一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法，主要包括气液分离器、压缩机、冷凝器、过滤干燥器、节流膨胀阀、引射器、蒸发器、引气回流阀等。相比于传统制冷循环，增加了引射回流循环，通过引射器将来自蒸发器出口、干度较高的的一部分冷媒经引气回流阀回流至蒸发器入口，同输入蒸发器的低温、含液量高的冷媒再次混合，提高蒸发器中冷媒的循环流动效果，利用回流气的动能将冷媒液滴在蒸发器内充分扩散，减少蒸发器内部冷媒汽化空泡的沉积，使冷媒在蒸发器中充分换热蒸发，提升循环输出冷量和制冷效果。提升循环输出冷量和制冷效果。提升循环输出冷量和制冷效果。

【技术实现步骤摘要】
一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法


[0001]本专利技术属于制冷技术应用领域，特别涉及一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]氢能作为21世纪最具发展潜力的清洁二次能源，具有燃烧热值高、产物无污染、零碳排、制备来源广泛等众多优点。液化储氢工艺的目标是将常温氢气逐级冷却至深冷温段，将其转化为液态进行储存和运输，具有储能密度高、运输便捷、可常压储存等优点。对于分布式储能的中小规模液氢制备应用，氢气冷却过程的制冷效果对最终的液化效果具有重要影响，需要对制冷循环性能进行改进和优化。
[0003]传统的制冷循环主要由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器等四部分组成，具体的制冷流程为：低温低压的气态冷媒由蒸发器进入压缩机,压缩为高温高压气体后输入冷凝器，冷凝器中通过风冷、水冷等方式进行换热冷却，冷媒冷凝为中温高压液体；液态冷媒经过节流装置节流膨胀、降压后，成为低温低压的气液混合状态；两相冷媒进入蒸发器后吸热蒸发并转化为低温低压气体，之后再被压缩机吸入。冷媒在系统中经过压缩、冷凝、节流膨胀和蒸发四个过程后，完成一次完整的制冷循环。
[0004]在制冷工作过程中，冷媒在蒸发器中由含液量较高的气液混合状态开始吸热，汽化后成为气态或干度较高的气液混合态，低温冷媒在蒸发器中的换热效果对制冷性能具有重要影响。传统制冷循环中低温的气液两相冷媒由于换热效果限制，在蒸发器内易存在分相积液、影响循环流动效果，液体部分未能充分汽化时在蒸发器内的留存会限制蒸发器的有效换热面积。同时，节流后冷媒在蒸发器的汽化过程中易出现汽化空泡积聚，影响换热和蒸发性能。如果能够进一步促进液相冷媒在蒸发器中的扩散，改善冷媒在蒸发器中的流动情况，可以进一步提高蒸发换热制冷效率。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法，其具体技术方案如下：
[0006]一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法，由气液分离器、压缩机、冷凝器、过滤干燥器、节流膨胀阀、引射器、蒸发器、引气回流阀构成。
[0007]其中，制冷系统为单向循环结构，气液分离器的出口与压缩机的入口相连，压缩机的出口与冷凝器的入口相连，冷凝器的出口与过滤干燥器的入口相连，过滤干燥器的出口与节流膨胀阀的入口相连，节流膨胀阀的出口与引射器的高压入口相连，引射器的混合出口与蒸发器的入口相连，蒸发器的出口与引气回流阀的主路入口相连，引气回流阀的旁路出口与引射器的被引射入口相连，引气回流阀的主路出口与气液分离器的入口相连。专利技术中所涉及到的管道耐压和保温性能良好，可以承受高压和低温条件下的长时间工作。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供上述系统的使用方法，主要工作流程包括：
[0009]由气液分离器分离输出的低温、低压气相冷媒输入压缩机进行压缩，输出的高压气相冷媒进入冷凝器进行冷凝，冷凝后得到的液相冷媒进入过滤干燥器中进行干燥除水，经过除水的冷媒进入节流膨胀阀中进行节流膨胀、温度迅速降低，节流膨胀阀输出的低温低压冷媒进入引射器的高压入口，引射器的混合出口输出的冷媒进入蒸发器中对氢气进行换热冷却，蒸发后输出的冷媒为干度较高或者纯气相的低温低压冷媒，进入引气回流阀的主路入口后，一部分冷媒由旁路出口分流后输入引射器的被引射入口，重新与节流膨胀阀输出的、含液量高的低温气液两相冷媒混合后，再次进入蒸发器；另外的冷媒由主路出口输出至气液分离器进行气液分离，气相冷媒重新进入压缩机进行压缩。
[0010]进一步的，本专利技术中所使用的蒸发器和冷凝器可使用且不限于套管式换热器、板翅式换热器等多种类型。
[0011]进一步的，本专利技术中所使用的引射器将来自蒸发器出口、干度较高的一部分冷媒经引气回流阀回流至蒸发器入口，与来自节流膨胀阀的低温、含液量较高的冷媒混合，为蒸发器入口冷媒提供一定预热，气液混合更加充分，促进冷媒液滴在蒸发器内部的扩散，加快蒸发器内部的冷媒循环速度。
[0012]进一步的，本专利技术中所使用的引射器为气液混合式引射器，高压引射入口的冷媒为干度较低的气液混合态，低压被引射入口冷媒为气态或干度较高的气液混合态。高压冷媒经入射喷口膨胀后可以在混合室中产生低压甚至负压环境，将被引射入口的流体吸入混合后输出。
