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超重力制冷装置及方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-06-19
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2015-12-09
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2017-06-13
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-06-19
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201510348645.9 申请日 2015-06-19
公开/公告号 CN105042919B 公开/公告日 2017-06-13
授权日 2017-06-13 预估到期日 2035-06-19
申请年 2015年 公开/公告年 2017年
缴费截止日
分类号 F25B3/00 主分类号 F25B3/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 6
权利要求数量 7 非专利引证数量 0
引用专利数量 10 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN201885339U、CN104457050A、GB313047A、JP平3-5678A、US3948061A、US4117695A、US2003/0145621A1、US2015/0089973A1、US5168726A、CN2201628Y 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 浙江理工大学 当前专利权人 浙江理工大学
发明人 王厉 第一发明人 王厉
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街5号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州中成专利事务所有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
金祺
摘要
本发明公开了一种超重力制冷装置;包括超重力旋转装置和制冷装置;所述超重力旋转装置包括转轴(2);所述制冷装置包括设置于转轴(2)上的蒸发器(3)、冷凝器(8)、液体工质泵(6)、节流阀(4);所述蒸发器(3)的蒸发管道一端与冷凝器(8)的冷凝管道一端相连接;所述冷凝器(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;所述液体工质泵(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。
  • 摘要附图
    超重力制冷装置及方法
  • 说明书附图:图1
    超重力制冷装置及方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2017-06-13 授权
2 2015-12-09 实质审查的生效 IPC(主分类): F25B 3/00 专利申请号: 201510348645.9 申请日: 2015.06.19
3 2015-11-11 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种超重力制冷装置;包括超重力旋转装置和制冷装置;其特征是:所述超重力旋转装置包括转轴(2);
所述制冷装置包括设置于转轴(2)上的蒸发器(3)、冷凝器(8)、液体工质泵(6)、节流阀(4);
所述蒸发器(3)的蒸发管道一端与冷凝器(8)的冷凝管道一端相连接;
所述冷凝器(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;
所述液体工质泵(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;
所述蒸发器(3)和节流阀(4)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。

2.根据权利要求1所述的超重力制冷装置,其特征是:所述转轴(2)上设置有支撑蒸发器(3)、冷凝器(8)、液体工质泵(6)、节流阀(4)的底座(1)。

3.根据权利要求2所述的超重力制冷装置,其特征是:蒸发器(3)与冷凝器(8)的连接管道设置一根或多根。

4.根据权利要求2所述的超重力制冷装置,其特征是:所述蒸发器(3)和冷凝器(8)之间的连接管道为多根,该连接管道绕转轴(2)的轴心对称布置。

5.根据权利要求4所述的超重力制冷装置,其特征是:所述蒸发器(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,其临界点温度为40℃~100℃。

6.利用如权利要求1~5任一所述的超重力制冷装置进行的超重力制冷方法,其特征是: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;
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;
所述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;
所述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;
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,变成饱和的低压气体;
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。

7.根据权利要求6所述的超重力制冷方法,其特征是: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;
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。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及动力设备技术领域,具体是一种超重力制冷装置及方法。

背景技术

[0002] 当前所采用的电制冷循环的基本过程如下:1、气体压缩机将低压制冷剂蒸汽压缩到高压;2、高压制冷剂蒸汽在冷凝器中放出热量后变成高压液体制冷剂;3、高压液体制冷剂再冷后通过节流阀降压到低压,成为低温低压制冷剂液体(或汽液混合物);4、低温低压制冷剂液体(或汽液混合物)在蒸发器中吸收热量后变成低温低压制冷剂蒸汽,然后再进入气体压缩机,如此往复。
[0003] 在电制冷循环系统中,气体压缩机是一个重要的部件,其技术要求高,需要良好的润滑及冷却条件,不适合在蒸发温度和冷凝温度差较小的情况下工作。而液体泵作为一种压缩机械相比气体压缩机在技术经济性能上往往具有更大优势。
[0004] 这样,有必要对现有的电制冷循环系统进行改进,以液体泵代替气体压缩机来提高技术经济价值和可行性。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的超重力制冷装置及方法。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明提供一种超重力制冷装置;包括超重力旋转装置和制冷装置;所述超重力旋转装置包括转轴;所述制冷装置包括设置于转轴上的蒸发器、冷凝器、液体工质泵、节流阀;所述蒸发器的蒸发管道一端与冷凝器的冷凝管道一端相连接;所述冷凝器的冷凝管道另外一端与液体工质泵的液体进口相连接;所述液体工质泵的液体出口通过节流阀与蒸发器的蒸发管道另外一端相连接。
[0007] 作为本发明所述的超重力制冷装置的改进:所述蒸发器和节流阀布置在转轴的轴心位置,冷凝器、液体工质泵布置在转轴的回转半径上。
[0008] 作为本发明所述的超重力制冷装置的进一步改进:所述转轴上设置有底座;所述蒸发器、冷凝器、液体工质泵、节流阀均设置在底座上。
[0009] 作为本发明所述的超重力制冷装置的进一步改进:蒸发器与冷凝器的连接管道可设置一根或多根。
[0010] 作为本发明所述的超重力制冷装置的进一步改进:所述蒸发器和冷凝器之间的连接管道为多根,该连接管道绕转轴的轴心对称布置。
[0011] 作为本发明所述的超重力制冷装置的进一步改进:所述蒸发器、冷凝器、液体工质泵、节流阀及其连接管道内部所采用的工质为单组分有机工质,其临界点靠近低品位热源温度范围。
[0012] 超重力制冷方法,包括超重力制冷装置;转轴带动蒸发器、冷凝器、液体工质泵、节流阀以一定角速度旋转;从蒸发器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的冷凝管道时被增压到高压,温度上升,高压气体在冷凝器中向外部高温冷源放热后,变成高温高压液体;所述高温高压液体进入液体工质泵,被加压到超高压成为超高压液体,同时温度升高;所述超高压液体在离心力和压差的共同作用下流动到节流阀进口时重新变成高压液体;高压液体进入节流阀,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的蒸发管道,吸收外部低温热源的热量后,变成饱和的低压气体;低压气体从蒸发器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的冷凝管道,并按照以上所述步骤循环。
[0013] 作为本发明所述的超重力制冷方法的改进:当外部热源温度提高或外部冷源温度降低时,提高转轴的转速保持合理的传热温差,减小不可逆损失;当外部热源温度降低或外部冷源温度提高时,降低转轴的转速保持合理的传热温差,减小不可逆损失。
[0014] 作为本发明所述的超重力制冷方法的进一步改进:所述冷凝器/蒸发器所采用的外部冷/热源可为空气、蒸汽、液体。
[0015] 本发明与现有电制冷系统相比,具有以下优点:
[0016] 1)利用液体工质泵代替气体压缩机来驱动系统的制冷循环过程。
[0017] 2)特别适合于蒸发温度与冷凝温度相差不大的场合。
[0018] 3)系统构造简单。
[0019] 4)调节方便可靠,可通过调节转速来适应外部热源或外部冷源的温度变化。

实施方案

[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。

附图说明

[0020] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
[0021] 图1是本发明的主要结构示意图。
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