本发明专利技术公开一种太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷方法及制冷系统，发生器所排出过热混合制冷剂蒸汽进入喷射器组件作为工作流体，喷射器组件所排出的高压过热制冷剂蒸汽经第一回热器冷却降温后进入冷凝器实现混合工质部分冷凝而成为气液两相混合物，该气液两相混合物流入第二回热器被进一步冷却而使气相中的低沸点组分部分被冷凝成液体，并进入两级气液分离器单元进行闪蒸分离步骤；本方案通过多级冷凝和分级分凝技术提高低沸点组分纯度，从而获取更低的制冷温度，通过冷量梯级利用提升系统能效比。升系统能效比。升系统能效比。
【技术实现步骤摘要】
太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷方法及制冷系统
[0001]本专利技术属于混合工质节流制冷技术，具体涉及太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷方法及制冷系统。
技术介绍
[0002]众所周知，第一台世界公认的喷射器诞生于20世纪初期，直到20世纪中期才逐渐受到重视，作为压缩机的替代品或者用于循环优化的尝试，开发了很多新的节能技术。喷射器是一种以热能为动力，利用工质在低压下蒸发吸热，并采用拉瓦尔喷嘴实现工质蒸汽热压缩的装置。与传统压缩机相比，喷射器具有结构简单，成本低，可靠性高等优点。尽管喷射制冷具有利用太阳能、地热等可再生能源及工业余热等来实现制冷优点，但是，由于该系统采用单一组分制冷剂工质，并且喷射器压缩比较小，难以达到冷凝器的冷却介质在冷却温度较高时所需冷凝压力要求，故制冷温度较高，而且该系统效率较低。现有技术之一是通过压缩机驱动制冷循环获得较低制冷温度，由于其消耗高品位电能，电能驱动的压缩制冷循环在当前背景下将逐渐面临挑战，低品位能源驱动喷射制冷循环展示更广阔应用前景，而且单一分级系统由于低沸点纯度限制将难以获得更低的制冷温度。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种太阳能驱动混合工质低温制冷方法及制冷系统，通过多级冷凝和分级分凝技术提高低沸点组分纯度，从而获取更低的制冷温度，通过冷量梯级利用提升系统能效比。本专利技术的目的之一是提供一种太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷方法，具体步骤如下：发生器所排出过热混合制冷剂蒸汽进入喷射器组件作为工作流体，喷射器组件所排出的高压过热制冷剂蒸汽经第一回热器冷却降温后进入冷凝器实现混合工质部分冷凝而成为气液两相混合物，该气液两相混合物流入第二回热器被进一步冷却而使气相中的低沸点组分部分被冷凝成液体，并进入两级气液分离器单元进行闪蒸分离步骤。
[0004]作为优选方案，所述闪蒸分离步骤具体如下：前级分离步骤：由喷射器组件工质出口排出的制冷剂蒸汽经冷凝后所得的液态制冷剂，进入前级气液分离器进行一级闪蒸分离并分离成富含低沸点组分的气相混合工质和富含高沸点组分的液相混合工质；前级气液分离器底部流出的第一部分液相混合工质经第一回热器回收喷射器组件出口的制冷剂蒸汽热量后，经工质泵送入发生器加热为制冷剂蒸汽并作为喷射器组件的工作流体；前级气液分离器底部流出的第二部分液相混合工质经节流部件节流降压成较低温度、中间压力的制冷剂工质，先后流入前级蒸发冷凝器和前级分凝器被梯级利用；后级分离步骤：
前级气液分离器顶部气体出口制冷剂工质经过前级蒸发冷凝器换热后冷凝为气液两相混合物；进入后级气液分离器进行闪蒸分离并分离成富含低沸点组分的气相混合工质和富含高沸点组分的液相混合工质；后级气液分离器底部流出的液相混合工质经节流部件节流降压成较低温度、中间压力的制冷剂工质，依次流入后级蒸发冷凝器、前级蒸发冷凝器和前级分凝器被梯级利用。
