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文档序号:36399528发布日期:2023-12-16 01:40阅读:9来源:国知局

制冷系统、制冷设备和制冷系统的控制方法
技术领域
1.本发明涉及制冷技术领域,特别是涉及一种制冷系统

制冷设备和制冷系统的控制方法



背景技术:

2.传统的蒸气压缩制冷系统由于使用
gwp
值和
odp
值较高的
hfc
氢氟烃类制冷剂和
hcfc
氢氯氟碳化物制冷剂,在使用过程中容易产生严重的温室效应和臭氧层破坏等环境问题

而新一代的空气制冷技术是一种环保的制冷技术,将不会产生环境问题,在双碳目标背景下具有较大的发展潜力

3.涡流管是一种冷热分离设备,无运动部件

运行可靠,是构建空气制冷系统的良好选择,然而由于涡流管尺寸较小且分离出的气体只有部分是冷气流,制冷量较低,是限制其大规模使用的关键难题

4.如图1和图2所示,涡流管1具有涡旋室
12、
进气口
11、
热端出口
14
和冷端出口
13
,进气口
11、
热端出口
14
和冷端出口
13
均与涡旋室
12
连通,热端出口
14
处设有热端调节阀
15。
涡流管1的工作原理为:压缩空气从进气口
11
进入,在涡旋室
12
内膨胀做高速圆周运动,靠近涡流管1轴线处的中心流体角速度大于涡流管1内壁面的外围流体角速度,中心流体和外围流体进行能量交换,外围流体获得能量,温度增加,从一边的热端出口
14
流出;中心流体失去能量,温度减小,在热端调节阀
15
的阻碍作用下,流体方向反转,从另一边的冷端出口
13
流出,从而实现气体的冷热分离

其中,通过调节热端调节阀
15
的开度可以控制冷端出口
13
的气流温度和流量

5.涡流管1的常规制冷应用示意图如图3所示,常压空气经过压缩机构比如空气压缩机2加压后通入涡流管1的进气口
11
,涡流管1的冷端出口
13
和热端出口
14
均位于常压空气之中,分离出的冷气体从涡流管1的冷端出口
13
流出到需要制冷的场所,分离出的热气体从涡流管1的热端出口
14
直接排出

在常规的涡流管1制冷应用中,从冷端出口
13
流出的用于制冷的冷气只占进气口
11
流入气体的一部分,冷端出口
13
的冷气流流量较小,导致制冷系统的制冷量较小,而且热端出口
14
的热气流也不利于制冷

6.为了提升涡流管的制冷量,专利
cn215002359u
利用涡流管热端产生的余热和涡流管冷端的部分冷气流驱动努森泵加压机构对通向涡流管的气体进行加压,通过加压提高进入涡流管气流速度,从而来保证涡流管的制冷效果

使用该专利虽然提高了涡流管的进口压力,但是利用了冷端出口的部分冷气流,削弱了进口压力增加带来的制冷效果

7.专利
cn101858665a
提出的一种涡流管并联使用的方法来增加冷气流量,但并联使用时的热端出风没有加以利用

8.专利
cn115751753a
采用环路热管强化涡流管制冷效率,把涡流管的热端管主体设置在蒸发器内,以加热蒸发器内的液体,实现涡流管内热量的迁移,提升其制冷性能,该专利虽然对热端的热量加以利用,但无法增加涡流管冷端的冷气流量

9.综上可知,现有技术中采用涡流管进行制冷时,涡流管的冷端的冷气流量较低,导
致制冷系统的制冷量偏低,故需针对该问题进行解决



技术实现要素:

10.有鉴于此,本发明提供一种制冷系统

制冷设备和制冷系统的控制方法,主要所要解决的技术问题是:如何提升制冷系统的制冷量

11.为达到上述目的,本发明主要提供如下技术方案:
12.第一方面,本发明的实施例提供一种制冷系统,其包括压缩机构

第一涡流管

引射器和压力调节机构;
13.所述压缩机构的排气口用于与所述第一涡流管的进气口连通,所述第一涡流管的冷端出口用于与引射器的引射流进口连通,所述第一涡流管的热端出口用于与引射器的主动流进口连通,所述压力调节机构用于使引射器的主动流进口的气体压力大于引射器的引射流进口的气体压力;所述制冷系统用于将引射器的出流口的气体引出进行制冷

