孫 宇，毛剛鵬

（浙江綠洲制冷設(shè)備有限公司，浙江 臺(tái)州318000）

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壓縮噴射制冷系統(tǒng)研究

孫 宇，毛剛鵬

（浙江綠洲制冷設(shè)備有限公司，浙江 臺(tái)州318000）

摘要：制冷行業(yè)是能源消耗大的行業(yè)，制冷系統(tǒng)要向節(jié)約能源，提高制冷性能方向發(fā)展。壓縮噴射制冷系統(tǒng)是制冷行業(yè)新型的制冷系統(tǒng)，是制冷行業(yè)發(fā)展的方向。為了使壓縮噴射制冷系統(tǒng)在實(shí)際得到更好地應(yīng)用，對(duì)壓縮制冷系統(tǒng)中的單溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)和雙溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)從工作模型、工作流程等方面進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)單溫壓縮噴射系統(tǒng)中的混合壓力有最佳值，可以很大程度地優(yōu)化制冷效果。雙溫壓縮噴射系統(tǒng)中有四種循環(huán)制冷模式，其中串聯(lián)單相模式的制冷效果要比并聯(lián)單相模式的制冷效果好。并聯(lián)兩相模式的制冷效果要優(yōu)于串聯(lián)兩相模式的制冷效果。

關(guān)鍵詞：壓縮噴射制冷；單溫；雙溫

1　壓縮噴射制冷系統(tǒng)

壓縮噴射制冷系統(tǒng)，是在蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加上噴射器對(duì)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)的節(jié)流損失進(jìn)行再回收利用，還一定程度上加大壓縮機(jī)的進(jìn)口壓力，減少制冷過(guò)程中的功率消耗，以便來(lái)提高制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)。根據(jù)蒸發(fā)器的個(gè)數(shù)，可以將壓縮噴射制冷系統(tǒng)分為單溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)、雙溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)和多溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)。根據(jù)蒸發(fā)器的位置以及流體的相態(tài)，可以將雙溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)分為并聯(lián)單相式、串聯(lián)單相式、串聯(lián)兩相式、并聯(lián)兩相式。目前人們的生產(chǎn)和生活對(duì)制冷系統(tǒng)的要求越來(lái)越多，越來(lái)越細(xì)。常用的空調(diào)制冷設(shè)備都具有兩個(gè)以及兩個(gè)以上的蒸發(fā)器，這樣就使得一個(gè)制冷系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)兩種以及兩個(gè)以上的制冷溫度。比如家里常用的電冰箱，就具有冷藏和冷凍的功能。很多長(zhǎng)途的載貨汽車(chē)不僅要滿(mǎn)足貨品的制冷溫度要求，還要滿(mǎn)足駕駛室內(nèi)駕駛員的駕駛環(huán)境溫度的要求。目前有很多學(xué)者將噴射器的節(jié)流損失回收以及提高壓力的特性引進(jìn)到雙溫制冷系統(tǒng)，甚至是多溫制冷系統(tǒng)。然而制冷系統(tǒng)對(duì)制冷負(fù)荷的細(xì)微變化非常敏感，所以這類(lèi)系統(tǒng)控制起來(lái)還是比較困難與復(fù)雜的[1]。

2　單溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)

2.1噴射器模型

在單溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的節(jié)流裝置被噴射器所替換。液汽兩相噴射器決定著單溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)的制冷效果。

