一種相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)及其工作方法，屬于機械制冷技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，更低溫度的需求越來越高。目前在制取較低溫度的場合，單級蒸汽壓縮式制冷循環(huán)已經(jīng)無法滿足要求，復疊式制冷循環(huán)已被廣泛應用。然而經(jīng)典的復疊制冷系統(tǒng)隨著復疊級數(shù)的增加，又會使系統(tǒng)結構復雜、成本增加。相比于傳統(tǒng)復疊制冷系統(tǒng)，自復疊系統(tǒng)作為一種特殊的復疊系統(tǒng)，具有結構簡單、可靠性高、成本低等優(yōu)點。但是自復疊系統(tǒng)的高溫制冷劑與低溫制冷劑在壓縮前的簡單混合，無法達到充分的低溫增壓效果，從而導致單級壓縮機壓比過大、排氣溫度過高、制冷性能降低等問題。
[0003]采用基于非定常增壓特性的相變波轉子增壓器，其效率高于傳統(tǒng)穩(wěn)定增壓過程的增壓效率。該技術無需活塞或葉片等部件，僅通過產(chǎn)生的運動激波就可高效完成高、低壓流體間的直接能量交換，有效降低壓縮機壓比，提高系統(tǒng)制冷性能。如果將發(fā)明專利CN102606547A、CN102606548A、CN103206801A 及 CN103206800A 所提出的核心設備的增壓機制與自復疊制冷系統(tǒng)進行復迭，就構成本項發(fā)明的主要思想。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)及其工作方法，其目的在于在自復疊制冷循環(huán)裝置中引入相變波轉子增壓器，利用相變波轉子增壓器的特性，完成低溫升、預增壓的目的。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案是:一種相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)，它包括自復疊制冷裝置和增壓裝置，所述自復疊制冷裝置包含冷凝器、高溫節(jié)流閥、不凝氣栗、低溫節(jié)流閥、蒸發(fā)器，它還包括一個自復疊過冷器，所述自復疊過冷器將高溫制冷劑與低溫制冷劑進行熱量交換，并同時排出不凝氣，所述增壓裝置由相變波轉子增壓器和蒸汽壓縮機構成，所述相變波轉子增壓器的中壓蒸汽出口與蒸汽壓縮機的入口連接，蒸汽壓縮機的出口與冷凝器入口連接，冷凝器出口分成兩路:一路與自復疊過冷器的熱端入口相連，自復疊過冷器的熱端出口與低溫節(jié)流閥入口連接，低溫節(jié)流閥的出口與蒸發(fā)器的冷端入口連接，蒸發(fā)器的冷端出口與相變波轉子增壓器的低壓蒸汽入口連接；另一路與高溫節(jié)流閥的入口連接，高溫節(jié)流閥的出口與自復疊過冷器的冷端入口連接，自復疊過冷器的冷端出口與相變波轉子增壓器的驅動蒸汽入口連接；自復疊過冷器的不凝氣出口與不凝氣栗連接;蒸發(fā)器的熱端入口與出口同被冷卻介質管路連接。
[0006]—種相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)的工作方法采用下列步驟:
通入相變波轉子增壓器驅動蒸汽入口的高壓蒸汽經(jīng)過等熵膨脹過程與通入相變波轉子增壓器低壓蒸汽入口的低壓飽和蒸汽經(jīng)過低于等熵壓縮后等壓混合成中壓蒸汽，然后經(jīng)由增壓蒸汽出口排出，并進入蒸汽壓縮機壓縮成高溫高壓過熱蒸汽，經(jīng)冷凝器后以高壓飽和液體形式分為低溫制冷劑與高溫制冷劑兩路;低溫制冷劑經(jīng)自復疊過冷器排出不凝氣并降溫為過冷液體，通過低溫節(jié)流閥降溫降壓至設定溫度，以低溫低壓氣液混合物形式進入蒸發(fā)器，定壓吸熱轉換為低壓飽和蒸汽完成制冷循環(huán)，然后作為相變波轉子增壓器的低壓蒸汽;高溫制冷劑經(jīng)高溫節(jié)流閥降溫降壓后，通入自復疊過冷器吸熱，以高溫高壓蒸汽形式作為相變波轉子增壓器的驅動蒸汽。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
1、相變波轉子增壓器的驅動蒸汽由自復疊系統(tǒng)余熱提供，達到節(jié)能、環(huán)保的目的；
2、相變波轉子增壓器的非定常增壓特性，可有效降低蒸汽壓縮機的壓比，實現(xiàn)低溫升、預增壓效果。
[0008]3、相變波轉子增壓器除具有增壓特性外，還具備優(yōu)秀的帶液操作性能，另外擁有結構尺寸小、轉速低、易于開發(fā)設備等優(yōu)勢。
[0009]4、自復疊過冷器的使用，可以大大簡化自復疊系統(tǒng)的結構，降低成本。
【附圖說明】
[0010]圖1是一種相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)圖。
[0011]圖2是相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)的p-h圖。
[0012]圖中:1、相變波轉子增壓器，2、蒸汽壓縮機，3、冷凝器，4、高溫節(jié)流閥，5、不凝氣栗，6、自復疊過冷器，7、低溫節(jié)流閥，8、蒸發(fā)器;Hf、驅動蒸汽入口，LP、低壓蒸汽入口，MP、增壓蒸汽出口。
【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例和附圖對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0014]實施例1利用混合冷劑的相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)。
[0015]圖1示出了一種混合制冷劑的相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)。圖中混合制冷劑的相變波轉子自復疊制冷系統(tǒng)包括自復疊制冷裝置和增壓裝置。自復疊制冷裝置包含冷凝器3、高溫節(jié)流閥4、不凝氣栗5、低溫節(jié)流閥7、蒸發(fā)器8和自復疊過冷器6，采用自復疊過冷器6將高溫制冷劑與低溫制冷劑進行熱量交換，并同時排出不凝氣。所述增壓裝置由相變波轉子增壓器I和蒸汽壓縮機2構成。所述相變波轉子增壓器I的中壓蒸汽出口 Mp與蒸汽壓縮機2的入口連接，蒸汽壓縮機2的出口與冷凝器3入口連接，冷凝器3出口分成兩路，一路與自復疊過冷器6的熱端入口相連，自復疊過冷器6的熱端出口與低溫節(jié)流閥7入口連接，低溫節(jié)流閥7的出口與蒸發(fā)器8的冷端入口連接，蒸發(fā)器8的冷端出口與相變波轉子增壓器I的低壓蒸汽入口Lp連接;另一路與高溫節(jié)流閥4的入口連接，高溫節(jié)流閥4的出口與自復疊過冷器6的冷端入口連接，自復疊過冷器6的冷端出口與相變波轉子增壓器I的驅動蒸汽入口Hp連接；自復疊過冷器6的不凝氣出口與不凝氣栗5連接;蒸發(fā)器8的熱端入口與出口同被冷卻介質管路連接。
[0016]通入相變波轉子增壓器I驅動蒸汽入口Hp的高壓蒸汽經(jīng)過等熵膨脹過程與通入相變波轉子增壓器I低壓蒸汽入口 Lp的低壓飽和蒸汽經(jīng)過低于等熵壓縮后等壓混合成中