用于双温直冷式电冰箱的气液两相流喷射器增效制冷系统

摘要

用于双温直冷式电冰箱的气液两相流喷射器增效制冷系统，压缩机、冷凝器、干燥过滤器、第一毛细管和冷藏室蒸发器依次相连，冷藏室蒸发器出口与喷射器的气液混合器入口相连，喷射器的被引射制冷剂入口与冷冻室蒸发器的出口相连，喷射器出口与气液分离器入口相连；气液分离器的饱和气态制冷剂出口通过有回热作用的压缩机吸气管与压缩机入口相连，饱和液态制冷剂出口经第二毛细管与冷冻室蒸发器入口相连；喷射器为气液两相流喷射器，其工作流体为来自冷藏室蒸发器出口的气液两相混合制冷剂；利用气液两相喷射器充分回收制冷系统中节流过程的膨胀功，显著提升压缩机吸气压力和输气量并降低压缩机功耗，实现冷藏室和冷冻室蒸发器在不同的蒸发温度下同时制冷。

说明书

技术领域

本发明属于电冰箱制冷技术领域，具体涉及一种用于双温直冷式电冰箱 的气液两相流喷射器增效制冷系统。

背景技术

当前，电冰箱是最常用的家用电器之一。由于家用电冰箱全天候工作， 因此在家庭用电中占据了相当大的比例，从而使得电冰箱的节能问题变得异 常突出。伴随着电冰箱能效标准的提高，并为了减少电冰箱能耗，在电冰箱 领域发展相关的节能技术一直是国内外广泛关注的研究课题。因此，发展电 冰箱新型制冷技术，提高电冰箱节能水平，将会促进我国冰箱产品在国际市 场上的竞争力，进而产生巨大的经济和环境效益，与此同时还能带来积极的 社会效益。

目前，包括冷藏室和冷冻室两个贮藏室的双温电冰箱由于具有能满足人 们对不同保鲜温度的要求、经济适用的优点在国内外得到了广泛应用。在各 种类型的双温电冰箱中，其中直冷式双温电冰箱有着广泛的应用市场。目前， 直冷式双温电冰箱的制冷系统主要采用的是单回路循环方式，系统的主要部 件包括压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、冷藏室蒸发器和冷冻室蒸发 器。该系统是通过一根毛细管节流作用来使冷藏室和冷冻室蒸发器保持在相 同的蒸发温度，经两蒸发器的制冷作用，实现冷藏室和冷冻室各自的温度要 求。然而，由于冷藏室温度高，而由毛细管节流实现的蒸发温度相对较低， 因此导致冷藏室蒸发器传热温差大，不可逆传热损失显著。另一方面，采用 毛细管实现制冷剂的节流过程中也产生了较大的不可逆损失，也使得制冷系 统的能效降低。

实际上，制冷剂的节流过程具有可回收利用的膨胀功，可以在电冰箱蒸 气压缩式制冷系统中采用附加的喷射器回收节流过程的部分膨胀功用于减少 压缩机的耗功，而使制冷系统的制冷性能得到提高。此前，国内外已有研究 者提出了将喷射器引入蒸气压缩式制冷循环系统,构成不同形式的压缩/喷射 式混合制冷循环并应用于空调器、热泵以及双温电冰箱。在这些提出的应用 于双温电冰箱的压缩/喷射式混合制冷循环系统方案中，主要包括有双温冰箱 冷藏室和冷冻室蒸发器串联和并联的压缩/喷射式混合制冷循环两种方式。然 而，在这些循环方式中，采用的是常规气-气型喷射器，即工作流体和被引射 流体均为气相；应用这种气-气型喷射器在循环系统中，对回收循环系统中制 冷剂节流过程的膨胀功还不充分，因而在改善系统性能方面能力有限。实际 上，基于直冷式双温电冰箱的制冷循环系统特点，可以采用气-液两相型喷射 器，即工作流体为气液两相混合制冷剂而被引射流体为气相制冷剂；在循环 系统中采用气-液两相型喷射器则可以最大限度的回收循环系统中制冷剂节流 过程的膨胀功，从而可以进一步使制冷循环系统的制冷性能得到显著提高。 因此，本发明技术提供的一种可行解决方案，即一种气液两相喷射器增效制 冷循环系统，对双温直冷式电冰箱产品节能技术的发展有着积极的推动作用。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种 用于双温直冷式电冰箱的气液两相流喷射器增效制冷系统，利用气-液两相流 喷射器充分回收制冷系统中制冷剂节流过程的膨胀功，并利用气-液两相流喷 射器的增压作用显著提升压缩机吸气压力从而降低循环中压缩机的功率消耗 并提高压缩机的输气量；并且还能够实现冷藏室和冷冻室蒸发器维持在不同 的蒸发温度同时制冷，气-液两相喷射器显著的增压作用有效改善了双温直冷 式电冰箱制冷循环系统的性能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

用于双温直冷式电冰箱的气液两相流喷射器增效制冷系统，压缩机101、 冷凝器102、干燥过滤器103、第一毛细管104和冷藏室蒸发器105依次连接， 冷藏室蒸发器105的出口与喷射器106的气液混合器110入口相连接，喷射 器106的被引射制冷剂入口与冷冻室蒸发器109的出口相连接，喷射器106 的出口与气液分离器107的入口相连接；气液分离器107出口分两路，一路 饱和气态制冷剂出口通过有回热作用的压缩机吸气管与压缩机101入口相连 接，另一路饱和液态制冷剂出口经过第二毛细管108后与冷冻室蒸发器109 入口相连接；所述喷射器106为气液两相流喷射器，即其工作流体为来自冷 藏室蒸发器105出口的气液两相混合制冷剂。