14.在一些实施方式中,所述的制冷系统还包括第二涡流管;
15.所述压缩机构的排气口还用于与第二涡流管的进气口连通,所述第二涡流管的热端出口用于引射器的主动流进口连通;所述制冷系统还用于将第二涡流管的冷端出口的气体引出进行制冷

16.在一些实施方式中,所述压力调节机构用于对第一涡流管的进气口的管路和第二涡流管的进气口的管路两者上的压力进行调节,以让第一涡流管的进气口的管路上的压力小于第二涡流管的进气口的管路上的压力,使引射器的主动流进口的气体压力大于引射器的引射流进口的气体压力

17.在一些实施方式中,所述压力调节机构包括第一减压阀和第二减压阀,所述第一减压阀用于设置在所述第一涡流管的进气口的管路上,所述第二减压阀用于设置在所述第二涡流管的进气口的管路上;
18.其中,所述压力调节机构通过第一减压阀对第一涡流管的进气口的管路上的压力进行调节,且通过第二减压阀对第二涡流管的进气口的管路上的压力进行调节,以让第一涡流管的进气口的管路上的压力小于第二涡流管的进气口的管路上的压力

19.在一些实施方式中,所述的制冷系统还包括第一压力传感器

第二压力传感器

第三压力传感器

第四压力传感器和第一控制机构;
20.所述第一压力传感器用于检测所述第一涡流管的进气口的进气压力,所述第二压力传感器用于检测所述第二涡流管的进气口的进气压力,所述第三压力传感器用于检测所述引射器的主动流进口的进气压力,所述第四压力传感器用于检测所述引射器的引射流进口的进气压力;
21.所述第一控制机构用于在第二涡流管的进气口的进气压力小于等于第一涡流管的进气口的进气压力和
/
或所述引射器的主动流进口的进气压力小于等于引射器的引射流进口的管路上的压力时,控制第二涡流管的进气口的管路上的压力增大

22.在一些实施方式中,制冷系统还包括排气管,排气管的一端与第二涡流管的冷端出口和引射器的出流口同时连接,所述制冷系统通过排气管将引射器的出流口的气体和第二涡流管的冷端出口的气体同时引出进行制冷;
23.所述制冷系统还包括第一温度传感器和第二控制机构;
24.所述第一温度传感器用于对排气管的排气温度进行检测;
25.所述第二控制机构用于在排气管的排气温度大于第一预设值时,控制第二涡流管的热端调节阀的开度增大,和
/
或,控制第二涡流管的进气口的管路上的压力增大

26.在一些实施方式中,所述的制冷系统还包括第二温度传感器和第三控制机构;
27.所述第二温度传感器用于检测所述第一涡流管的冷端出口的气体温度;
28.所述第三控制机构用于在第一涡流管的冷端出口的气体温度大于第二预设值时,控制第一涡流管的热端调节阀的开度增大,和
/
或,控制第一涡流管的进气口的管路上的压力增大

29.第二方面,本发明的实施例提供还一种制冷设备,其可以包括上述任一种的制冷系统

30.第三方面,本发明的实施例提供还一种制冷系统的控制方法,其包括以下步骤:
31.步骤
s1
:对排气管的排气温度进行检测;
32.步骤
s2
:当排气管的排气温度大于第一预设值时,控制第二涡流管的热端调节阀的开度增大,和
/
或,控制第二涡流管的进气口的管路上的压力增大

33.在一些实施方式中,在步骤
s1
之前,控制方法还包括以下步骤:
34.步骤
s01
:检测所述第一涡流管的冷端出口的气体温度;
35.步骤
s02
:当第一涡流管的冷端出口的气体温度大于第二预设值时,控制第一涡流管的热端调节阀的开度增大,和
/
或,控制控制第一涡流管的进气口的管路上的压力增大

