用于控制断续超临界运行制冷回路中的高压的方法技术

用于控制断续超临界运行的制冷回路（２）的方法，该制冷回路（２）包括压缩机（４）、排热热交换器（１０）、控制阀（１２）和控制器（１６），该方法包括以下步骤：（ａ）亚临界模式，控制控制阀（１２），以便保持预定的“亚临界压力”，其确保排热热交换器（１０）的出口（１４）处的液态制冷剂的预定过冷；（ｂ）超临界模式，控制控制阀（１２），以便保持排热热交换器（１０）的出口（１４）处的超临界制冷剂的预定“超临界压力”，优化预定的“超临界压力”以使效率最优；以及（ｃ）在靠近临界点区域中的边界模式下，根据“连续压力”来控制控制阀（１２），基于步骤（ａ）和（ｂ）中的所述预定的“亚临界压力”和所述预定的“超临界压力”来确定所述“连续压力”。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制断续超临界运行制冷回路中的制冷剂 的高压的方法，该制冷回路在使用中按预定流向循环制冷剂，并沿流向包括压縮机、排热热交换器(heat-rejecting heat exchanger)、与排 热热交换器的出口相关联的控制阀、以及用于控制该控制阀的控制 器。
技术介绍
用于控制亚临界和超临界运行状态下的排热热交换器之后(即， 气体冷却器和/或冷凝器)的制冷剂中的高压的各种方法是公知的。 例如，浮球调节阀是众所周知的用于在亚临界运行制冷回路中进行高 压调节的设备。根据浮球调节阀中的液位，浮球打开或关闭用于将液 态制冷剂抽入制冷回路的出口，并且一般抽入到接收器中，在将制冷 剂传送到制冷用户前，在接收器中，收集并存储制冷剂。另一方面， 气态制冷剂不会抬高浮球，使得出口会保持关闭。相应地，将升高排 热热交换器中的液压，从而确保液态制冷剂向浮球调节阀传送。在超临界运行模式下，排热热交换器之后不会存在液态制冷剂， 并且浮球调节阀不能进行高压调节。然而，在超临界模式下，在气体 冷却器出口温度和COP (性能系数)最大时的制冷剂的高压之间存 在相关性。对本领域技术人员来说，用于计算超临界模式下的该最优 高压的各个公式是公知的，借助于分别与排热热交换器和气体冷却器 的出口相关联的控制阀，制冷剂压力可以根据该公式来控制。例如，在将C02作为制冷剂的情况下，断续超临界运行的制冷回路断续运行在超临界运行模式下，其中离开气体冷却器的制冷剂处于 气态。它们还断续运行在亚临界或"正常"模式下，此时离开冷凝器 的制冷剂处于流态。制冷回路是否运行在超临界或亚临界模式下取决于制冷剂在排热热交换器中分别被冷却和冷凝时相对媒介的温度。因 为该媒介一般是周围的空气，所以亚临界运行模式也称为"冬季模 式"，而超临界运行模式也称为"夏季模式"。可选地，媒介可以是水 或盐水。在靠近临界点的边界区域中，对制冷剂的高压的控制是这类制冷 回路的一个问题，在临界点处超临界运行模式将转换到亚临界运行模 式，反之亦然。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于在靠近临界点的边界区域中 控制断续超临界运行的制冷回路的方法。根据本专利技术的实施例，该目的将通过以下步骤实现(a) 在亚临界模式下，控制控制阀，以便保持预定的"亚临界压力"， 该预定的"亚临界压力"确保排热热交换器的出口处的液态制冷剂的 预定过冷；(b) 在超临界模式下，控制控制阀，以便保持排热热交换器的出 口处的超临界制冷剂的预定的"超临界压力"，优化该预定的"超临 界压力"以使效率最优；以及(c) 在靠近临界点的边界区域中的边界模式下，根据"连续压力" 来控制控制阀，基于步骤(a)和(b)中的预定的"亚临界压力"和预定 的"超临界压力"来确定该"连续压力"。根据本专利技术，控制阀控制用于亚临界模式、超临界模式以及边界 模式的高压。在超临界模式下，控制器基本采用与现有技术相同的方 法来控制控制阀，即基于公知的针对最优效率的相关性，可以通过考 虑排热热交换器的特定类型的系数进行调整；使得获得制冷回路的最 优效率或接近最优效率。在亚临界模式下，控制器对类似于浮球调节 阀的控制阀进行控制，使得只允许液态制冷剂通过控制阀。提供排热 热交换器的出口处的液态制冷剂的预定过冷，用以确保允许液态制冷 剂通过控制阀。在超临界模式和亚临界模式下的控制比较常规时，问题主要存在于临界点附近的边界区域中，即亚临界和超临界运行之间的过渡区。 对临界点来说，各个亚临界压力和超临界压力的计算可能完全不同。 实际上，诸如制冷剂温度等参数的微小变化可能导致很大的压力跳 跃，从而导致控制阀的控制中的不规则和不连续。为了解决该问题， 出于控制目的，定义了临界点周围或靠近临界点的边界区域，并基于 预定的"亚临界压力"和预定的"超临界压力"来计算和/或定义"连 续压力"。