液汽兩相噴射器的模型如下圖1所示[1]。

圖1　液氣兩相噴射器

2.2流體的流動(dòng)過(guò)程

工作流體從冷凝器流到工作噴嘴內(nèi)，從1口進(jìn)，然后從1b口噴射出來(lái)。從圖1的噴射器模型圖可以看出，1口要比1b口的孔度要大，即工作噴嘴的孔道變細(xì)。由于工作噴嘴的孔道變細(xì)，使得工作流體的壓力變小，流速變大。流體在在經(jīng)過(guò)工作噴嘴后，達(dá)到降壓增速的效果[2]。引射流體從蒸發(fā)器出來(lái)，然后經(jīng)過(guò)2口進(jìn)入到噴射器的引射室，最后通過(guò)口2b進(jìn)入到等面積混合室。由于2口比2b口的孔度要大，所以引射流體在經(jīng)過(guò)引射室后，也會(huì)達(dá)到降壓增速的效果。工作流體與引射流體分別通過(guò)圖1模型圖中的口1b和口2b進(jìn)入到等面積混合室，而且這兩種流體在1b口和2b口共有的截面處的壓力是相等的。兩種流體在等面積混合室中混合的過(guò)程中，滿(mǎn)足質(zhì)量守恒、動(dòng)量定理和能量守恒方程[3]。工作流體與引射流體在等面積混合室混合后，進(jìn)入到擴(kuò)壓室內(nèi)。由于擴(kuò)壓室內(nèi)的截面面積不斷連續(xù)擴(kuò)大，就會(huì)使得混合流體的流速降低，壓力增大，從而達(dá)到減速增壓的效果。

2.3壓縮噴射制冷系統(tǒng)的工作循環(huán)過(guò)程

我用了那么多充滿(mǎn)正面能量的詞來(lái)形容自己的期望，這也是我在陪伴他的過(guò)程中想要帶給他的。當(dāng)我如今回想自己為孩子所挑選的故事，都是人物之間關(guān)系特別融洽、人與自然之間也很和諧的圖景；有時(shí)候我也會(huì)以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去裁剪那些情節(jié)曲折、復(fù)雜的故事，只將其中最美好的那一部分拿出來(lái)給寶寶講，其余則留到他年齡再長(zhǎng)一些之后來(lái)說(shuō)。

液汽分離器分離出來(lái)的蒸汽，在經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)后，壓力增大溫度升高。然后再經(jīng)過(guò)冷凝器，冷凝器將其溫度降低，并凝結(jié)，變成高壓液體狀態(tài)。高壓液態(tài)的制冷劑再經(jīng)過(guò)噴射器的工作噴嘴，工作噴嘴降低其壓力，提高其流動(dòng)的速度。然后被從蒸發(fā)器流出的引射流體進(jìn)行引流，兩者進(jìn)過(guò)等面積混合室，充分混合，再一塊流向擴(kuò)壓室，隨著擴(kuò)壓室截面面積的擴(kuò)大，流速降低，壓力變大，最后噴射出噴射器。被噴射出來(lái)的兩相態(tài)制冷劑再次進(jìn)入到液汽分離器，其中液態(tài)通過(guò)節(jié)流降壓后，在蒸發(fā)器內(nèi)吸收熱量，實(shí)現(xiàn)制冷的效果。

2.4參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響

（1）兩相噴射器的混合壓力只要發(fā)生細(xì)微的變化，就會(huì)使得單溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)的性能發(fā)生很大的改變?；旌蠅毫Φ淖罴阎狄纫鲏毫β缘?。選擇混合壓力的最佳值可以最大限度地優(yōu)化單溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)的性能[4]。

（2）蒸發(fā)溫度和冷凝溫度都會(huì)影響噴射器混合壓力最佳值的取值。蒸發(fā)溫度變大或者冷凝溫度變小，混合壓力的最佳值慢慢地向引射壓力靠近，同時(shí)增大噴射系數(shù)和提高系統(tǒng)的性能。

（3）噴射器兩端的等熵效率也會(huì)一定程度地影響噴射器的噴射系數(shù)和系統(tǒng)的性能。提高等熵效率，噴射系數(shù)就會(huì)隨之變大，系統(tǒng)的性能也會(huì)得到優(yōu)化[5]。

3　雙溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)研究

傳統(tǒng)的雙溫壓縮制冷系統(tǒng)將一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥安裝在蒸發(fā)溫度較高的蒸發(fā)器上，把溫度較高的蒸發(fā)器釋放出的高壓蒸汽節(jié)流到與低溫蒸發(fā)器相同的壓力范圍。然而節(jié)流會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的節(jié)流損失，從而降低了傳統(tǒng)雙溫壓縮制冷系統(tǒng)的性能。將噴射器引入到雙溫壓縮制冷系統(tǒng)中，組成雙溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)，可以很大程度上減少節(jié)流損失，提高系統(tǒng)的制冷效果[6]。

