[发明专利]一种热声压缩机驱动的超音速制冷系统

说明书

本发明涉及制冷技术领域，公开了一种热声压缩机驱动的超音速制冷系统，包括制冷单元，制冷单元包括相连的热声压缩机和超音速旋流分离器，还包括蒸发器，超音速旋流分离器的末端设有扩压器，蒸发器串联设于超音速旋流分离器的扩压器的入口处。本发明提供的一种热声压缩机驱动的超音速制冷系统，设置基于超音速制冷效应的超音速旋流分离器作为膨胀降温元件，较传统的节流装置如节流阀、膨胀机等，具有效率高、压降小、温降大、能耗低、稳定性好、长期可靠的优点；采用热声压缩机代替传统压缩机，可利用热能驱动，且不存在机械运动部件，具有低振动、高可靠性的优点；系统采用对环境友好的CO₂和N₂(Ar/He)等作为循环工质更加环保。

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种热声压缩机驱动的超音速制冷系统。

背景技术

传统的蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等四个主要部件组成，各部分由管道依次连接，形成一个完全封闭的循环系统。压缩机将低温低压的制冷剂蒸气从蒸发器吸回，经压缩后形成高温高压气体；冷凝器将压缩机排出的高温高压气态制冷剂冷却并使其放热，在一定压力和温度下，把气体制冷剂冷凝成气液混合物；节流装置将高压的制冷剂减压、节流膨胀为低温、低压液体；节流后的低温低压制冷剂液体在蒸发器内蒸发(沸腾)变为蒸气，吸收被冷却物质的热量，使物质温度下降。制冷剂在封闭的制冷系统中以流体状态循环，通过相变，连续不断地从蒸发器中吸取热量，并在冷凝器中放出热量，从而实现制冷目的。

虽然蒸汽压缩式制冷技术已较为成熟，但依然存在压缩机中存在机械运动部件容易磨损损坏，以及节流装置效率不高、压降大、能耗高等缺点。

发明内容

本发明实施例提供一种热声压缩机驱动的超音速制冷系统，用以解决或部分解决现有技术中虽然蒸汽压缩式制冷技术已较为成熟，但依然存在压缩机容易磨损损坏以及节流装置效率不高、压降大、能耗高的问题。

本发明实施例提供一种热声压缩机驱动的超音速制冷系统，包括至少一个制冷单元，所述制冷单元包括相连的热声压缩机和超音速旋流分离器，所述制冷单元还包括蒸发器，所述超音速旋流分离器的末端设有扩压器，所述蒸发器串联设于所述超音速旋流分离器的扩压器的入口处。

在上述方案的基础上，所述超音速旋流分离器具有液体出口，所述液体出口与所述蒸发器的入口相连，所述蒸发器的出口通过回流管路连接于所述扩压器的入口。

在上述方案的基础上，所述回流管路上设有回流单向阀。

在上述方案的基础上，制冷系统包括一个所述制冷单元时，所述热声压缩机的出口与所述超音速旋流分离器的入口相连，所述超音速旋流分离器的出口与所述压缩机的入口相连。

在上述方案的基础上，制冷系统包括多个制冷单元时，多个所述制冷单元依次首尾相连形成循环回路。

在上述方案的基础上，多个所述制冷单元一一对应设有多个蒸发器；或者多个所述制冷单元均连接于一个蒸发器。

在上述方案的基础上，所述热声压缩机与所述超音速旋流分离器之间设有高压单向阀；所述热声压缩机的入口管路上设有低压单向阀。

在上述方案的基础上，所述热声压缩机包括驻波型热声压缩机或行波型热声压缩机。

在上述方案的基础上，制冷系统的制冷工质包括CO₂、He、N₂、Ne、Ar以及H₂O中的至少两种；且不同种类的制冷工质的液化温度不同。

在上述方案的基础上，所述超音速旋流分离器还包括依次相连的旋流装置、Laval喷管膨胀器和旋流气液分离器，所述旋流气液分离器上设有液体收集装置，所述液体收集装置上设有所述液体出口，所述旋流气液分离器的气体出口连接于所述扩压器的入口，所述扩压器的出口连接有导向叶片。