36.在一些实施方式中,当第一涡流管的冷端出口的气体温度小于或等于第二预设值时还检测所述第一涡流管的进气口的进气压力

所述第二涡流管的进气口的进气压力

所述引射器的主动流进口的进气压力和所述引射器的引射流进口的进气压力;
37.若第二涡流管的进气口的进气压力小于等于第一涡流管的进气口的进气压力和
/
或所述引射器的主动流进口的进气压力小于等于引射器的引射流进口的管路上的压力时,控制第二涡流管的进气口的管路上的压力增大;
38.若第二涡流管的进气口的进气压力大于第一涡流管的进气口的进气压力,且所述引射器的主动流进口的进气压力大于引射器的引射流进口的管路上的压力时,则进入步骤
s1。
39.借由上述技术方案,本发明制冷系统

制冷设备和制冷系统的控制方法至少具有以下有益效果:
40.1、
在本发明提供的技术方案中,制冷系统通过设置引射器回收涡流管的热端出口的热气流,并将热气流膨胀成为冷气流与涡流管的冷端出口的冷气流一起进行制冷

相对于现有技术,本发明由于对热气流进行了回收利用,在流入涡流管的总气量不变的情况下增加了冷气流量,提高了制冷系统的制冷量;
41.2、
本发明的制冷系统为开式系统,压缩机构可以为空气压缩机等,其可以直接引入空气进行压缩,并且直接利用引射器的出流口的冷气流进行制冷,不需要回流到压缩机构进行闭式的制冷循环,从而简化了制冷结构,可以降低成本;
42.3、
通过设置第二涡流管与第一涡流管并联使用,可以增加制冷量;
43.4、
通过在系统的部分关键节点设置压力传感器和温度传感器,可以获取系统的运行状态并对系统施加控制,使制冷系统可以输出所需的制冷温度

44.上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后

附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图

46.图1是现有技术中涡流管的结构示意图;
47.图2是现有技术中涡流管的另一视角的结构示意图;
48.图3是现有技术中涡流管的制冷应用示意图;
49.图4是本发明的一实施例提供的一种制冷系统的示意图;
50.图5是引射器结构及内部典型的压力

温度

速度分布示意图;
51.图6是本发明的一实施例提供的一种制冷系统的控制方法的流程图

52.附图标记:
2、
压缩机构;
4、
三通;
5、
第二减压阀;
6、
第二涡流管;
7、
第一减压阀;
8、
单向阀;
9、
第一涡流管;
10、
引射器;
11、
排气管;
12、
第一温度传感器;
13、
第二温度传感器;
14、
第一压力传感器;
15、
第二压力传感器;
16、
第三压力传感器;
17、
第四压力传感器;
61、
第二涡流管的进气口;
62、
第二涡流管的热端出口;
63、
第二涡流管的冷端出口;
91、
第一涡流管的进气口;
92、
第一涡流管的热端出口;
93、
第一涡流管的冷端出口;
101、
引射流进口;
102、
主动流进口;
103、
出流口

具体实施方式
53.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例

基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围

54.需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示
(
诸如上










……
)
,则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态
(
如附图所示
)
下各部件之间的相对位置关系

运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变

55.另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量

由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征

另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内

56.如图4所示,本发明的一个实施例提出的一种制冷系统,其包括压缩机构
2、
第一涡流管
9、
引射器
10
和压力调节机构

其中,压缩机构2可以为空气压缩机等,压缩机构2的具体结构为现有技术,在此不再赘述

57.上述的引射器
10
具有主动流进口
102、
引射流进口
101
和出流口
103。
图5示出了一
种引射器
10
的结构示意图及内部典型的压力和速度分布示意图,图5中纵轴上侧的双点划线代表主动流的压力
/
温度,图5中纵轴上侧的单点划线代表引射流的压力
/
温度,图5中纵轴上侧与双点划线和单点划线的交汇处连接的实线代表混合流的压力
/
温度

