōu)先權日1992年7月31日
發(fā)明者侯少波, 李華聰 申請人:李華聰