[0022] 实施例1、图1给出了一种超重力制冷装置及方法。
[0023] 超重力制冷装置包括超重力旋转装置和制冷装置;超重力旋转装置包括转轴2以及设置在转轴2上的底座1;通过转轴2进行转动,可以带动底座1进行转动,在转动过程中,可以使底座1上形成离心力。而以上所述的制冷装置包括蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4,蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4均通过底座1形成固定;其中蒸发器3和节流阀4(本实施例中,如图所示,为上到下的顺序)布置在转轴2的轴心位置,冷凝器8、液体工质泵6布置在转轴2的回转半径上。通过底座1的固定作用,使得底座1绕转轴2旋转的时候,可以保持蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4的相对稳定状态,兼顾动平衡。而蒸发器3的蒸发管道一端与冷凝器8的冷凝管道一端相连接;冷凝器8的冷凝管道另外一端与液体工质泵6的液体进口相连接;液体工质泵6的液体出口通过节流阀4与蒸发器3的蒸发管道另外一端相连接。
[0024] 而蒸发器3与冷凝器8的连接管道可以通过一根或多根来实现,其一根的情况下,只需要将该连接管道设置在转轴2上,如果是多根的情况下,则需要将其绕转轴2的轴心对称布置。
[0025] 以上所述的蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4及其连接管道内部所采用的工质为单组分有机工质(如R134a),其临界点靠近低品位热源温度范围(如40℃~100℃)。具有较小的汽液密度差和较小的汽化潜热。
[0026] 该超重力制冷装置使用方法(超重力制冷方法)如下:
[0027] 转轴2带动蒸发器3、冷凝器8、液体工质泵6、节流阀4以一定角速度旋转(该角速度通过外部环境确定);
[0028] 从蒸发器3流出的低压气体在离心力和压差的共同作用下流动到冷凝器8的冷凝管道时被增压到高压,温度上升,高压气体在冷凝器8中向外部高温冷源放热后,变成高温高压液体;
[0029] 高温高压液体进入液体工质泵6,被加压到超高压成为超高压液体,同时温度升高;
[0030] 超高压液体在离心力和压差的共同作用下流动到节流阀4进口时重新变成高压液体;
[0031] 高压液体进入节流阀4,压力降低后,温度也降低,变成低温低压的气液混合物进入蒸发器3的蒸发管道,吸收外部低温热源的热量后,变成饱和(或过饱和)的低压气体;
[0032] 低压气体从蒸发器3的蒸发管道流出后在离心力和压差的共同作用下流向冷凝器8的冷凝管道,并按照以上所述步骤循环。
[0033] 以上所述的角速度调整方法如下:
[0034] 当外部热源温度提高或外部冷源温度降低时,提高转轴2的转速保持合理的传热温差,减小不可逆损失;
[0035] 当外部热源温度降低或外部冷源温度提高时,降低转轴2的转速保持合理的传热温差,减小不可逆损失。
[0036] 以上所述冷凝器8/蒸发器3所采用的外部冷/热源可为空气、蒸汽、液体。
[0037] 实施实例1的计算参数见表1(针对1kg工质R134a)。设计条件为:环境温度30℃,工质为R134a,冷凝温度40℃,蒸发温度15℃,回转直径为1.4m,工质泵的效率为80%。实施实例1计算得到的系统COP(定义为蒸发器吸热量和液体工质泵耗功之比)为7.95,此时的转速为2378转/分,蒸发器吸热量为150.8kJ/kg,冷凝器排热量为166kJ/kg,节流阀后的制冷剂干度为0.192。由此可见,本发明结合超重力技术,在电制冷系统中,实现了用液体工质泵来代替气体压缩机做功,且气体压缩过程在超重力绝热流动中完成,可逆损失更小,系统结构简单,技术经济性高,有效实现了本发明的初衷。
[0038] 以上实施实例中,可综合考虑具体的使用条件与要求、技术经济性能等因素合理确定系统的设计参数,以兼顾系统的适用性和经济性。
[0039] 表1实施实例1的热力计算结果(针对1kg工质R134a)
[0040]项目 实施实例1 单位
做功工质 R134a -----
回转直径 1.4 m
环境温度 30 ℃
蒸发器蒸发温度 15 ℃
蒸发器蒸发压强 0.486 Mpa
冷凝器进口气体温度 42.5 ℃
冷凝器压强 1.013 Mpa
冷凝温度 40 ℃
液体工质泵进口温度 40 ℃
液体工质泵出口温度 50.1 ℃
液体工质泵出口压力 19 Mpa
节流阀后制冷剂干度 0.192 -----
转速 2378 转/分
液体工质泵效率 80 %
液体工质泵耗功 19 kJ/kg
[0041]蒸发器吸热量 150.8 kJ/kg
冷凝器排热量 166 kJ/kg
系统COP 7.94 -----
[0042] 最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。