所述喷射器106中直接来自冷藏室蒸发器105出口的气液两相混合制冷 剂压力大于从冷冻室蒸发器109出来的制冷剂蒸气压力。

所述冷冻室蒸发器109的出口制冷剂蒸气在喷射器106中被直接来自冷 藏室蒸发器105出口的气液两相混合制冷剂引射，在喷射器106中混合后增 压并进入气液分离器107。

所述喷射器106包括相连接的气液混合器110和喷嘴111，所述喷嘴111 设置在吸入室112内，吸入室112与混合室113和扩压器114依次连接。

相比于现有的用于双温电冰箱的喷射器增效循环系统，本发明具有如下 优点：

1、本发明气液两相流喷射器增效制冷循环系统利用气液两相流喷射器能 充分回收制冷系统节流过程中的膨胀功。这是因为全部来自冷凝器并经过毛 细管的制冷剂在冷藏室蒸发器部分的蒸发即可满足冷藏室制冷负荷要求，而 冷藏室蒸发器出口的气液两相混合制冷剂又全部用作喷射器的工作流体，去 引射来自冷冻室蒸发器制冷剂蒸气，这种情况下喷射器的工作流体质量流量 和总焓值都明显提高，依据喷射器的基本工作特性规律，该气液两相流喷射 器可以获得较大的升压比，因此气液两相流喷射器显著提升压缩机吸气压力 从而降低循环中压缩机的功率消耗和提高压缩机的输气量，有效改善了制冷 循环系统性能并还能够实现冷藏室和冷冻室在不同的蒸发温度下同时制冷。

2、带有气液混合器的喷射器，可以通过该气液混合器很好的实现气液混 合均匀化效果，进而有效地发挥气液两相流喷射器的工作性能。

本发明系统是一种经济、有效、可行的改善方案，能有效提高双温直冷 式电冰箱制冷循环系统性能，促进家用电冰箱产品节能技术的发展。

附图说明

图1是本发明制冷循环系统示意图。

图2是本发明喷射器结构示意图。

图3是本发明制冷循环系统工作过程的循环压-焓图（p–h图）。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明是一种用于双温直冷式电冰箱的气液两相流喷射器 增效制冷系统，包括压缩机101，压缩机101的出口与冷凝器102的入口相连 接，冷凝器102的出口与干燥过滤器103的入口相连接，干燥过滤器103的 出口与第一毛细管104的入口相连接，所述第一毛细管104经与压缩机吸气 管采取一定的回热方式（缠绕式，或贴缚式，或套管式）后与冷藏室蒸发器 105入口相连接，冷藏室蒸发器105出口与喷射器106的气液混合器110入口 相连接；喷射器106的被引射气相制冷剂入口与冷冻室蒸发器109出口相连； 喷射器106两相制冷剂出口与气液分离器107的入口相连接；气液分离器107 出口分两路，一路饱和气态制冷剂出口经由压缩机吸气管并与第一毛细管104 回热后直接与压缩机101入口相连，另一路饱和液态制冷剂出口经过第二毛 细管108后与冷冻室蒸发器109入口相连；喷射器106为气液两相流喷射器， 即其工作流体为来自冷藏室蒸发器105出口的气液两相混合制冷剂。

如图2所示，本发明喷射器106包括相连接的气液混合器110和喷嘴111， 所述喷嘴111设置在吸入室112内，吸入室112与混合室113和扩压器114依 次连接。

如图3所示，为本发明制冷循环系统工作过程的循环压-焓图（p–h图）， 其示意的制冷系统工作过程为：气液分离器107中分离出的饱和气态制冷剂 （图中7点处）经由与第一毛细管104回热后进入压缩机101入口（图中1点处）， 被压缩后升压升温成为过热蒸气（图中2点处），过热蒸气（图中2点处）在 冷凝器102中放出热量后成为高压的过冷液体（图中3点处）；从冷凝器102出 来的高压过冷液体经过干燥过滤器103后进入第一毛细管104，经节流与回热 实现降压降温后（图中4点处）进入冷藏室蒸发器105，在冷藏室蒸发器105中 吸热蒸发实现制冷目的；冷藏室蒸发器105出口的气液两相混合制冷剂（图中 5点处）作为工作流体进入喷射器106的气液混合器110，并经喷嘴111膨胀后变 为低压高速气液两相混合制冷剂（图中5′点处），在喷射器106的吸入室112 进一步引射从冷冻室蒸发器109出来的制冷剂蒸气（图中10点处），在喷射器 106的混合室113中混合后（图中6′点处）再经喷射器106的扩压器114增压后 排出（图中6点处）；喷射器106出口的气液两相混合制冷剂进入气液分离器 107进行气液分离，其中从气液分离器107分离出的饱和气态制冷剂（图中7点 处）返回压缩机吸气管，而分离出的饱和液态制冷剂（图中8点处）通过第二 毛细管108降压降温后（图中9点处）进入冷冻室蒸发器109吸热蒸发实现制冷 目的，冷冻室蒸发器109出口的制冷剂蒸气（图中10点处）作为被引射制冷剂 蒸气进入喷射器106，以上完成整个循环过程。

本发明的整个系统循环工作过程中存在有四个不同的工作压力,依次是 冷凝器102冷凝压力、压缩机101吸气压力、冷藏室蒸发器105蒸发压力和冷冻 室蒸发器109蒸发压力。其中冷凝器102冷凝压力、冷藏室蒸发器105蒸发压力 和冷冻室蒸发器109蒸发压力是由循环系统的工作工况所决定（即一个冷凝温 度及两个蒸发温度），这又取决于制冷温度要求和空气环境温度；压缩机101 吸气压力是由喷射器106的工作特性、循环中的质量守恒、动量守恒和能量守 恒关系所决定。