图5中纵轴下侧的双点划线代表主动流的速度,图5中纵轴下侧的单点划线代表引射流的速度,图5中纵轴下侧与双点划线和单点划线的交汇处连接的实线代表混合流的速度

如图5所示,引射器
10
包括主动喷嘴

预混段

混合段和扩压段等主要结构,其中,主动喷嘴具有前述的主动流进口
102
,预混段具有所述的引射流进口
101
,扩压段具有所述的出流口
103。
引射器
10
的工作过程如下:高压流体从主动流进口
102
进入主动喷嘴,在主动喷嘴内近似于等熵膨胀降压降温,在主动喷嘴出口成为高速低温主动流;在预混段中,高速低温主动流通过引射流进口
101
引射低速低压的引射流;两种流体在混合段中通过动量交换进行充分混合,然后进入扩压段减速增压后从引射器
10
的出流口
103
流出

58.如图4所示,上述压缩机构2的排气口用于与第一涡流管9的进气口
91
连通,以向第一涡流管9的进气口
91
通入高压气体

第一涡流管9的冷端出口
93
用于与引射器
10
的引射流进口
101
连通

第一涡流管9的热端出口
92
用于与引射器
10
的主动流进口
102
连通

压力调节机构用于使引射器
10
的主动流进口
102
的气体压力大于引射器
10
的引射流进口
101
的气体压力,以使引射器
10
对从主动流进口
102
流入的气体进行降温

本发明的制冷系统用于将引射器
10
的出流口
103
的气体引出进行制冷

具体来说,制冷系统可以将引射器
10
的出流口
103
的气体引至需要制冷的场所进行制冷

59.在上述示例中,第一涡流管9对流入的高压气体冷热分离,冷气流从第一涡流管9的冷端出口
93
流入引射器
10
的引射流进口
101
,热气流从第一涡流管9的热端出口
92
流入引射器
10
的主动流进口
102。
由于压力调节机构可以使引射器
10
的主动流进口
102
的气体压力大于引射器
10
的引射流进口
101
的气体压力,从而可以满足引射器
10
的工作条件,使引射器
10
可以正常工作

其中,引射器
10
正常工作时可以对流入主动流进口
102
的气流进行膨胀使之形成冷气流,该经膨胀后所形成的冷气流与冷端出口的冷气流混合后从引射器
10
的出流口
103
喷出,混合的冷气流可以被引至需要制冷的场所进行制冷

60.上述的制冷系统通过设置引射器
10
回收涡流管的热端出口的热气流,并将热气流膨胀成为冷气流与涡流管的冷端出口的冷气流一起进行制冷

相对于现有技术,本发明由于对热气流进行了回收利用,在流入涡流管的总气量不变的情况下增加了冷气流量,提高了制冷系统的制冷量

61.另外,本发明的制冷系统为开式系统,压缩机构2可以为空气压缩机等,其可以直接引入空气进行压缩,并且直接利用引射器
10
的出流口
103
的冷气流进行制冷,不需要回流到压缩机构2进行闭式的制冷循环,从而简化了制冷结构,可以降低成本

62.这里需要说明的是:引射器
10
的工作条件为:引射器
10
的主动流进口
102
的气体压力大于引射器
10
的引射流进口
101
的气体压力

只有满足该条件,引射器
10
才可正常工作,否则可能导致对热气流的回收降温失败

63.另外,引射系数是评价引射器
10
性能的常用指标之一,定义为引射流质量流量和主动流质量流量之比

在本发明中,为了适应不同的工况需求,引射器
10
的引射系数应越大越好

为了保持较大的引射系数,优选的,在设计引射器
10
时要保证引射器
10
的主动喷嘴出口的流体处于欠膨胀状态,即引射器
10
的主动喷嘴出口的压力要略高于引射流进口
101

