制冷工质引射式减压原理及其技术应用

　　随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，空调系统已成为许多建筑中必备的设施，也因此带来了建筑能耗的急剧增长，最终导致能源的供需矛盾日益显著。因此，研究技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以接受的制冷节能技术，已成为解决这一问题的重要手段^[1]。在制冷空调领域中，节能方向集中在如何提高制冷机组的COP值上，而对COP的研究离不开对能量系统的热力学分析^[2]。 在目前使用的制冷机组中，蒸气压缩制冷循环机组使用最为广泛。蒸气压缩制冷循环中的制冷工质离开冷凝器后，均通过节流阀减压至蒸发压力进入蒸发器吸热制 冷。而节流过程是不可逆过程，原本可以转变为机械能的压力势能完全耗散为热能被制冷剂吸收，同时造成机械能和制冷量的双重损失^[3]。笔者基于降低节流过程的不可逆损失，提高制冷系统的能量利用率的目的，采用制冷工质引射式减压原理与技术，对节流部分进行改进，并对系统做出完善的热力学分析。研究得出的结论对提高制冷机组COP值具有重要的指导意义。

　　1　改进后的新型压缩/喷射制冷系统

　　改进后的新型压缩/喷射制冷系统流程图如图1所示。从图可以看出，完成一个制冷循环过程存在2个制冷剂循环回路。循环回路1：2—3—4—5— 6—7—2;循环回路2：1—8—6—7—9—1。在此，将循环过程在lg p-h图上表示，如图2所示。其中，为了进行比较，传统的蒸气压缩制冷循环1′—2′—3′—4′—1′在图2上也表示出来。

　　与传统的蒸气压缩制冷循环相比，改进后系统的最大不同是用喷射器替代了节流阀^[4]。从冷凝器出来的高温高压液态制冷剂 直接进入喷射器的喷嘴，在喷嘴内加速降压，将压力势能转变为动能，压力降到低于蒸发压力后，从喷嘴喷出的低压高速制冷剂引射从蒸发器出来的低压低温气态制 冷剂与其混合，再在喷射器的扩压器内减速升压使得动能转变为压力势能，从而使得从蒸发器出来的制冷剂压力升高，在气液分离器进行气液分离后，气态制冷剂进 入压缩机，液态制冷剂进入蒸发器，这样可以使进入压缩机的吸气压力高于蒸发压力，从而可以减少压缩机功耗，提高制冷系统的效率。

　　2　热力学的分析

　　对制冷系统进行热力学分析的目的是，在热力学基本定律的基础上，分析系统的能量转换、利用的经济性，寻求提高经济性的方向和途径^[5]。 常用的热力分析方法有能量分析法和分析法。能量分析法的特点是只从能量的数量出发，分析揭示装置或设备在能量数量上的转换、传递、利用和损失等的情况; 分析法则是从能量的数量和质量相结合的角度出发分析揭示装置或设备的有效能的转换、传递、利用和损失的情况。鉴于能量分析方法的局限性，笔者在此采用分析 法对新型压缩/喷射制冷系统进行热力学分析，采用此方法对揭示制冷系统中的用能薄弱环节无疑是十分重要的，也是十分有效的。