3.1傳統(tǒng)雙溫壓縮制冷系統(tǒng)的節(jié)流損失

傳統(tǒng)雙溫壓縮制冷系統(tǒng)示意圖如圖2所示[1]。

圖2　雙溫壓縮制冷系統(tǒng)

傳統(tǒng)雙溫壓縮制冷系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生兩種節(jié)流損失：一部分節(jié)流損失是由高溫膨脹閥A和低溫膨脹閥B產(chǎn)生的，另一部分是由壓力調(diào)節(jié)閥T產(chǎn)生的。

3.2系統(tǒng)工作時(shí)的狀況對(duì)節(jié)流損失的影響

系統(tǒng)工作時(shí)，冷凝溫度會(huì)對(duì)高溫膨脹閥A和低溫膨脹閥B與壓力調(diào)節(jié)閥T的節(jié)流損失產(chǎn)生相應(yīng)的影響。冷凝溫度變高，會(huì)加大高溫膨脹閥A和低溫膨脹閥B的節(jié)流損失，減小壓力調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失。壓力調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生的節(jié)流損失最大，高溫膨脹閥產(chǎn)生的節(jié)流損失最小。高溫蒸發(fā)器A的制冷負(fù)荷比較小時(shí)，低溫膨脹閥B和壓力調(diào)節(jié)閥的T的節(jié)流損失很大，其中低溫膨脹閥B的節(jié)流損失最大，而高溫膨脹閥A的節(jié)流損失最小。高溫蒸發(fā)器A的制冷負(fù)荷比較大時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失量最大[7]。

3.3雙溫壓縮噴射制冷的工作模式

根據(jù)雙溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)中兩個(gè)蒸發(fā)器的布置位置以及進(jìn)入噴射器中流體的相態(tài)，可以將壓縮噴射制冷系統(tǒng)分為并聯(lián)單相式、串聯(lián)單相式、串聯(lián)兩相式、并聯(lián)兩相式。

（1）雙溫并聯(lián)單相式壓縮噴射制冷系統(tǒng)，如圖3所示[1]。

圖3　雙溫并聯(lián)單相式壓縮噴射制冷系統(tǒng)

（2）雙溫串聯(lián)單相式壓縮噴射制冷系統(tǒng)，如圖4所示[1]。

圖4　雙溫串聯(lián)單相式壓縮噴射制冷系統(tǒng)

（3）雙溫串聯(lián)兩相式壓縮噴射制冷系統(tǒng)，如圖5所示[1]。

圖5　雙溫串聯(lián)兩相式壓縮噴射制冷系統(tǒng)

（4）雙溫并聯(lián)兩相式壓縮噴射制冷系統(tǒng)，如圖6所示[1]。

圖6　雙溫并聯(lián)兩相式壓縮噴射制冷系統(tǒng)

（5）四種循環(huán)模式對(duì)比

以上四種循環(huán)模式的制冷效果進(jìn)行對(duì)比：串聯(lián)單相模式制冷系統(tǒng)的制冷效果要比并聯(lián)單相模式制冷系統(tǒng)的制冷效果好。并聯(lián)兩相模式制冷系統(tǒng)的制冷效果要優(yōu)于串聯(lián)兩相模式制冷系統(tǒng)的制冷效果[8]。

3.4傳統(tǒng)模式、串聯(lián)單相模式與并聯(lián)單相模式分析比較

蒸發(fā)器A的溫度升高，串聯(lián)單相模式與并聯(lián)單相模式的制冷系統(tǒng)的制冷效果變優(yōu)，而傳統(tǒng)模式的制冷系統(tǒng)制冷效果沒(méi)有改善。在傳統(tǒng)模式中，壓力調(diào)節(jié)閥布置在高溫蒸發(fā)器A的位置后面，盡管蒸發(fā)溫度變高，高溫膨脹閥節(jié)流損失變小，但是壓力調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失變大，使得制冷效果未有改善。