压力

64.前述的制冷系统还包括第二涡流管6,压缩机构2的排气口还用于与第二涡流管6的进气口
61
连通,第二涡流管6的热端出口
62
用于引射器
10
的主动流进口
102
连通

制冷系统还用于将第二涡流管6的冷端出口
63
的气体引出进行制冷

具体来说,制冷系统可以将第二涡流管6的冷端出口
63
的气体引至需要制冷的场所进行制冷

65.在上述示例中,相对于单个涡流管,通过设置第二涡流管6与第一涡流管9并联使用,可以增加制冷量

66.为了实现前述压力调节机构的功能,如图4所示,压力调节机构用于对第一涡流管9的进气口
91
的管路和第二涡流管6的进气口
61
的管路两者上的压力进行调节,以让第一涡流管9的进气口
91
的管路上的压力小于第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力,使引射器
10
的主动流进口
102
的气体压力大于引射器
10
的引射流进口
101
的气体压力

67.在上述示例中,压力调节机构通过使第一涡流管9的进气口
91
的管路上的压力小于第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力,如此使第二涡流管6的热端出口
62
的压力大于第一涡流管9的热端出口
92
的压力,由于第一涡流管9的冷端出口
93
的压力与第一涡流管9的热端出口
92
的压力基本一致,从而第二涡流管6的热端出口
62
的压力也大于第一涡流管9的冷端出口
93
的压力,当第二涡流管6的热端出口
62
的压力被引入引射器
10
的主动流进口
102
,且第一涡流管9的冷端出口
93
的压力被引入引射器
10
的引射流进口
101
时,可以使引射器
10
的主动流进口
102
的气体压力大于引射器
10
的引射流进口
101
的气体压力,如此可以满足引射器
10
的工作条件,使引射器
10
可以正常工作

68.在一个具体的应用示例中,前述的压力调节机构可以包括第一减压阀7和第二减压阀
5。
第一减压阀7用于设置在第一涡流管9的进气口
91
的管路上

第二减压阀5用于设置在第二涡流管6的进气口
61
的管路上

其中,压力调节机构通过第一减压阀7对第一涡流管9的进气口
91
的管路上的压力进行调节,且通过第二减压阀5对第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力进行调节,以让第一涡流管9的进气口
91
的管路上的压力小于第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力,使引射器
10
的主动流进口
102
的气体压力大于引射器
10
的引射流进口
101
的气体压力

69.在上述示例中,第一减压阀7和第二减压阀5配合,可以使第一涡流管9的进气口
91
的管路上的压力小于第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力

70.前述的制冷系统还包括第一压力传感器
14、
第二压力传感器
15、
第三压力传感器
16、
第四压力传感器
17
和第一控制机构

第一压力传感器
14
用于检测第一涡流管9的进气口
91
的进气压力,第二压力传感器
15
用于检测第二涡流管6的进气口
61
的进气压力,第三压力传感器
16
用于检测引射器
10
的主动流进口
102
的进气压力,第四压力传感器
17
用于检测引射器
10
的引射流进口
101
的进气压力

第一控制机构用于在第二涡流管6的进气口
61
的进气压力
p1
小于等于第一涡流管9的进气口
91
的进气压力
p2

/
或引射器
10
的主动流进口
102
的进气压力
p3
小于等于引射器
10
的引射流进口
101
的管路上的压力
p4
时,控制第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力增大,比如可以通过控制第二减压阀5的开度增大,以使第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力增大
。。
71.在上述示例中,当第二减压阀5的开度增大时,可以增大第二涡流管6的进气口
61
的进气压力
p1
,使第二涡流管6的进气口
61
的进气压力
p1
大于第一涡流管9的进气口
91
的进
气压力
p2
,如此使第二涡流管6的热端出口
62
的压力也要大于第一涡流管9的冷端出口
93
的压力,当第二涡流管6的热端出口
62
的压力被引入引射器
10
的主动流进口
102
,且第一涡流管9的冷端出口
93
的压力被引入引射器
10
的引射流进口
101
时,可以使引射器
10
的主动流进口
102
的气体压力
p3
大于引射器
10
的引射流进口
101
的气体压力
p4
,从而可以满足引射器
10
的工作条件,使引射器
10
可以正常工作

