[发明专利]一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于制冷技术领域，尤其是涉及一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法。

背景技术

喷射器能够利用高压流体提升低压流体的压力。喷射制冷系统利用喷射器取代传统制冷系统中的机械压缩机，如图1所示，其中1为发生器，2为蒸发器，3为冷凝器，4为喷射器，5为液体泵，6为节流阀。喷射制冷系统利用低品位热能驱动，有利于缓减能源和环境压力。

从冷凝器3出来的一部分液体用作制冷，另一部分液体弥补发生器1产生高温高压所减少的液体。但在冷凝液进入发生器1之前，需经过加压才能顺利进入发生器1。常规喷射制冷系统利用液体循环泵给冷凝液加压以将其输送进发生器1。在常规喷射制冷系统，液体循环泵是唯一的耗电部件，取消其可使得该系统更为理想地应用于电能限制场合。同时，液体循环泵易出故障和维修不便的问题使得系统不稳定性上升。所以有了无泵式喷射制冷系统。

蒸气增压喷射制冷系统利用发生器的高温高压蒸气平衡储液罐中的冷凝液以实现冷凝液增压目的，从而取消了液体循环泵，如图2所示，其中标号7、8、9、10、11和12均表示切换阀，13为喷射器，14为蒸发器，15为节流阀，16为冷凝器，17为储液罐，18为冷却水套管，19为发生器。蒸气增压喷射制冷系统一个运行周期，可分为制冷阶段和增压阶段。在开机前，图中所有的切换阀都处于关闭状态。打开切换阀7、切换阀8和切换阀12，开始制冷阶段。高温高压流体通过切换阀7从发生器19进入喷射器13作为工作流体将从蒸发器14中出来的低温低压流体引射进喷射器13，在喷射器13中两者混合平衡能量，以中温中压的混合流体从喷射器13出口出来，进入冷凝器16。混合流体在冷凝器16中放热冷凝后，一部分经节流阀节流降压在蒸发器14中蒸发提供冷量，另一部分存储在储液罐17中。待储液罐17中冷凝液液位达到一定程度或者发生器19需要的液体不足时，关闭切换阀7和切换阀8，系统结束制冷阶段。加压阶段由加压，回液和冷却三个子过程构成。打开切换阀10，系统进入加压子过程。发生器19产生的高温高压液体进入储液罐17，将储液罐17中的冷凝液升温升压；直至储液罐17中的冷凝液的温度和压强与发生器19中的相同时，打开切换阀11，此时系统由加压阶段的加压子过程进入回液子过程。当储液罐17的布置位置高于发生器19时，储液罐17中的高温高压液体在重力作用下进入发生器19，发生器19中的高温高压蒸气继续进入储液罐17以平衡发生器19和储液罐17的压力；当储液罐17的布置位置不高于发生器19时，在来自发生器19的高温高压蒸气推动下，储液罐17中的高温高压液体进入发生器19。当储液罐17中无液体剩余时，关闭切换阀10和切换阀11，结束回液子过程；打开切换阀9，关闭切换阀12，开始冷却子程序。直至储液罐17的压力降至满足冷凝器冷凝液进入要求(冷凝器向储液罐输液结束后，储液罐的中制冷剂处于温度为冷凝温度的气液两相状态)，关闭切换阀9，蒸气增压喷射制冷系统的一个工作周期完成。该工作周期切换阀的动作，如表格1所示。

表1.蒸气增压喷射器制冷系统(单储液罐)一个周期内切换阀动作

注:标记“√”和“×”分别表示状态“开”和“关”。

发明内容

本发明提供一种无循环泵式蒸压喷射制冷循环系统的流程优化方法以及控制方法，本发明在现有的蒸气增压装置的基础实现上，仅需要调整制冷阶段的时长t₁，即可达到优化系统性能的目的。

一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法，所述无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统中至少包括有一套用于气化制冷剂的发生器以及与发生器相连用于中转回收冷凝剂的储液罐，系统运行包括制冷阶段和增压阶段；所述增压阶段包括依次进行的加压，回液和冷却三个子过程；系统运行时根据制冷阶段的发生温度和冷凝温度预设初始增压比，所述初始增压比为加压子过程开始时，储液罐中制冷剂气体与制冷剂液体的体积比；根据所述预设初始增压比计算并控制制冷阶段的时长，使储液罐在加压子过程开始时具有预设的初始增压比即最佳初始增压比。

初始增压比γ定义为加压子过程刚开始时，储液罐中制冷剂气体与制冷剂液体的体积比。在蒸气增压喷射制冷系统中，在其他参数不变时，存在最佳初始增压比，以使得系统性能COP(制冷能效比)最大，且储液罐在冷却子过程冷却水量最小。预设初始增压比即最佳初始增压比由发生温度、冷凝温度和制冷剂种类决定。

具体可以根据如下公式确定初始增压比：