用于制冷的制冷系统和方法技术方案

一种制冷系统，包括：压缩机布置，用于将气体制冷剂从第一压力压缩到第二压力，其中所述第二压力包括冷凝压力；多个冷凝器蒸发器系统，其中每一个冷凝器蒸发器系统包括：(1)冷凝器，用于接收处于冷凝压力的气体制冷剂，并且将所述制冷剂冷凝为液体制冷剂；(2)压力受控的收集器，用于保持来自所述冷凝器的液体制冷剂；以及(3)蒸发器，用于蒸发来自所述压力受控的收集器的液体制冷剂，以形成气体制冷剂；第一气体制冷剂馈送管，用于将处于所述第二压力的气体制冷剂从所述压缩机布置馈送到所述多个冷凝器蒸发器系统；以及第二气体制冷剂馈送管，用于将气体制冷剂从所述多个冷凝器蒸发器系统馈送到所述压缩机布置。

Refrigeration System and System for Refrigeration

【技术实现步骤摘要】
用于制冷的制冷系统和方法本申请为2014年1月20日提交、申请号为201280035880.5、专利技术名称为“用于制冷的制冷系统和方法”的中国专利申请的分案申请。所述母案申请的国际申请日为2012年6月13日，国际申请号为PCT/US2012/042246。
本公开文本总体涉及制冷系统和制冷方法。制冷系统可以是具有中央压缩机布置和多个分散式冷凝器蒸发器系统(CES)的工业制冷系统。可以大部分为气体状态来提供从中央压缩机布置到多个分散式冷凝器系统和从多个分散式冷凝器系统到中央压缩机布置的制冷剂的传输，从而与向蒸发器传输液体制冷剂和从蒸发器传输液体制冷剂的制冷系统相比，减小操作制冷系统所需的制冷剂的量。所述制冷系统可以被称为分散式冷凝器制冷系统(DCRS)。所述制冷系统和制冷方法针对任何类型的制冷剂均有益，但特别适合于使用氨作为制冷剂。
技术介绍
制冷利用蒸发的基本的热力学属性来从过程中移除热量。当在热交换器中蒸发制冷剂时，与热交换器接触的媒介(即空气、水、乙二醇、食物)将热量从其自身通过热交换器壁传导并且所述热量被制冷剂吸收，这导致制冷剂从液体状态改变到气体状态。一旦制冷剂处于气体状态中，必须通过将气体压缩到高压状态并且随后将气体传递通过冷凝器(热交换器)来排斥热量，在所述冷凝器中，通过冷却媒介导致气体冷凝为液体以便从气体中移除热量。冷凝器中吸收冷却介质中的热量的媒介通常是水、空气、或水和空气两者。该液体状态下的制冷剂随后准备好被作为吸收热量的制冷剂被再次使用。通常，工业的制冷系统使用大量的马力，其往往需要多个工业压缩机。由于这个事实，工业制冷系统通常包括大的中央引擎空间和大的中央冷凝系统。一旦压缩机压缩气体，要被冷凝(并不用于除霜)的气体被泵送到大的中央冷凝系统中的冷凝器。大的中央冷凝系统中的多个冷凝器通常被称为“冷凝器农场”。一旦制冷剂被冷凝，所得到的液体制冷剂被收集在称为收集器的容器中，其基本上为液体制冷剂的箱。通常有用于将液体从收集器传输到蒸发器从而其可以用于冷却的三种系统。它们是液体过馈送系统、直接膨胀式系统和泵机鼓式系统。最常用类型的系统是液体过馈送系统。液体过馈送系统通常使用液体泵以将液体制冷剂从被称为“泵累积器”的大容器并且有时从被称为“中间冷却器”的类似容器泵送到每一个蒸发器。单个的泵或多个泵可以将液体制冷剂递送到给定的制冷系统中的多个蒸发器。由于液体制冷剂具有蒸发的趋势，通常需要在容器(净正吸头(NPSH))中保持大量的液体，从而泵并不丧失其填装和抽空。当泵要泵送的液体吸收泵内侧和周围的热量并气化时，泵被抽空。当这发生时，泵无法将液体泵送到各个蒸发器从而使蒸发器缺乏液体，从而使得过程的温度升高。重要的是需要注意，液体过馈送系统被设计为过馈送蒸发器。也就是说，系统将多余的液体发送到每一个蒸发器，以便确保蒸发器在蒸发器的整个回路中具有液体制冷剂。通过这样做，通常大量的液体制冷剂将从蒸发器返回到累积器，在所述累积器中，液体制冷剂继而被再次泵送出。一般而言，通常针对大约4：1的过馈送比率来设置系统，这意味着对于每4加仑液体被泵送出蒸发器，1加仑蒸发并吸收制冷所需的热量，并且3加仑返回为未蒸发。系统需要非常大量的液体制冷剂来提供所需的过馈送。作为结果，系统需要保持大量的液体制冷剂来进行适当操作。参见图1，代表性的工业两阶制冷系统被以参考标号10示出，并且提供用于其中制冷剂是氨的液体过馈送。各个液体过馈送制冷系统的管道设施可以不同，但总体的主旨是一致的。总体的主旨包括使用中央冷凝器或冷凝器农场18、用于收集冷凝制冷剂的高压收集器26和液体制冷剂从高压收集器26到各个阶段12和14的传输。两阶制冷系统10包括低阶系统12和高阶系统14。压缩机系统16驱动低阶系统12和高阶系统14两者，其中高阶系统14将压缩的氨气体发送到冷凝器18。压缩机系统16包括第一阶压缩机20、第二阶压缩机22和中间冷却器24。中间冷却器24还可以被称为高阶累积器。来自冷凝器18的冷凝的氨经由冷凝器抽取管27被馈送到高压收集器26，其中以通常介于大约100psi和大约200psi之间的压力保持高压液体氨。对于低阶系统12，液体氨被经由液体管30和32以管输送到低阶累积器28。由低阶泵34通过低阶液体管36将低阶累积器28中的液体氨泵送到低阶蒸发器38。在低阶蒸发器38中，液体氨与过程的热量接触，从而蒸发大约25％-33％(蒸发的百分比可以大幅度的变化)，剩余的氨为液体。气体/液体混合物被经由低阶吸管40返回到低阶累积器28。蒸发的气体被经由低阶压缩机吸管42抽取到低阶压缩机20中。随着气体被从低阶系统12经由低阶压缩机20移除，其被经由管44排放到中间冷却器24。需要补充已经被蒸发的氨，从而液体氨被从收集器26经由液体管30传输到中间冷却器24，并且随后被经由液体管32传输到低阶累积器28。高阶系统14以类似于低阶系统12的方式工作。由高阶泵50通过高阶液体管52将高阶累积器或中间冷却器24中的液体氨泵送到高阶蒸发器54。在蒸发器54中，液体氨与过程的热量接触，从而蒸发大约25％-33％(蒸发的百分比可以大幅度的变化)，剩余的氨为液体。气体/液体混合物经由高阶抽吸管56被返回到高阶累积器或中间冷却器24。蒸发的气体被经由高阶压缩机吸管58抽取到高阶压缩机22中。随着气体被从高阶系统14移除，需要补充已经被蒸发的氨，从而液体氨被从高压收集器26经由液体管30传输到中间冷却器24。系统10可以不同地以管输送，但基本的概念在于存在由压缩机系统16馈送的中央冷凝器18，并且冷凝的高压液体氨被存储在高压收集器26中，直到其被需要为止，并且随后，液体氨流到高阶累积器或中间冷却器24，并且被泵送到高阶蒸发器54。此外，处于中间冷却器压力的液体氨经由液体管32流到低阶累积器28，在此处所述液体氨被保持，直到其被泵送到低阶蒸发器38为止。来自低阶压缩机20的气体通常被经由低阶压缩机排放管44以管输送到中间冷却器24，在所述中间冷却器24中气体被冷却。高阶压缩机22将气体从中间冷却器24抽出，将气体压缩到冷凝压力并经由高阶排放管60排放到冷凝器18，在所述冷凝器18中，气体冷凝回液体。液体被经由冷凝器抽取管27抽取到高压收集器26，在所述高压收集器26处，再次开始该循环。直接膨胀式系统使用来自中央箱的高压或减压液体。由于中央箱处于与蒸发器相比较更高的压力，因此通过中央箱和蒸发器之间的压差来驱动液体。被称为膨胀阀的专门的阀用于测量进入蒸发器的制冷剂的流量。如果馈送的过多，则允许未蒸发的液体制冷剂通过压缩机系统。如果馈送的过少，则蒸发器并未用到其最大能力，这可能导致不充分的冷却/冷冻。泵机鼓式系统以与液体过馈送系统几乎相同的方式工作，其中主要的不同在于小加压的箱用作泵。通常而言，允许液体制冷剂填充泵机鼓，其中随后更高压制冷剂气体被注入到泵机鼓的顶部，因此使用压差来将液体推入到进入蒸发器的管中。由于利用该类型的系统需要大量的制冷剂，因此过馈送的比率大致相同。
技术实现思路
