新型冰箱压缩/喷射混合制冷循环的研究

　　1 引言

　　随着双温双控冰箱双蒸发器的广泛应用,该系统固有的蒸发压力调节阀所带来的压力损失及能量损失显得日益突出,使得这种制冷系统的制冷系数不能满足需要。因此探寻具有更高效率的双温制冷系统成为亟待解决的问题。

　　近年来,一些研究者^[1-9]将喷射器引入蒸汽压缩制冷循环,构成压缩/喷射混合制冷循环,并已初步证实有较显著的节能效果。另外,范晓伟等^{[3, 4]}在家用双温冰箱中应用了喷射器,组成效率更高的喷射/压缩循环。西安交通大学试验了一种蒸发温度不同的冷藏室蒸发器和冷冻室蒸发器串联的压缩/喷射式混合制冷循环冰箱,收到了一定的节能效果;郭健翔等人[5]在Kornhauser^[7]循环基础上作了改进,他们对各自循环所作的理论计算结果证明,混合循环性能系数相对简单蒸气压缩循环有不同程度提高。

　　本文结合喷射器的基本方程,提出这种双温冰箱新型压缩/喷射混合制冷循环的热力学分析方法,着重从理论上验证了这种新型冰箱压缩/喷射混合制冷循环的节能优势,并对喷射器的喷嘴设计方法进行了初步探讨。

　　2 新型冰箱压缩/喷射混合制冷循环

　　在这种新型的冰箱压缩/喷射混合制冷循环中,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,将压能转变为速度能, 从喷嘴喷出时通常超过声速,压力降到低于蒸发压力。从喷嘴喷出的低压高速制冷剂引射从蒸发器来的低压低温气态制冷剂并使之与其混合,再在喷射器的扩压室内 减速升压,使得速度能转变为压能,从而使得从蒸发器出来的制冷剂压力升高,在气液分离器内进行气液分离后,气态制冷剂进入压缩机,液态制冷剂再进入蒸发 器,如图1所示。

　　制冷工质由1’状态经压缩机增压升焓至状态点2,然后经冷凝器冷却至状态3,并分成两部分:一部分经由节流件节流至4,再由冷冻室蒸发器EL吸 热蒸发至状态5,作为引射流体进入喷射器,另一部分则直接作为工作流体进入喷射器喷嘴膨胀至3,'将其压能转化成动能与引射流体混合、扩压至状态7,接着 进入冷藏室蒸发器EH吸热蒸发至状态1,最后以状态1 '进入压缩机构完成一个整循环。它与简单蒸气压缩循环相比实际上只增加1个喷射器,这样可以使进入压缩机的吸气压力高于蒸发压力,从而可以提高制冷系统的 效率。

　　3 新型冰箱压缩/喷射混合制冷循环的热力学分析

　　3. 1 模型假设

　　为了方便计算和分析,我们对新型冰箱压缩/喷射混合制冷循环的某些环节进行了假设,主要包括以下几个方面: