辽宁飞鸿达蒸汽节能设备有限公司（沈阳飞鸿达节能设备技术开发有限公司） 王汝武
关键词：工业余热、低沸点工质、压缩机、活塞压缩机、热力压缩机
提要：蒸汽压缩式制冷是制冷工程中主要的循环之一，传统蒸汽压缩式制冷循环中蒸汽压缩消耗的是电能，而在新型制冷循环中使用的是热能，由于不经过热能到电能的转变，提高了热能利用率。和喷射式制冷循环相比，新型制冷循环中的热力式活塞压缩机效率大大高于喷射器，因而提高了制冷循环效率。
一、概述
目前广泛使用的制冷循环有蒸汽压缩，蒸汽喷射制冷，空气压缩吸收式等，蒸汽压缩式制冷利用压缩机将制冷介质的低温饱和蒸汽提高压力，使其温度高于环境水温，把制冷介质携带的制冷量散发到大气中。压缩机是制冷循环不可缺少的设备，其中压缩机的型式有多种，有离心式、活塞式、螺杆式还有蒸汽喷射式。其中离心式、活塞式、螺杆式的动力为电能，而蒸汽喷射式的动力为高压蒸汽—热能，因而也称蒸汽喷射器为热力压缩机。为了利用低温余热及太阳能制冷，有人提出了低沸点介质喷射制冷循环[1]。将低沸点介质分两部分，一部分作动力源进行朗肯循环，一部分作制冷工质，作逆向朗肯循环。喷射器将两个循环结合在一起，将朗肯循环所做的功作为制冷循环的动力完成制冷工质的压缩过程。该循环在喷射器内两种工质要湿合，增加了湿合过程的不可逆损失，该损失占总的不可逆损失的60%以上[2]。为了克服喷射器的缺点，试想用一种新型热力压缩机，而两种工质又不结触，减少混合损失。经过研究分析，我们选择了热力式活塞压缩机。热力式活塞压缩机的效率比喷射压缩机可提高一倍以上。下面详细介绍热力式活塞压缩机制冷循环。
二、热力式活塞压缩机制冷循环：1、热力式活塞压缩机原理：热力式活塞压缩机制冷循环是一种新型的制冷循环，热力式活塞压缩机是一种新型的热力设备[2]，它的结构如下：它由两个同轴的双向作用活塞压缩机组成，一个缸是动力缸；一个是压缩缸，动力缸是一台蒸汽机，带动压缩缸，使制冷介质升压，原理图如图1所示：
在动力缸和压缩缸的两端分别设有进汽口和出汽口，动力缸的进汽口和出汽口由两位四通换向阀控制，压缩缸的进汽口和出汽口分别由阀片控制。
在图示位置，活塞向右运动，动力缸a进汽口开，b进汽口闭，c排汽口闭，d排汽口开。压缩缸通过进汽口e吸入低压蒸汽，活塞右边的气体不断升高，在压力达到需要值时，h口阀片打口排汽。
活塞到右止点时，b、c口打开，a、d口关闭，活塞向左运动，压缩缸将活塞左边的低压蒸汽压缩。
2、热力式活塞压缩机的制冷循环：
热力式活塞压缩机制冷循环由低沸点介质加热器、喷射式回热加热器、蒸发器、冷凝器、工质泵、节流阀等组成。
三、热力式活塞压缩制冷循环的优缺点和适用范围：
该制冷循环以热能为动力，电能耗用少，且对热源要求不高，能利用多种低品位的热能和废汽，废热。例100℃左右的饱和蒸汽高于75℃的热水及地热，太阳能等，具有良好的节能效果。溴化锂吸收式制冷同样具有上述优点，但热力式活塞压缩制冷克服了溴化锂吸收式制冷的缺点，制冷剂对金属没有腐蚀性，设备寿命长，运行安全，制冷循环在正压下运行，没有泄漏问题，维护工作简单。热力式活塞压缩制冷比溴化锂吸收制冷金属消耗量少，投资少，热经济性也高于溴化锂吸收式制冷。例如：用0.18MPa，116.93℃的蒸汽作动力，溴化锂吸收式制冷的热力系数为0.7，而热力式活塞压缩制冷的热力系数可达1.4。
参考文献：
[1]郑慧凡等 太阳能喷射式制冷在中原地区的性能分析 流体力体VOL36 No8.2008
[2]宋之平、王加璇，节能原理，水利电力出版社，1985年
[3]热力式活塞压缩机低沸点工质制冷装置 专利号ZL20102
0555118.8