根据本专利技术提供制冷系统。所述制冷系统包括压缩机布置、多个冷凝器蒸发器系统、第一气体制冷剂馈送管和第二气体制冷剂馈送管。提供所述压缩机布置以用于将气体制冷剂从第一压力压缩到第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于设施的制冷系统，包括：(a)压缩机布置，用于将气体制冷剂从第一压力压缩到第二压力，其中所述第二压力包括冷凝压力；(b)并行布置的第一冷凝器蒸发器系统和第二冷凝器蒸发器系统，其中并行布置的第一冷凝器蒸发器系统和第二冷凝器蒸发器系统中的每一个包括：(1)冷凝器，用于接收处于冷凝压力的气体制冷剂，并且将所述气体制冷剂冷凝为液体制冷剂；(2)压力受控的收集器，用于保持来自所述冷凝器的液体制冷剂；以及(3)蒸发器，用于蒸发来自所述压力受控的收集器的所述液体制冷剂，以形成气体制冷剂；(c)第一气体制冷剂馈送管，用于将处于所述第二压力的气体制冷剂从所述压缩机布置馈送到所述多个冷凝器蒸发器系统；以及(d)第二气体制冷剂馈送管，用于将气体制冷剂从所述多个冷凝器蒸发器系统馈送到所述压缩机布置；(e)所述第一冷凝器蒸发器系统的蒸发器和所述第二冷凝器蒸发器系统的蒸发器被构造为向所述设施提供制冷；并且其中所述制冷系统被构造成使得所述压缩机布置同时向所述第一冷凝器蒸发器系统和所述第二冷凝器蒸发器系统馈送所述气体制冷剂；其中所述制冷系统被构造成所述第一冷凝器蒸发器系统和所述第二冷凝器蒸发器系统能够同时运行以同时向所述设施提供制冷；收集器中的压力被保持为小于冷凝压力，以帮助驱动从冷凝器到收集器的流动以及从收集器到蒸发器的流动。...

【技术特征摘要】
2011.06.13 US 61/496,1601.一种用于设施的制冷系统，包括：(a)压缩机布置，用于将气体制冷剂从第一压力压缩到第二压力，其中所述第二压力包括冷凝压力；(b)并行布置的第一冷凝器蒸发器系统和第二冷凝器蒸发器系统，其中并行布置的第一冷凝器蒸发器系统和第二冷凝器蒸发器系统中的每一个包括：(1)冷凝器，用于接收处于冷凝压力的气体制冷剂，并且将所述气体制冷剂冷凝为液体制冷剂；(2)压力受控的收集器，用于保持来自所述冷凝器的液体制冷剂；以及(3)蒸发器，用于蒸发来自所述压力受控的收集器的所述液体制冷剂，以形成气体制冷剂；(c)第一气体制冷剂馈送管，用于将处于所述第二压力的气体制冷剂从所述压缩机布置馈送到所述多个冷凝器蒸发器系统；以及(d)第二气体制冷剂馈送管，用于将气体制冷剂从所述多个冷凝器蒸发器系统馈送到所述压缩机布置；(e)所述第一冷凝器蒸发器系统的蒸发器和所述第二冷凝器蒸发器系统的蒸发器被构造为向所述设施提供制冷；并且其中所述制冷系统被构造成使得所述压缩机布置同时向所述第一冷凝器蒸发器系统和所述第二冷凝器蒸发器系统馈送所述气体制冷剂；其中所述制冷系统被构造成所述第一冷凝器蒸发器系统和所述第二冷凝器蒸发器系统能够同时运行以同时向所述设施提供制冷；收集器中的压力被保持为小于冷凝压力，以帮助驱动从冷凝器到收集器的流动以及从收集器到蒸发器的流动。2.如权利要求1所述的制冷系统，其中所述压缩机布置包括串行布置的第一阶压缩机和第二阶压缩机。3.如权利要求2所述的制冷系统，其中所述压缩机布置包括在所述第一阶压缩机和所述第二阶压缩机之间设置的中间冷却器。4.如权利要求2所述的制冷系统，其中所述多个冷凝器蒸发器系统中的至少一个是第一冷凝器蒸发器系统并且具有以第一温度进行操作的蒸发器，并且所述多个冷凝器蒸发器系统中的至少另一个是第二冷凝器蒸发器系统并且具有以第二温度进行操作的蒸发器，其中所述第一温度与所述第二温度不同。5.如权利要求4所述的制冷系统，其中所述第一温度比所述第二温度低至少10°F。6.如权利要求4所述的制冷系统，其中所述第一冷凝器蒸发器系统被构造为将气体制冷剂返回到所述第一压缩机，并且所述第二冷凝器蒸发器系统被构造为将气体制冷剂返回到所述第二压缩机。7.如权利要求1-6中的任一项所述的制冷系统，其中所述制冷剂包括氨。8.如权利要求1-6中的任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德·林格尔巴赫，约翰·林格尔巴赫，
申请(专利权)人：阿雷斯科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US