72.其中,第一压力传感器
14、
第二压力传感器
15、
第三压力传感器
16
和第四压力传感器
17
配合可以对制冷系统的运行状态进行检测,并通过第一控制机构对第二减压阀5的开度施加控制,可以使引射器
10
能够正常工作,避免因为无法满足引射器
10
的工作条件,使引射器
10
无法正常工作导致对热气流的回收利用失败

73.如图4所示,前述的制冷系统还包括排气管
11
,排气管
11
的一端与第二涡流管6的冷端出口
63
和引射器
10
的出流口
103
同时连接

制冷系统通过排气管
11
将引射器
10
的出流口
103
的气体和第二涡流管6的冷端出口
63
的气体同时引出进行制冷

74.前述的制冷系统还包括第一温度传感器
12
和第二控制机构

第一温度传感器
12
用于对排气管
11
的排气温度
t2
进行检测

第二控制机构用于在排气管
11
的排气温度
t2
大于第一预设值时,控制第二涡流管6的热端调节阀的开度增大,和
/
或,控制第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力增大,比如可以通过控制第二减压阀5的开度增大,以使第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力增大

75.在上述示例中,通过增大第二涡流管6的热端调节阀的开度,可以使第二涡流管6的冷端出口
63
的温度减小,以降低排气管
11
的排气温度
t2
,使排气管
11
的排气温度
t2
达到第一预设值

其中,也可以增大第二减压阀5的开度,使第二涡流管6的入口压力增大,如此可以使第二涡流管6的冷端出口
63
的温度减小,以降低排气管
11
的排气温度
t2
,使排气管
11
的排气温度
t2
达到第一预设值

76.其中,通过对第二涡流管6的热端调节阀的开度和第二减压阀5的开度进行调节,可以对排气管
11
的排气温度
t2
进行调节,使其满足所需的制冷温度

77.如图4所示,前述的制冷系统还可以包括第二温度传感器
13
和第三控制机构

第二温度传感器
13
用于检测第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
;第三控制机构用于在第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
大于第二预设值时,控制第一涡流管9的热端调节阀的开度增大,和
/
或,控制第一涡流管9的进气口
91
的管路上的压力增大,比如可以通过控制第一减压阀7的开度增大,使第一涡流管9的进气口
91
的管路上的压力增大

78.在上述示例中,通过增大第一涡流管9的热端调节阀的开度,可以使第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
减小,以达到第二预设值

其中,也可以增大第一减压阀7的开度,使第一涡流管9的入口压力增大,如此可以使第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
减小,以达到第二预设值

79.其中,通过对第一涡流管9的热端调节阀的开度和第一减压阀7的开度进行调节,可以对第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
进行调节,进而影响排气管
11
的排气温度
t2
,使排气管
11
的排气温度
t2
可调,以满足所需的制冷温度

80.这里需要说明的是:可以先调节第一减压阀7的开度和第一涡流管9的热端调节阀的开度,使第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
达到第二预设值;然后再调节第二减压阀5的开度和第二涡流管6的热端调节阀的开度,如此使排气管
11
的排气温度
t2
更容易达到
所需的第一预设值

81.这里需要说明的是:上述的第一减压阀
7、
第二减压阀
5、
第一涡流管9的热端调节阀和第二涡流管6的热端调节阀可以均为电磁阀,第一控制机构

第二控制机构和第三控制机构三者可以为不同的控制机构,比如可以均为微处理器或者
plc


第一控制机构

第二控制机构和第三控制机构三者也可以为同一控制机构,比如为同一微处理器或者
plc


82.为方便理解,下面对上述包含双涡流管的制冷系统的工作流程介绍如下:环境空气经压缩机构2比如空气压缩机压缩后成为高压气体,压缩空气经过三通4分为两条支路,支路1的压缩空气经过第二减压阀5进入第二涡流管6的进气口
61
,支路2的压缩空气经过第一减压阀7进入第一涡流管9的进气口
91
,第二涡流管6和第一涡流管9并联使用