[0013]进一步的，本专利技术中所使用的引气回流阀可以实现主路和旁路出口的流量按指定比例调节控制。旁路出口管道设计为弯管形状，管口在阀内迎向蒸发器出口一侧，有助于利用冷媒动压差提升引射回流效果。出口管道后段采用喷管结构实现降压，有助于提升引射器的抽吸引射效果。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0015]蒸发器输出的干度较高的一部分冷媒经过引射回流后重新进入蒸发器，可以形成引射器
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蒸发器
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引气回流阀的自循环，加快蒸发器内部的冷媒循环速度，有效利用压缩机功率。为蒸发器入口提供一定预热，利用回流气的动能将液态冷媒在蒸发器内充分扩散，减少蒸发器内部汽化过程的空泡沉积和液相冷媒积聚，增加蒸发器内有效换热面积，改善冷媒和蒸发器内壁间的热交换效果，同时有助于降低蒸发器制冷温度，提升蒸发器换热制冷效率，进一步优化制冷压缩机的工作性能。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术提出的一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法的完整原理图；
[0018]图2为本专利技术使用的引射器的基本结构示意图；
[0019]图3为本专利技术使用的引气回流阀的基本结构示意图。
[0020]附图标记：
[0021]图1：1
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气液分离器，2
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压缩机，3
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冷凝器，4
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过滤干燥器，5
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节流膨胀阀，6
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引射器，7
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蒸发器，8
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引气回流阀。
[0022]图2：6a
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高压引射入口，6b
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被引射入口6c
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混合出口。
[0023]图3：8a
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引气回流阀入口，8b
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引气回流阀旁路出口，8c
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开度控制旋钮，8d
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引气回流阀主路出口。
具体实施方式
[0024]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法，其特征在于，包括依次连接的气液分离器、压缩机、冷凝器、过滤干燥器、节流膨胀阀、引射器、蒸发器、引气回流阀；其中，所述制冷系统为单向循环结构；所述引气回流阀包括引气回流阀入口、引气回流阀旁路出口和引气回流阀主路出口；所述引气回流阀入口与所述蒸发器连接；所述引气回流阀旁路出口与所述引射器连接；所述引气回流阀主路出口与所述气液分离器连接；所述引射器包括高压引射入口、被引射入口和混合出口；所述高压引射入口与所述节流膨胀阀连接；所述被引射入口与所述引气回流阀旁路出口连接；所述混合出口与所述蒸发器连接。2.根据权利要求1所述的一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法，其特征在于，所述引射器为气液混合式引射器，所述高压引射入口的冷媒为含液量高的气液混合态，所述被引射入口的冷媒为气态或含液量低的气液混合态。3.根据权利要求1所述的一种可用于氢气冷却的引射回气强化蒸发制冷系统及其使用方法，其特征在于，所述冷凝器和蒸发器可使用且不限于套管式换热器或板翅式换...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡茂林，李吉冬，许末晴，苟仲武，陈建辉，
申请(专利权)人：九江湖心科技产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：