【资料】蒸汽喷射式制冷的原理图汇编
制冷系统的定义及分类
一、制冷系统的定义及分类
1.定义
所有使用外部能源不断把热量从低温物体转移到高温物体的系统称制冷系统。
2.分类
按上述定义,制冷系统可分为蒸汽制冷系统、空气制冷系统和热电制冷系统。
其中蒸汽制冷系统又可分为:(1)蒸汽压缩式制冷系统;(2)蒸汽喷射式制冷系统;(3)蒸汽吸收式制冷系统。
蒸汽制冷系统是利用液体汽化成蒸汽时要吸收热量的原理来实现制冷的。可以说蒸汽制冷系统是目前使用得最为广泛的制冷系统,特别是冷库中的制冷装置,绝大部分是采用蒸汽压缩式制冷系统。
二、蒸汽压缩式制冷系统的基本构成
1.单级压缩系统的基本构成
①蒸发器,②压缩机,③冷凝器,④节流阀
这是单级压缩系统必不可少的四大部件,如下图所示。这些设备之间用管道依次连接形成一个封闭系统,制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、节流、汽化这样四个过程,完成了一个循环。
2.双级压缩系统的基本构成①蒸发器,②低压级压缩机(缸),③中间冷却器,④高压级压缩机(缸),⑤冷凝器,⑥节流阀,这是双级压缩系统必不可少的六部件,把它们依次用管道连接起来,就构成了一个最基本的双级压缩系统,如下图所示。来自蒸发器的制冷剂先经低压级压缩机(缸)压缩至中间压力,由低压级排出的过热气体在中冷器中被等压冷却至饱和蒸汽,然后再人高压级压缩机被压缩至系统的冷凝压力,最后经节流阀进入蒸发器去执行制冷任务。
3.单、双级综合系统的基本构成
冷库中,蒸汽压缩制冷装置并不总是纯粹的单级或纯粹的双级系统,更多的情况是两者并存的综合系统,如下图所示,由图可见:综合系统实际上是单级系统和双级系统共同并联到一个冷凝器上的综合体。从理论上来讲,一个系统只要有上述的基本部件就可以工作了。但在实际的制冷装置中,为了提高运行的经济性和保证操作管理的安全可靠,除了这些部件外,还增设了许多其他的辅助设备,这些辅助设备有:油分离器、高压贮液器、汽液分离设施、排液桶、集油器、空气分离器、加氨站和各种高、低压调节站。
物质相变制冷技术
物质相变制冷
本章提示:
重点掌握:蒸气压缩式制冷和蒸气吸收式制冷的热力学原理,系统组成,制冷循环及制冷机特性的理论分析和计算。
一般掌握:蒸气喷射式、吸附式制冷的制冷方法
物质有三种集态气态、液态、固态。物质集态的改变称之为相变。相变过程中,由于物质分子的重新排列和分子热运动速度的改变,会吸收或放出热量。这种热量称作潜热。物质发生从质密态到质稀态的相变是将吸收潜热;反之,当它发生有质稀态向质密态的相变时,则放出潜热。
物质相变制冷是利用液体在低温下的蒸发过程及固体在低温下的熔化或升华过程向被冷却物体吸收热量---即制冷量。因此,相变制冷分为液体气化制冷与固体熔化与升华制冷,由于液体自身具有流动性,液体气化制冷是广泛应用的。液体汽化成蒸气的过程吸收热量,从而达到制冷的目的,为了使其连续不断地工作,成为一个循环,便必须使制冷剂在低压下蒸发汽化、蒸气升压、高压气体液化和高压液体降压。
蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式和吸附式制冷都具备上述四个基本过程,属于液体汽化制冷。
1.1.1制冷的基本热力学原理
从热力学角度说,制冷系统是利用逆向循环的能量转换系统。按补偿能量的形式(或驱动方式),前面所提及的制冷方法归为两大类:以机械能或电能为补偿的和以热能为补偿的。前者如蒸气压缩式、热电式制冷机等;后者如吸收、蒸气喷射、吸附式
两类制冷机的能量转换关系如图1所示。
图1 制冷机的能量转换关系
(a) 以电能或机械能驱动的制冷机 (b) 以热能驱动的制冷机
热力学关心的是能量转换的经济性,即花费一定的补偿能,可以收到多少制冷效果(制冷量)。为此,对于机械或电驱动方式的制冷机引入制冷系数 来衡量;对于热能驱动方式的制冷机,引入热力系数来衡量。
(1)
(2) 式中 ----- 制冷机的制冷量; ―― ------ 冷机的输入功; ―― ----- 驱动热源向制冷机输入的热量。
国外习惯上将制冷系数和热力系数统称为制冷机的性能系数COP(Coefficience
蒸汽喷射制冷的现状及发展趋势
第7卷第6期 2 0 0 7年1 2月 制冷与空调
REFRIGERATION AND AIR—CONDIT10NING 6.10
蒸汽喷射制冷的现状及发展趋势
李树江 陈亮 桂琚 金光 赵健 张轶
(沈阳工业大学)
摘要在综合大量蒸汽喷射制冷文献和已有研究成果的基础上,简述蒸汽喷射制冷的原理,对国内外蒸
汽喷射制冷的研究和应用现状进行评述,并根据蒸汽喷射制冷的未来需求和相关技术的发展,提出蒸汽喷
射制冷的未来发展趋势。
关键词 喷射器性能系数制冷量模型
Development trend and current situation of steam ej ector refrigeration
Li Shujiang Chen Liang Gui Jun Jin Guang Zhao Jian Zhang Yi
(Shenyang University of Technology)
ABSTRACT Based on documents of steam ejector refrigeration and present research achieve—
ments,describes the principle of steam ejector refrigeration,research on steam ejector refriger—
ation home and abroad and its application.According to the future requirements of steam ejec—
tor refrigeration and the development of its relative technology,puts forward the future devel—
opment trend.
KEY WORDS steam ej ector;COP;refrigerating output;model
蒸汽喷射器的工作原理
蒸汽喷射器的工作原理
蒸汽喷射器是一种常用的工业设备,它利用蒸汽的高速流动来产生负压,实现吸入、喷射和混合等功能。本文将详细介绍蒸汽喷射器的工作原理及其应用。
一、蒸汽喷射器的结构
蒸汽喷射器主要由喷嘴、混合室和扩散器组成。
1. 喷嘴:喷嘴是蒸汽喷射器的核心部件,它负责将高速蒸汽喷射出来。喷嘴通常由一个中心喷嘴和多个环形喷嘴组成,它们的结构设计旨在产生高速蒸汽流。
2. 混合室:混合室是蒸汽喷射器中的一个腔体,用于将喷射出的蒸汽与被吸入的流体混合。混合室通常具有一个进口和一个出口,蒸汽和流体在进口处相互混合,然后通过出口排出。
3. 扩散器:扩散器位于混合室的出口处,其作用是将混合后的流体蒸汽扩散,降低速度和增加压力。
二、蒸汽喷射器的工作原理基于贝努利定律和连续性方程。当高速蒸汽从喷嘴中喷射出来时,它会在喷嘴周围形成一个低压区域。根据贝努利定律,流体在速度增加的地方压力会降低,因此周围的流体会被吸入喷嘴。
被吸入的流体与喷射出的蒸汽在混合室中相互混合,形成一个混合流。混合流在扩散器中扩散,速度减慢,压力增加。最终,通过扩散器的出口,混合流以较高的压力排出。
三、蒸汽喷射器的应用
1. 蒸汽喷射真空泵:蒸汽喷射器可以用作真空泵,利用蒸汽的吸引力将气体抽出。它广泛应用于化工、制药、食品等行业的真空抽取过程中。 2. 蒸汽喷射加热器:蒸汽喷射器可以用于加热液体或气体。通过将蒸汽喷射到流体中,蒸汽的热量可以传递给流体,使其升温。这种加热方式被广泛应用于工业生产中的加热过程。
3. 蒸汽喷射冷却器:蒸汽喷射器也可以用于冷却流体或气体。通过将蒸汽喷射到流体中,蒸汽的热量可以带走流体的热量,使其冷却。这种冷却方式常用于工业生产中的冷却过程。
4. 蒸汽喷射除尘器:蒸汽喷射器可以用于除尘。通过将蒸汽喷射到含有颗粒物的气体中,蒸汽的冲击力和吸引力可以将颗粒物吸附和排除。
总结:
蒸汽喷射器利用蒸汽的高速流动来产生负压,实现吸入、喷射和混合等功能。其工作原理基于贝努利定律和连续性方程,通过喷嘴将高速蒸汽喷射出来,形成低压区域,吸入周围的流体。被吸入的流体与蒸汽在混合室中相互混合,然后通过扩散器排出。蒸汽喷射器广泛应用于真空泵、加热器、冷却器和除尘器等领域,在工业生产中发挥着重要作用。