压缩空气在第二涡流管6和第一涡流管9中高速旋转并产生冷热分离效应,第二涡流管6在冷端和热端出口分别分离出冷气流1和热气流
1。
第一涡流管9在冷端和热端出口分别分离出冷气流2和热气流
2。
83.第二涡流管6的热端出口
62
的热气流1经过单向阀8与第一涡流管9的热端出口
92
的热气流2汇合后进入引射器
10
的主动流进口
102
成为中压主动流,热气流在引射器
10
的主动喷嘴内做近似等熵膨胀,降温降压,成为冷气流;另外,第一涡流管9的冷端出口
93
的冷气流2在引射器
10
主动流的射流作用下被吸引进入引射器
10
成为低压引射流,在预混室内与主动喷嘴出口的冷气流开始混合,在混合室内混合均匀并在扩压室内减速后经引射器
10
出口流出;然后与第二涡流管6的冷端出口
63
的冷气流1混合用来制冷

84.其中,采用本发明的技术方案充分利用了涡流管的冷热分离效应,热气流可以被引射器
10
回收,经过膨胀后形成冷气流,增加了冷气流量,从而得以提升制冷效果

85.本发明的实施例还提出一种制冷设备,其可以包括上述任一种的制冷系统

由于制冷设备采用上述制冷系统的缘故,制冷系统通过设置引射器
10
回收涡流管的热端出口的热气流,并将热气流膨胀成为冷气流与涡流管的冷端出口的冷气流一起进行制冷

相对于现有技术,本发明由于对热气流进行了回收利用,在流入涡流管的总气量不变的情况下增加了冷气流量,提高了制冷系统的制冷量

86.如图6所示,本发明的实施例还提出一种采用上述制冷系统的控制方法,其可以包括以下步骤:
87.步骤
s1
:对排气管
11
的排气温度
t2
进行检测

88.步骤
s2
:当排气管
11
的排气温度
t2
大于第一预设值时,控制第二涡流管6的热端调节阀的开度增大,和
/
或,控制第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力增大,比如可以通过控制第二减压阀5的开度增大,以使第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力增大

89.在上述示例中,通过对第二涡流管6的热端调节阀的开度和第二减压阀5的开度进行调节,可以对排气管
11
的排气温度进行调节,使其满足所需的制冷温度

90.进一步的,在对排气管
11
的排气温度进行检测之前,上述制冷系统的控制方法还包括以下步骤:
91.步骤
s01
:检测第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1。
92.步骤
s02
:当第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
大于第二预设值时,控制第一涡流管9的热端调节阀的开度增大,和
/
或,控制第一涡流管9的进气口
91
的管路上的压力增大,比如可以通过控制第一减压阀7的开度增大,使第一涡流管9的进气口
91
的管路上的
压力增大

93.在上述示例中,可以先调节第一减压阀7的开度和第一涡流管9的热端调节阀的开度,使第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
达到第二预设值;然后再调节第二减压阀5的开度和第二涡流管6的热端调节阀的开度,如此使排气管
11
的排气温度
t2
更容易达到所需的第一预设值

94.在上述示例中,当第一涡流管9的冷端出口
93
的气体温度
t1
小于或等于第二预设值时还检测第一涡流管9的进气口
91
的进气压力
p2、
第二涡流管6的进气口
61
的进气压力
p1、
引射器
10
的主动流进口
102
的进气压力
p3
和引射器
10
的引射流进口
101
的进气压力
p4。
95.若第二涡流管6的进气口
61
的进气压力
p1
小于等于第一涡流管9的进气口
91
的进气压力
p2

/
或引射器
10
的主动流进口
102
的进气压力
p3
小于等于引射器
10
的引射流进口
101
的管路上的压力
p4
时,控制第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力增大,比如可以通过控制第二减压阀5的开度增大,以使第二涡流管6的进气口
61
的管路上的压力增大