[0005]作为优选方案，还包括梯级精馏步骤：前级气液分离器底部流出的第一部分液相混合工质和后级气液分离器底部流出的液相混合工质混合后，并在中间蒸发压力下实现对前级气液分离器内所闪蒸分离的气相混合工质梯级精馏和梯级冷凝过程，然后作为引射流体被吸入喷射器组件进行单级升压过程；后级气液分离器顶部所流出的低沸点组分的气相混合工质冷凝成的液体在低蒸发压力下实现对冷量梯级利用和梯级精馏，所形成的气相工质作为引射流体被吸入喷射器组件内完成两级升压过程。
[0006]作为优选方案，所述后级气液分离器顶部流出的低沸点组分的气相混合工质先经后级蒸发冷凝器被冷凝成液体，并完成第一级低温冷量利用；然后依次进入第三回热器、后级分凝器和第二回热器实现冷量第二级、第三级和第四级梯级利用。
[0007]本专利技术的目的之二是提供一种太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷系统，包括喷射器组件和两级气液分离单元，喷射器组件的出口端与两级气液分离单元的工质进口相连，所述喷射器组件所排出的高压过热制冷剂蒸汽经过两级气液分离单元实现两级分离，所述两级气液分离单元包括前级气液分离器和后级气液分离器；所述前级气液分离器的顶部气体出口与后级气液分离器的工质进口相连，所述前级气液分离器的底部液体出口的其中一个支路和后级气液分离器底部液体出口制冷剂工质汇合后，经过与前级气液分离器顶部气体出口排出的制冷剂工质进行热交换后，进入前级气液分离器内液面上方的前级分凝器，用于对前级气液分离器闪蒸分离出来的混合工质蒸汽进行精馏提纯过程。
[0008]作为优选方案，所述后级气液分离器顶部气体出口所述排出的制冷剂工质与其底部液体出口排出的制冷剂工质，经过蒸发器组件蒸发并吸收热量后，进入后级气液分离器内液面上方的后级分凝器，用于对后级气液分离器闪蒸分离出来的混合工质蒸汽进行精馏提纯过程。
[0009]作为优选方案，所述前级气液分离器的底部液体出口分为两个支路，其中第一支路制冷剂工质最终经节流部件节流后进入发生器，第二支路的制冷剂工质经节流部件节流后与后级蒸发冷凝器的第一通道出口并接在前级蒸发冷凝器的第一通道的进口，从而与前级蒸发冷凝器第二通道的制冷剂工质实现换热。
[0010]作为优选方案，还包括设置在喷射器组件与前级气液分离器之间的管路上的回热冷凝单元，所述回热冷凝单元包括第一回热器、冷凝器和第二回热器，第一回热器，用于前级气液分离器的底部液体出口第一支路的制冷剂工质与喷射器组件出口工质进行热交换，冷凝器设置在第一回热器的高压侧通道出口管路上，用于将喷射器组件经过第一回热器高压侧通道放热后的制冷剂工质通过流入冷凝器，实现混合工质部分冷凝而成为气液两相混合物；所述第二回热器用于冷凝器排出的所述气液两相混合物与所述后级分凝器排出的制
冷剂工质进行热交换。
[0011]作为优选方案，还包括太阳能集热单元，所述太阳能集热单元包括太阳能集热器、蓄热槽和热水泵，所述太阳能集热器、蓄热槽、热水泵顺次相连构成循环回路，所述循环回路与发生器的加热通道进出口相连，用于利用太阳能转化的热能将发生器的制冷剂工质加热为制冷剂蒸汽排出，所述发生器的工质出口与喷射器组件的工作流体入口相连。
[0012]本专利技术的有益效果至少包括：其一、本专利技术优化了制冷工艺，通过两级分离技术、分级冷凝和分级分凝技术进行有机结合，有效地实现了混合工质的梯级分离、梯级精馏提纯和低温冷量梯级利用，通过提高低沸点组分纯度获取更低的制冷温度，通过高低沸点组分的分级升压和冷量梯级利用有效地提升系统能效比。
