蒸汽喷射制冷原理及应用解析

蒸汽喷射制冷（steam jet refrigeration）循环的主要特点是用喷射器代替压缩机来进行压缩制冷，以消耗蒸汽的热能作为代价来实现制冷的目的。蒸汽喷射制冷循环主要由锅炉、喷射器、冷凝器、节流阀、蒸发器和水泵等组成，其中作为压缩机替代物的喷射器由喷管、混合室和扩压管三部分组成，其工作原理图及T-S如图13-15所示。

图13-15　蒸汽喷射制冷循环

图13-15流程说明：由锅炉出来的蒸汽（状态1′）在喷射器的喷管中膨胀增速至状态2′，在喷管出口的混合室形成低气压，将冷室蒸发器内的制冷蒸汽1不断吸入混合室。工作蒸汽与制冷蒸汽混合成一股气流变成状态2，经过扩压管减速增压至状态3（相当于压缩机的压缩过程2→3），然后在冷凝器中定压放热而凝结（过程3→4）。由冷凝器流出的饱和液体分成两路：一路经水泵提高压力后（状态5′）送入蒸汽锅炉再加热汽化变成压力较高的工作蒸汽（状态1′），完成了工作蒸汽的循环1′—2′—2—3—4—5′—1′；另一路作为制冷工质经节流阀降压、降温（过程4→5），然后在冷室蒸发器中吸热汽化变成低温低压的蒸汽（状态1），从而完成了制冷循环1—2—3—4—5—1。循环中的工作蒸汽在锅炉中吸热，在冷凝器中将热量传给冷却水，以消耗燃料的热能为代价实现制冷循环。

蒸汽喷射制冷循环的经济性可用热能系数（heating coefficient）εH来衡量，即：(www.xing528.com)

式中，QH为工作蒸汽在锅炉中吸收的热量，kJ·h-1；QL为从冷室吸取的热量，kJ·h-1。

蒸汽喷射制冷装置的优点是：不消耗机械功，而是直接消耗热能实现制冷；喷射器简单紧凑，允许通过较大的容积流量，可以利用低压水蒸气作为制冷剂。其缺点是：由于混合过程的不可逆损耗大，因而热能利用系数较低，制冷温度一般只能在0℃以上，适合在中央空调工程中作为冷源。