蒸汽喷射式制冷
蒸汽喷射式制冷
蒸汽喷射式制冷机也是一种以热能为动力、以液体制冷剂在低压下蒸发吸热来制取冷量的制冷机,是依靠液体的汽化来制冷的。这一点和蒸气压缩式制冷及吸收式制冷完全相同,不同的是怎样从蒸发器中抽取并压缩蒸汽。它采用单一物质作为循环工质,目前通常都是水,所以也称为水喷射式制冷。它同样具有系统真空度高、热力系数低、只能制取0℃以上的低温等缺陷。
4.2.1 蒸汽喷射式制冷循环的特点
1)蒸汽喷射式制冷的设备结构简单,金属耗量少,造价低廉,运行可靠性高,使用寿命长,一般都不需备用设备。
2)制冷系统操作简便,维修量少。
3)蒸汽喷射式制冷循环耗电量少,如果使用于有较多工业余汽的场合,能节约能源。
4)蒸汽喷射式制冷以水作为制冷剂,并且根据需要可使制冷剂、载冷剂合为一体,或者采用开式循环形式。由于水具有汽化潜热大,无毒等优越性,所以系统安全可靠。
5)用水作为制冷剂制取低温时受到水的凝固点的限制,为了获得更低的蒸发温度,正在研制以用氨、氟利昂为制冷剂的蒸汽喷射式制冷机。另外将蒸汽喷射器与活塞式制冷压缩机、吸收式制冷机等串联,用以作为低压级,也能获得较低的蒸发温度。
6)蒸汽喷射器的加工精度要求较高,蒸汽喷射式制冷循环的工作蒸汽消耗量较大,制冷循环效率较低。这一切都限制了蒸汽喷射式制冷的实际应用。
4.2.2 蒸汽喷射式制冷循环基本组成和工作过程
蒸汽喷射式制冷是以高压水蒸汽为工作动力的循环。蒸汽喷射式制冷循环由正向循环和逆向循环共同组成。在循环中锅炉、凝水器(冷凝器)、喷射器、凝水泵组成热动力循环(正向循环);喷射器、冷凝器、节流器、蒸发器组成制冷循环(逆向循环)。正向循环与逆向循环通过喷射器、冷凝器互相联系。
4.2.2.1 蒸汽喷射式制冷循环主要热力设备
1.锅炉 锅炉是蒸汽喷射式制冷循环的动力设备,在正向循环中锅炉消耗热能产生压力为0.198~0.98MP的工作蒸汽,以保证完成循环。在工业制冷中也可利用能保证工作压力的工业余汽,以节约能源。在循环中,锅炉产生的高压水蒸汽通过阀件和分汽缸输送到蒸汽喷射式制冷循环的主喷射器和各个辅助喷射器。
蒸汽喷射泵原理
蒸汽喷射泵原理
蒸汽喷射泵是一种利用高速蒸汽动能将液体或气体抽出的装置,它通过蒸汽的动能来传递能量,实现液体或气体的抽出和增压。蒸汽喷射泵的原理主要包括喷嘴、混合腔和扩散管三个部分。
首先,喷嘴是蒸汽喷射泵的核心部件,它通过高速喷射的蒸汽产生动能,形成高速流动的蒸汽射流。当蒸汽射流通过喷嘴的缩颈部分时,由于速度增大,静压力降低,从而形成一个低压区域。在这个低压区域内,液体或气体被抽入喷嘴内部。
其次,液体或气体被抽入喷嘴内部后,与高速蒸汽射流混合,在混合腔内形成高速旋转的混合流。在混合腔内,蒸汽的动能被传递给液体或气体,使其能量增加,压力提高。
最后,混合流在扩散管内膨胀,速度减小,静压力增大,从而将能量转化为压力能,实现了液体或气体的抽出和增压。
蒸汽喷射泵的原理简单清晰,通过蒸汽的动能传递实现了液体或气体的抽出和增压。在实际应用中,蒸汽喷射泵广泛用于化工、石油、制药、食品等行业的液体或气体输送和增压领域。其结构简单、维护方便、无需外部动力驱动等特点,使其在一些特殊环境下具有独特的优势。
总之,蒸汽喷射泵作为一种利用蒸汽动能传递能量的装置,其原理简单清晰,应用广泛。通过喷嘴、混合腔和扩散管的协同作用,实现了液体或气体的抽出和增压,为液体或气体输送和增压提供了一种简单高效的解决方案。
蒸汽压缩式制冷原理
蒸汽压缩式制冷原理
单级蒸汽压缩制冷系统,是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它之间用管道依次连接,形成一个密闭的系统,制冷剂在系统中不断地循环流动,发生状态变化,与外界进行热量交换。其工作过程如图所示。
单级蒸汽压缩制冷系统,是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它之间用管道依次连接,形成一个密闭的系统,制冷剂在系统中不断地循环流动,发生状态变化,与外界进行热量交换。
其工作过程如图所示。
