蒸汽噴射式制冷與吸收式制冷相似,也是使用熱能驅(qū)動,靠液體汽化來制冷。但蒸汽噴射式制冷只用單一物質(zhì)為工質(zhì),利用噴射器完成從蒸發(fā)器中抽取并壓縮蒸汽。目前只有以水為工質(zhì)的蒸汽噴射式制冷機得到實際應(yīng)用。
蒸汽噴射式制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖2-5所示,它由噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、泵、鍋爐和空調(diào)末端系統(tǒng)等部件組成。噴射器由噴嘴、吸入室b和擴壓器c構(gòu)成。噴射器的吸入室b與蒸發(fā)器相連,擴壓器c與冷凝器相連。
工作過程如下:從鍋爐產(chǎn)生的高溫、高壓的工作蒸汽(狀態(tài)1)進(jìn)入噴射器,在噴嘴中膨脹,膨脹后的蒸汽以高速流動至狀態(tài)2,由管內(nèi)流體的伯努利能量方程可知,漸縮噴管的喉部面積最小,蒸汽流速最大,動能最大而壓力能最小,在噴嘴的出口處造成很低的壓力,這就為蒸發(fā)器中的水在低溫下汽化創(chuàng)造了條件。由于水汽化時需從未汽化的水中吸收潛熱,因而使未汽化的水溫度降低(制冷)。這部分低溫水便可用于空氣調(diào)節(jié)或其他生產(chǎn)工藝過程。蒸發(fā)器中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽(狀態(tài)3)與工作蒸汽(狀態(tài)2)在噴嘴a出口處混合成狀態(tài)4,一起進(jìn)入擴壓器c。在擴壓器c中,由于流速降低而使壓力升高至狀態(tài)5,然后進(jìn)入冷凝器,與外部冷卻水交換熱量,冷凝成液體(狀態(tài)6)。液態(tài)水出冷凝器時分兩路:一路經(jīng)過節(jié)流閥降壓(狀態(tài)7),送回蒸發(fā)器以補充蒸發(fā)掉的水量;另一路用泵提高壓力送回鍋爐(狀態(tài)8),重新加熱產(chǎn)生工作蒸汽(狀態(tài)1)。這樣就形成了一個封閉的制冷循環(huán),周而復(fù)始,達(dá)到連續(xù)制冷的效果。
圖2-5所示為一個封閉噴射區(qū)制冷循環(huán)系統(tǒng),制冷劑、冷卻介質(zhì)和工作蒸汽均利用同一系統(tǒng)內(nèi)的水。實際噴射式制冷循環(huán)系統(tǒng)可以是開啟式,冷凝的水不進(jìn)人鍋爐和蒸發(fā)器而排人冷卻水池,作為循環(huán)冷卻水的補充水。蒸發(fā)器和鍋爐內(nèi)的補給水則另設(shè)水源提供。
蒸汽噴射式制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,沒有運動部件,可靠性高,使用壽命長。不足之處是所需工作蒸汽的壓力高,噴射器流動損失大,而且當(dāng)工作蒸汽壓力降低時效率明顯降低。該循環(huán)中噴射器的增壓效果被用來與蒸氣壓縮式制冷循環(huán)相結(jié)合使用,即噴射器作為壓縮機入口前的增壓器,可以提高單級壓縮制冷循環(huán)在低溫制冷時的效率,彌補蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的不足。