[0020] 实施例1、图1给出了一种膨胀功自回收制冷装置及方法,主要通过设置相关的离心装置实现,通过离心提供一种势场。
[0021] 该膨胀功自回收制冷装置包括超重力产生装置、以及内置工质的制冷装置;超重力产生装置为设置在转轴2上的底座1;制冷装置为依次相互连接的蒸发器3、冷凝器5、压缩机4;具体的为蒸发器3的蒸发管道和压缩机4之间相连接(或者通过其他管道Ⅰ相互连接,此处由于蒸发器3的蒸发管道和压缩机4之间并不需要额外的离心力产生,因而可以直接连接或者通过短的管道Ⅰ进行连接);压缩机4和冷凝器5的冷凝管道之间通过管道Ⅱ相连接(根据实际使用过程,由于压缩机4和冷凝器5的冷凝管道之间需要离心力,所以根据实际情况,设置相应长度的管道Ⅱ,使得工质在管道Ⅱ内流动时在离心势场作用下增加到一定压力);冷凝器5的冷凝管道和蒸发器3的蒸发管道之间通过管道Ⅲ相连接(根据实际使用过程,由于冷凝器5的冷凝管道和蒸发器3之间需要离心力,所以根据实际情况,设置相应长度的管道Ⅱ,使得工质在管道Ⅱ内流动时在离心势场作用下减压到一定压力)。该蒸发器3、冷凝器
5、压缩机4、管道Ⅱ和管道Ⅲ均设置在底座1上,通过机械固定的方式进行固定,其蒸发器3和压缩机4在转轴2的轴心位置(如果设置了管道Ⅰ,则只需要将管道Ⅰ固定与蒸发器3和压缩机4之间),冷凝器5在转轴2的回转半径上。而以上所述的工质为制冷工质。
[0022] 本发明中,通过转轴2带动底座1的旋转形成离心力,再通过该离心力使得在一定长度的管道(管道Ⅰ、管道Ⅱ或管道Ⅲ)中流动的工质受到影响,形成本发明中需要的使用环境。
[0023] 其具体的实施方法如下:
[0024] 1、转轴2带动底座1以一定角速度旋转(该角速度根据现场情况进行相应设置);
[0025] 2、底座1带动蒸发器3、冷凝器5、压缩机4以一定角速度旋转;
[0026] 3、蒸发器3流出低压气体进入压缩机4,被压缩机4增压到中压,温度升高,然后在离心力和压差的共同作用下在管道Ⅱ中绝热流动到冷凝器5的冷凝管道时被进一步增压到高压,惯性势能降低,同时温度进一步上升,高压气体在冷凝器5中向外部高温冷源放热后,变成高温高压液体;
[0027] 4、高温高压液体在离心力和压差的共同作用下在管道Ⅲ中绝热流动到蒸发器3的蒸发管道进口时,温度降低到低温,惯性势能增加,压力降低到低压,变成具有一定干度的气液混合物;
[0028] 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;
[0029] 低压气体从蒸发器3的蒸发管道流出后进入压缩机4,如此循环。
[0030] 5、当外部高温冷源温度提高或外部低温热源温度降低时,只需提高转速即可保持合理的降压程度,反之亦然。
[0031] 在使用过程中,冷凝器5/蒸发器3所对应的外部高温冷源/外部低温热源可为空气、蒸汽或者液体多种形式。
[0032] 实施实例1的计算参数见表1(针对1kg工质R134a)。设计条件为:工质为R134a,冷凝温度40℃,蒸发温度0℃,回转直径为1m。实施实例1计算得到的系统COP(定义为蒸发器吸热量和压缩机理论功耗之比)为6.81,此时的转速为1788转/分,蒸发器吸热量为146.7kJ/kg,冷凝器排热量为168.2kJ/kg,蒸发器进口的制冷剂干度为0.262,传递的惯性势能为4.38kJ/kg。相比现有的采用膨胀阀的制冷系统(见表1,其COP为5.49),实施实例1的COP提升了24%,由此可见,本发明借助惯性势能的参与对膨胀功进行了回收利用,避免了膨胀阀的绝热降压损失,提高了系统COP,且系统简单,有效实现了本发明的初衷。
[0033] 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。
[0034] 表1实施实例1的热力计算结果(针对1kg工质R134a)
[0035]项目 实施实例1 现有系统 单位
做功工质 R134a R134a -----
回转直径 1.0 ----- m
蒸发器蒸发温度 0 0 ℃
蒸发器蒸发压强 0.29 0.29 Mpa
压缩机出口温度 36.3 44.5 ℃
压缩机出口压强 0.822 1.013 Mpa
传递的惯性势能 4.38 ----- kJ/kg
冷凝器进口气体温度 44.5 44.5 ℃
冷凝器压强 1.013 1.013 Mpa
冷凝温度 40 40 ℃
压缩机理论功耗 21.53 25.91 kJ/kg
蒸发器进口制冷剂干度 0.262 0.284 -----
转速 1788 ----- 转/分
蒸发器吸热量 146.7 142.3 kJ/kg
冷凝器排热量 168.2 168.2 kJ/kg
系统COP 6.81 5.49 -----
[0036] 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。