液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后,汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热,冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化,达到循环制冷的目的。这样,制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。
在空调制冷系统中,蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件,这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏,起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备,将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量,并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。
制冷方法是通过制冷剂的相变来完成制冷的,即:液态—汽态—液态。液态变成汽态须吸收热量(蒸发器吸收热量)汽态要变成液态就必须放出热量(冷凝器放出热量)。用制冷剂的相变及专业设备,即可使外界介质降温升温。 空调制冷制热的工作原理
空调器通电后,制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器,带走制冷剂放出的热量,使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器,并在相应的低压下蒸发,吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换,并将放热后变冷的空气送向室内。如此室内空气不断循环流动,达到降低温度的目的。
蒸气增压喷射制冷系统
1
权
利
要
求
书
1、一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法,所述蒸气增压喷射制冷系统中至少包括有一套用于气化制冷剂的发生器以及与发生器相连用于中转回收冷凝剂的储液罐,系统运行包括制冷阶段和增压阶段;所述增压阶段包括依次进行的加压,回液和冷却三个子过程;其特征在于,系统运行时根据制冷阶段的发生温度和冷凝温度预设初始增压比,所述初始增压比为加压子过程开始时,储液罐中制冷剂气体与制冷剂液体的体积比;根据所述预设初始增压比计算并控制制冷阶段的时长,使储液罐在加压子过程开始时具有预设的初始增压比。
2、如权利要求1所述的无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法,其特征在于:根据如下公式确定初始增压比:
式中:
为初始增压比;
为加压子过程开始时即冷凝温度下的制冷剂的饱和气体比体积;
为加压子过程开始时即冷凝温度下的制冷剂的饱和液体比体积;
为发生器向冷凝器输出的饱和气体制冷剂的焓;
、分别为加压子过程开始时即冷凝温度下的储液罐中饱和气体制冷剂和饱和液体制冷剂的焓值;
为加压子过程结束时即发生温度下的储液罐中饱和气体制冷剂的体积;
为加压子过程结束时即发生温度下的储液罐中饱和气体制冷剂的焓值。
3、如权利要求2所述的无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法,其特征在于:根据如下公式由初始增压比计算制冷阶段的时长:
2 为制冷量;
为喷射器的引射比;
为储液罐体积;
为制冷阶段的时间长度;
为回液子过程中,即发生温度下,发生器需要向储液罐提供的高温高压蒸气的比体积;
、分别是处于蒸发温度时饱和气态制冷剂、饱和液态制冷剂的焓值。
4、如权利要求1~3任一项所述的无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法,其特征在于:通过位于发生器与喷射器之间的切换阀、及位于冷凝器与储液罐之间的切换阀的开启或关闭状态来控制制冷阶段的时长。 1
说 明 书
一种无循环泵式蒸气增压喷射制冷系统的控制方法
蒸汽动力循环和制冷循环
1 第七章蒸汽动力循环和制冷循环
0、引言
蒸汽动力循环:
