[发明专利]一种非能动式有机物工质喷射制冷方法

说明书

技术领域

本发明涉及制冷工程技术领域的喷射制冷方法，尤其是涉及一种非能动式有机物工质喷射制冷方法。

背景技术

低温热源通常指温度在200℃以下的热源，其种类丰富，总量巨大，主要包括太阳能、地热能及工业余热等。据统计，我国有三分之二的国土年太阳辐射总量大于每平米5000MJ，全国可采地热资源量约为33亿吨标准煤。由于低温热能具有种类多、分布广、品质低等特点，因而难以通过常规的能量转化设备进行回收，导致绝大多数此类能源被白白排放至环境之中，造成极大的浪费及环境污染。因此，探索合理利用此类能源的技术成为目前能源技术领域的一个研究热点。有机物工质发电及喷射式制冷系统采用有机物工质，选择范围广，针对性强，且在热源温度低于270℃时较水蒸气相比有更高的能源利用效率，因此被认为是最具潜力的低温热能利用技术之一。

喷射式制冷系统早在20世纪初就已经出现并得到了一定的应用，但由于其自身效率较低，且体积庞大等原因，逐渐被结构紧凑、效率更高的压缩式制冷系统所取代。然而近些年，喷射式制冷系统由于不包含活动部件而具有结构简单，性能可靠，维护方便等优点，且其采用的制冷剂工作参数较为适合于太阳能、地热能及工业余热等低温余热的利用，因而重新成为了该领域的一个研究重点，得到了人们的广泛关注。

经过对现有技术文献检索，Huang B.J.等在《太阳能》杂志1998年第64卷223-226页上发表了一篇题为“采用R141b的太阳能喷射式制冷系统”的文章，(B.J.Huang，J.M.Chang.“A solar ejector cooling system using refrigerant R141b.”Solar Energy，1998(64)：223-226.)文中提出了一种新的喷射制冷系统方案，该方案采用了带有回热装置的高性能喷射制冷系统，该系统能够更为合理的利用太阳能。文中对之前研究人员提出的喷射器一维数学模型进行了改进，并对系统的喷射制冷性能进行了计算，得到了良好的制冷效果。Zheng Bin等在《太阳能》杂志2010年第84卷784-791页上发表了一篇题为“低温热源发电及喷射制冷复合循环”的文章，(Zheng Bin，Y.W.Weng.“A combined power and ejector refrigeration cycle for low temperature heat sources.”Solar Energy，2010(84)：784-791.)该复合循环将膨胀机与喷射器串联，在能量梯级利用的原则上更为合理的利用低温余热资源，并利用工质汽化潜热进行制冷，提高冷电联供系统的性能。目前，与之类似的低温热源喷射式制冷系统得到了广泛的研究，研究的重点主要集中在喷射器的数学模拟和优化，以及喷射性能实验等方面。

传统的制冷方法是在外部动力作用下才能工作，需要工质泵加压，而工质泵本身要消耗大量的电能，此外控制过程也需要外部提供电力，导致系统总体效率降低，建设和维护成本增加。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种非能动式有机物工质喷射制冷方法，采用以下步骤：

(1)判断蒸发器内低压力，第一自力式压控阀、第二自力式压控阀关闭，第三自力式压控阀打开，储液罐中的液体有机物工质在重力的作用下流入蒸发器，液位平衡后关闭第三自力式压控阀、第二自力式压控阀将液体工质密闭在蒸发器中；

(2)在蒸发器中液体工质受热蒸发，工质温度和压力不断增加，达到101℃和2MPa时第一自力式压控阀打开，喷射器工作；

(3)液体工质经喷射器进入冷凝器中冷凝为液态后，分为两路，一路流入储液罐，另一路进入制冷蒸发器进行制冷循环，通过引射效应，产生12℃的冷媒水；

(4)在工作过程中，蒸发器中的液体工质不断加热蒸发，直到完全蒸发，压力下降到第一自力式压控阀的设定压力，压控阀组工作，储液罐工质流入蒸发器；

(5)注液体入工质过程结束后，第三自力式压控阀及第二自力式压控阀关闭，将液体工质再次密闭于蒸发器中，然后重复上述步骤即可。

所述的喷射器包括喷嘴、引射流体入口、接受室、混合腔体和扩压腔体，所述的喷嘴和引射流体入口均在接受室内，接受室、混合腔体、扩压腔体依次相联。

所述的储液罐比蒸发器的相对位置高100-1000mm，利用重力传输液体工质。

该方法利用重力传输液体工质，利用自力式压控阀和温控阀控制整个喷射制冷过程。