[0013]其二、本方案从后级气液分离器顶部所流出的低沸点组分的工质经过低压低温制冷效应后需要进行两级喷射器的升压过程，而从前级气液分离器和后级气液分离器底部分离出来的富含高沸点组分的液体经过中压、较低温度制冷效果后只需进入第二级的喷射器进行单级升压过程，从而实现了高沸点组分和低沸点组分的分级压缩过程，这与单级喷射制冷循环相比，可以显著提升系统制冷效率或者获得更低制冷温度。
[0014]其三、本方案为了获得更低制冷温度须采用两级分离系统，否则低沸点组分纯度不高，就难以获得相较更低的低温制冷温度。根据两级制冷工艺的需要，对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷方法，其特征在于：具体步骤如下：发生器所排出过热混合制冷剂蒸汽进入喷射器组件作为工作流体，喷射器组件所排出的高压过热制冷剂蒸汽经第一回热器冷却降温后进入冷凝器实现混合工质部分冷凝而成为气液两相混合物，该气液两相混合物流入第二回热器被进一步冷却而使气相中的低沸点组分部分被冷凝成液体，并进入两级气液分离器单元进行闪蒸分离步骤。2.根据权利要求1所述的太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷方法，其特征在于：所述闪蒸分离步骤具体如下：前级分离步骤：由喷射器组件工质出口排出的制冷剂蒸汽经冷凝后所得的液态制冷剂，进入前级气液分离器进行闪蒸分离并分离成富含低沸点组分的气相混合工质和富含高沸点组分的液相混合工质；前级气液分离器底部流出的第一部分液相混合工质经第一回热器回收喷射器组件出口的制冷剂蒸汽热量后，经工质泵送入发生器加热为制冷剂蒸汽并作为喷射器组件的工作流体；前级气液分离器底部流出的第二部分液相混合工质经节流部件节流降压成较低温度、中间压力的制冷剂工质，先后流入前级蒸发冷凝器和前级分凝器被梯级利用；后级分离步骤：前级气液分离器顶部气体出口制冷剂工质经过前级蒸发冷凝器换热后冷凝为气液两相混合物，进入后级气液分离器进行闪蒸分离并分离成富含低沸点组分的气相混合工质和富含高沸点组分的液相混合工质；后级气液分离器底部流出的液相混合工质经节流部件节流降压成较低温度、中间压力的制冷剂工质，依次流入后级蒸发冷凝器、前级蒸发冷凝器和前级分凝器被梯级利用。3.根据权利要求2所述的太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷方法，其特征在于：还包括梯级精馏步骤：前级气液分离器底部流出的第一部分液相混合工质和后级气液分离器底部流出的液相混合工质混合后，并在中间蒸发压力下实现对前级气液分离器内所闪蒸分离的气相混合工质梯级精馏和梯级冷凝过程，然后作为引射流体被吸入喷射器组件进行单级升压过程；后级气液分离器顶部所流出的低沸点组分的气相混合工质冷凝成的液体在低蒸发压力下实现对冷量梯级利用和梯级精馏，所形成的气相工质作为引射流体被吸入喷射器组件内完成两级升压过程。4.根据权利要求3所述的太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷方法，其特征在于：所述后级气液分离器顶部流出的低沸点组分的气相混合工质先经后级蒸发冷凝器被冷凝成液体，并完成第一级低温冷量利用；然后依次进入第三回热器、后级分凝器和第二回热器实现冷量第二级、第三级和第四级梯级利用。5.太阳能驱动混合工质两级分离低温制冷系统，包括喷射器组...
【专利技术属性】
技术研发人员：王林，谈莹莹，冷强，李修真，赵帅，王占伟，张春晓，周西文，袁俊飞，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。