是以蒸汽为工质,将热连续地转变成功的过程,其主要设备是各种热机。
产功的过程。如:火力发电厂,大型化工厂。
常用的工质是水蒸气。
制冷循环:
是将热连续地由低温处输送到高温处的过程,其主要设备是热泵。
耗功的过程。
-100℃以上为普冷,-100℃以下为深冷。
7.1.蒸汽动力循环
一、蒸汽动力循环基本原理
主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。
4→1水进入锅炉被加热汽化,直至成为过 热蒸汽。
1→2进入透平机膨胀作功。
2→3作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成水,回到水泵中。
3→4水在水泵中被压缩升压,再回到锅炉中,完成一个循环。
2 二、朗肯循环及其热效率
原理:朗肯循环是最简单的蒸汽动力循环,主要由:水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。
1、理想朗肯循环
3→4饱和水可逆绝热压缩过程。(等S)
4→1高压水等压升温和汽化,可逆吸热过程。
1→2过热蒸汽可逆绝热膨胀过程。(等S)
2→3湿蒸汽等压等温可逆冷却为饱和水(相变)。
气体压缩式制冷机
以气体为制冷剂,由压缩机、冷凝器、回热器、膨胀机和冷箱等组成(图1) 。经压缩机压缩的气体先在冷凝器中被冷却,向冷却水(或空气)放出热量,然后流经回热器被返流气体进一步冷却,并进入膨胀机绝热膨胀,压缩气体的压力和温度同时下降。气体在膨胀机中膨胀时对外作功,成为压缩机输入功的一部分。同时膨胀后的气体进入冷箱,吸取被冷却物体的热量,即达到制冷的目的。此后,气体返流经过回热器,同压缩气体进行热交换后又进入压缩机中被压缩。气体制冷机都应采用回热器,这不但能提高制冷机的经济性而且可以降低膨胀机前压缩气体的温度,因而降低制冷温度。气体制冷机能达到的制冷温度范围较宽,从高于 0℃到低于-100℃;制冷温度较高时其经济性较差,但当制冷温度低于-90℃时其经济性反而高于蒸气制冷机。
3
压缩式制冷机
蒸汽喷射真空泵及工作原理和优缺点分析
蒸汽喷射真空泵及工作原理和优缺点分析
蒸汽喷射真空泵的工作原理
2009-8-19
蒸汽喷射真空泵是利用流体流动时的静压能与动能相互转换的气体动力学原理来形成真空。具有一定压力的水蒸汽通过拉瓦尔喷嘴喉径时达到声速,到喷嘴的扩散部时,静压能全部转化为动能,达到超声速,同时喷嘴出口处形成真空,被抽气体在压差的作用下,被抽入吸入室,和以超声速的蒸汽一边混合一边进入文丘里管,然后以亚声速从文丘里的扩散管排出,同时混合的气体速度逐渐降低,压力随之升高,而后从排出口排出。如果将几个喷射泵串联起来使用,泵与泵中间加入冷凝器使蒸汽冷凝,便可得到更高的真空度。整台蒸汽喷射真空泵由若干级泵体与冷凝器两大部分组成。各级泵体均由喷嘴、入室及扩压器组成,喷嘴可以是单只,也可以是多只,喷嘴一般采用不锈钢材料,吸入室和扩压器等其它部件可采用不锈钢、铸铁及碳钢等材料。
影响真空泵能力的主要因素研究
3.1、对工作蒸汽及其干度的研究
蒸汽压力偏低及压力波动均对真空泵的能力有较大影响,因此蒸汽压力不应低于要求的工作压力,但所用真空泵结构设计已定型,过多提高蒸汽压力并不会增加抽气量及真空度。另外,要确保锅炉供给的蒸汽压力稳定,最好用一台锅炉专门给蒸汽喷射泵提供工作蒸汽,这样蒸汽压力就不会出现波动,真空泵性能稳定。
蒸汽的干度对真空泵的性能也有较大影响,其中含水会引起真空波动,含水过多甚至会抽不起真空,通常的作法是在汽包前加装汽水分离器以获得干度较高的工作蒸汽,同时对蒸汽管路进行有效保温。为取得最佳的工作效益,为喷射真空泵提供的工作蒸汽应为5℃~10℃的过热蒸汽。特别是五级泵,对蒸汽的品质要求非常高,含微量水分都可能引起喷嘴的冰塞,造成开第五级喷射器真空度反而下降或没有作用。
3.2、对循环冷却水要求的研究
冷却水供量不足,冷凝器会发热,气流声音变大,真空度迅速下降,甚至蒸汽会返入抽气管。对于列管间冷式冷凝器,应保证供水压力为0.2MPa,供水量应比实际的用量稍微大一点,这样用水的波动会比较平稳。另外,为避免供水量不稳定而引起真空波动,最好采用单独的循环水系统对真空泵的冷凝器进行供水。