4　結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在節(jié)能減排問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注，作為能源消耗量較大的行業(yè)，制冷行業(yè)需要對(duì)傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)進(jìn)行改善，既要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，又要提高制冷系統(tǒng)的制冷效果。新型的制冷循環(huán)系統(tǒng)引入噴射器裝置，可以一定程度上減少節(jié)流損失，提高制冷效果。本文重點(diǎn)介紹了單溫和雙溫壓縮噴射制冷系統(tǒng)，分析了兩種系統(tǒng)的特點(diǎn)。單溫壓縮噴射系統(tǒng)中的混合壓力有最佳值，可以很大程度地優(yōu)化制冷效果。提高蒸發(fā)溫度和降低冷凝溫度，可以增大制冷系數(shù)。增大噴射器兩端的等熵效率可以改善系統(tǒng)的制冷效果。雙溫壓縮噴射系統(tǒng)中的有四種循環(huán)制冷模式，其中串聯(lián)單相模式的制冷效果要比并聯(lián)單相模式的制冷效果好。并聯(lián)兩相模式的制冷效果要優(yōu)于串聯(lián)兩相模式的制冷效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]湯本凱.壓縮—噴射制冷系統(tǒng)及噴射器的研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2013.

[2]劉敬輝，陳江平，陳芝久.壓縮/噴射混合制冷系統(tǒng)噴射器設(shè)計(jì)及其變工況特性探討[J].應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，（3）：31-34.

[3]王飛.新型蒸汽壓縮/噴射制冷循環(huán)系統(tǒng)研究[D].上海:上海海事大學(xué)，2007.

[4]曹立宏.冰箱壓縮/噴射混合制冷循環(huán)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及數(shù)值研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009.

[5]戚大威，柳建華，張良，等.蒸汽壓縮/噴射制冷系統(tǒng)噴射器設(shè)計(jì)及節(jié)能分析[J].制冷學(xué)報(bào)，2014，（8）：34-37.

[6]魏新利，湯本凱，馬新靈，等.兩相噴射器對(duì)壓縮-噴射制冷系統(tǒng)性能的影響研究[J].制冷與空調(diào)，2014，（11）：20-23.

[7]蘇躍紅，葛新石.雙溫冰箱壓縮/噴射式混合制冷循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，（01）: 118-124.

[8]白連社，魏邦福，陳開(kāi)松，等.新型壓縮/噴射復(fù)合制冷系統(tǒng)理論分析研究[J].電器，2013，（4）：71-75.

中圖分類(lèi)號(hào):TH45

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-545X（2016）04-0202-04

收稿日期：2016-01-05

作者簡(jiǎn)介：孫宇（1985-），男，浙江臺(tái)州人，本科，助理工程師，研究方向：制冷系統(tǒng)；毛剛鵬（1987-），男，浙江溫嶺人，本科，助理工程師，研究方向：制冷系統(tǒng)。

Study on Compression Injection Refrigeration System

SUN Yu，MAO Gang-peng
（Zhejiang Oasis Refrigeration Equipment Co.，Ltd.Zhejiang Taizhou 318000，China）

Abstract:Refrigeration industry is a big energy consumption industry，the cooling system to the direction of energy conservation，improve the direction of the development of refrigeration performance.Compression ejector refrigeration system is a new type of refrigeration system，which is the direction of the development of refrigeration industry.In order to make compression ejector refrigeration system application in actual get better，this paper on the compression refrigeration system of single temperature compression injection double temperature refrigeration system and compression ejector refrigeration system from working model，work flow and other aspects are compared found single temperature compression system in mixed pressure injection has the best value，can greatly optimize the refrigeration effect.There are four kinds of circulation refrigeration modes in the two temperature compression injection system，in which the refrigeration effect of series single-phase mode is better than that of parallel single phase mode.The refrigeration effect of parallel two-phase mode is better than that of series two phase model.

Key words:compression ejector refrigeration；single temperature；double temperature