相应地，这样确定的"连续压力"用于将亚临界压力与超 临界压力连续连接。这样，即使在临界点附近也可以分别实现对控制 阀和制冷剂压力的连续控制。根据本专利技术的实施例，通过根据步骤(a)和(b)确定对于特定运行 状态的"亚临界压力"和"超临界压力"并选择"亚临界压力"和"超 临界压力"中的较高压力，在步骤(c)中确定连续压力。这种具体的解 决方案包括分别计算超临界区域和亚临界区域中的临界点之外的"亚 临界压力"和/或"超临界压力"。尽管各自的计算没有物理意义，各 个值仍然可被用于控制控制阀，并因此控制排热热交换器的出口处的 高压。可以"实时"计算各个值，或者也可以基于先前的计算来计算 各个值并将其作为例如査找表等存储在存储器中。如果在临界压力范 围附近(即，特定应用所定义的边界区域中)超临界压力的压力曲线 和亚临界压力的压力曲线之间存在交叉点，那么该方法特别优选。根据本专利技术的另一优选实施例，基于所定义的边界区域的下限处 的"亚临界压力"和边界区域的上限处的"超临界压力"之间的边界 区域内的压力值的插值，在步骤(c)中确定连续压力。该插值可以具有 最佳拟合类型，从而努力在这个可应用的区域中尽可能接近地分别与 超临界压力和亚临界压力的曲线相一致。也可以简单地通过直线将边 界区域的下限处的"亚临界压力"和边界区域的上限处的"超临界压 力"相连接。边界区域在临界点附近不一定是对称的。边界区域也可 以完全在临界点的一侧。根据本专利技术的实施例，步骤(a)包括基于制冷剂的温度和特性并通 过考虑与饱和压力相比的制冷剂的过冷来确定"亚临界压力"。根据本专利技术的实施例，与饱和压力相比的制冷剂的过冷可以达到 10 Kelvin，优选在2 Kelvin和6 Kelvin的过冷之间。根据本专利技术的实施例，基于制冷剂的温度在步骤(b)中确定"超 临界压力"，使得制冷回路的性能系数基本等于最优值。如上所述， 对于排热热交换器的出口处的每个温度，都可以确定产生最优COP 的特定压力。各个公式在具体领域中是公知的，并且优选基于该公式 来计算超临界区域中的高压。排热热交换器的出口处的温度可由众所 周知的设备测量，例如热电偶和其它温度传感器。在计算或确定各个 压力时，不需要测量精确的温度，而只要测量指示温度并考虑该值与 正确温度之间关系的任何值。根据本专利技术的实施例，控制阀是压力调节阀，并且根据运行模式， "亚临界压力"、"连续压力"和"超临界压力"中的单独一个控制压 力调节阀的运行。本专利技术还涉及一种用于按预定流向循环制冷剂的制冷回路，其沿 流向包括压縮机、排热热交换器、与排热热交换器的出口相关联的 控制阀、以及适于控制该控制阀的控制器(a) 以便在亚临界模式下，保持预定的"亚临界压力"，该预定的 "亚临界压力"确保排热热交换器()的出口 O处的液态制冷剂的预定过冷；(b) 以便在超临界模式下，保持排热热交换器()的出口 ()处 的超临界制冷剂的预定的"超临界压力"，优化该预定的"超临界压 力"以使效率最优；以及(c) 在靠近临界点的边界区域的边界模式下，根据"连续压力"， 基于步骤(a)和(b)中的预定的"亚临界压力"和预定的"超临界压力" 来确定该"连续压力"。控制器可以基于诸如制冷剂特性、温度等相关值来实时计算各个 压力。可选地，可以基于诸如査找表等存储在该控制器的存储器中的 值来确定各个压力。还本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制断续超临界运行的制冷回路（２）的方法，所述制冷回路（２）用于按预定流向循环制冷剂，并且其沿流向包括：压缩机（４）、排热热交换器（１０）、与所述排热热交换器（１０）的出口（１４）相关联的控制阀（１２）、以及用于控制所述控制阀（１２）的控制器（１６），其中，所述方法包括以下步骤：（ａ）在亚临界模式下，控制所述控制阀（１２），以便保持预定的“亚临界压力”，所述预定的“亚临界压力”确保所述排热热交换器（１０）的所述出口（１４）处的液态制冷剂的预定过冷；（ｂ）在 超临界模式下，控制所述控制阀（１２），以便保持所述排热热交换器（１０）的所述出口（１４）处的超临界制冷剂的预定“超临界压力”，所述预定的“超临界压力”被优化为使得效率最优；以及（ｃ）在靠近临界点的边界区域中的边界模式下，根据“连续压 力”来控制所述控制阀（１２），基于步骤（ａ）和（ｂ）中的所述预定的“亚临界压力”和所述预定的“超临界压力”来确定所述“连续压力”。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：B海因博凯尔，
申请(专利权)人：卡里尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]