当第二减压阀5的开度增大时,可以增大第二涡流管6的进气口
61
的进气压力
p1
,使第二涡流管6的进气口
61
的进气压力
p1
大于第一涡流管9的进气口
91
的进气压力
p2
,如此使第二涡流管6的热端出口
62
的压力也要大于第一涡流管9的冷端出口
93
的压力,当第二涡流管6的热端出口
62
的压力被引入引射器
10
的主动流进口
102
,且第一涡流管9的冷端出口
93
的压力被引入引射器
10
的引射流进口
101
时,可以使引射器
10
的主动流进口
102
的气体压力
p3
大于引射器
10
的引射流进口
101
的气体压力
p4
,从而可以满足引射器
10
的工作条件,使引射器
10
可以正常工作

96.若第二涡流管6的进气口
61
的进气压力
p1
大于第一涡流管9的进气口
91
的进气压力
p2
,且引射器
10
的主动流进口
102
的进气压力
p3
大于引射器
10
的引射流进口
101
的管路上的压力
p4
时,则进入前述的步骤
s1。
97.在上述示例中,通过在系统的部分关键节点设置压力传感器和温度传感器,可以获取系统的运行状态并对系统施加控制,使制冷系统可以输出所需的制冷温度

98.为方便理解,下面对其具体的控制过程进行详细说明,在压缩机构2比如空气压缩机开启时,首先调节第一减压阀7的开度和第一涡流管9的热端调节阀的开度来控制第一涡流管9的冷端出口
93
温度
t1
,判断
t1
是否小于等于制冷所需的第一预设温度
ttarget
,如
t1》
第一预设温度
ttarget
,继续调节第一减压阀7和第一涡流管9的热端调节阀的开度,具体的,增加第一减压阀7开度使第一涡流管9的入口压力增加,增加第一涡流管9的热端调节阀的开度使第一涡流管9冷端出口的温度
t1
减小;否则,记录第一涡流管9进口压力
p2
和冷端出口压力
p4
的数值;随后,开始调节第二减压阀5和第二涡流管6的热端调节阀开度,记录第二涡流管6进口压力
p1
和引射器
10
主动流压力
p3
的数值,同时记录排气管
11
的排气温度值
t2
,比较
p2

p1、p3

p4
的数值大小,若
p1》p2

p3》p4
,则比较
t2
与第二预设温度
ttarget
的大小,若
t2≤
第二预设温度
ttarget
,则调整结束,否则,继续调节第二减压阀5和第二涡流管6的热端调节阀开度,具体的,增加第二减压阀5开度使第二涡流管6的进气口
61
压力
p1
增加,增加第二涡流管6热端调节阀的开度使第一涡流管9的冷端出口
93
温度减小

99.本发明的技术原理说明:本发明利用了涡流管的冷热分离效应

引射器
10
的射流和混合特性

100.具体来说,本发明利用引射器
10
回收第一涡流管9和第二涡流管6两者热端出口的
热气流,热气流在引射器
10
的主动喷嘴内做近似等熵膨胀,降温降压,成为冷气流

本发明通过调节第一减压阀7和第二减压阀5,使第二涡流管6的进气压力
p1
大于第一涡流管9的进气压力
p2
,如此使第一涡流管9为低压级涡流管,第二涡流管6为高压级涡流管

其中,第一涡流管9的冷端出口
93
的冷气流在主动喷嘴出口的射流作用下被吸入引射器
10
,两股冷气流在引射器
10
混合室内充分混合并从引射器
10
出口流出

引射器
10
出口的冷气流和第二涡流管6的冷端出口
63
的冷气流混合,共同提供冷量

101.其中,本发明采用第一涡流管9和第二涡流管6并联使用,并且利用引射器
10
回收涡流管的热气并用于制冷,有利于增加制冷时的冷气流量,从而得以提升制冷量

102.以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接
/
间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内

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