蒸气压缩系统及其方法技术方案

一种蒸气压缩制冷和冷冻系统（１０），它包括一个压缩机（１２），一个冷凝器（１４）；一个膨胀装置和一个蒸发器（１６），该蒸发器包括一个具有一个入口和一个出口的蒸发器盘管，该盘管与空气介质基本沿其整个长度进行热交换。蒸发器盘管入口与膨胀装置出口通过一个蒸发器给料管线（２８）流体连通。膨胀装置可以包括一个多功能膨胀阀（１８），该阀与蒸发器管线（２８）匹配，以便向蒸发器盘管入口提供一定线速度的制冷剂蒸气和液体混合物，蒸气和液体的相对量足以使盘管几乎所有长度上进行有效传热，大大减少了蒸发器盘管上的结霜，与相同冷却负荷以及相同蒸发温度条件下运行的传统蒸气压缩制冷系统比较，可以使系统的运行循环的次数大为增加的情况下不需要进行除霜循环。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的相互参考本申请为本人的正在审查过程中的申请日为1999年1月12日，申请号为09/228696的部分继续申请。本专利技术的领域本专利技术总的来讲涉及蒸气压缩系统，具体地说涉及蒸气压缩制冷系统，冷冻机系统以及空调系统。本专利技术有关这方面的重要内容在于对特别适用于商业介质和低温制冷/冷冻机的应用领域的蒸气压缩制冷系统的效率的改进。本专利技术的
技术介绍
蒸气压缩制冷系统通常使用经过不同的相或状态相继实现热交换功能的流体制冷剂介质。这些系统通常使用一台压缩机来接收气态制冷剂(一般是过热蒸气形式)，压缩机将蒸气压缩到高压后将其送到其中一个冷凝器，在该冷凝器中冷介质与进入的高压蒸气直接接触，移出制冷剂中的潜热，使液体制冷剂处于与冷凝压力相应的沸点或沸点以下温度。然后将制冷剂送到膨胀装置，例如送到膨胀阀或毛细管，该膨胀装置使制冷剂压力和温度得到有控制的降低，而且该膨胀装置还向蒸发器输入计量的液体量，使液体量与能够提供预期的制冷效果所需要的液体量相等。如现有技术，例如美国专利US4888957号所介绍的那样，可能会有少量液体制冷剂闪蒸成蒸气，然而在这种情况下，从该阀排出的低温液体形式的制冷剂中带有少量蒸气馏份。在蒸发器中，由于从需要得到冷却的周围环境空气将热量传递到低温液体制冷剂中，所以该低温液体制冷剂蒸发。然后从压缩机排出的制冷剂蒸气返回到压缩机继续进行上述循环。为了高效运行，希望在蒸发器中尽可能地使用更多的冷却盘管。这种高效运行要求沿尽可能多的冷却盘管最大限度地利用蒸发器的潜热。现有的一般系统，特别是商用制冷系统/冷冻机系统中通常用比较长的制冷管线使冷凝器与膨胀装置(例如热力膨胀阀)连通，而且将膨胀装置置于离蒸发器很近的地方。因此，供应到蒸发器的制冷剂为液体形式或大部分为液体形式，只有少量蒸气馏份。这种制冷剂送料以及本身伴随的低流速使得冷却效率较低，特别是沿冷却盘管起始部位的冷却效果较低，这是因为在这些部位结霜或结冰造成的，于是进一步降低了其传热效率。在商用系统中，例如开式制冷陈列柜，结霜会使空气流速减少到气幕变少的程度，使得陈列柜中的负荷增加。另外，结霜或结冰需要经常为蒸发器盘管除霜，这样也就减少了制冷柜/冷冻机柜中的食品的存储寿命，增加了电力消耗和运行成本。本专利技术的概述本专利技术克服了传统蒸气压缩制冷系统存在的上述问题和缺陷，在提供的蒸气压缩制冷系统中，将制冷剂液体和蒸气混合物提供给蒸发器的入口，其中混合物在入口(和整个制冷剂流路)处的蒸气量和流速匹配，以便基本沿蒸发器冷却盘管的整个长度实现和保持最佳传热。所以，本专利技术的一个目的在于提供一种蒸气压缩制冷方法和设备，以便基本沿蒸发器冷却盘管的整个长度具有最佳传热效率。本专利技术的再一个目的在于提供一种蒸气压缩制冷方法和设备，其中大大减少冷却盘管表面上结的冰或霜，特别是离蒸发器入口最近的冷却盘管表面上结的冰或霜，从而使除霜需求降至最小。本专利技术的又一个目的在于提供一种蒸气压缩制冷方法和设备，其中大大减少了制冷室及其与之相关的冷冻中保存的食品表面上结的水份或霜，实际上即使不能将水分或霜完全消除掉也可显著减少水分或霜。本专利技术的还一个目的在于提供一种蒸气压缩制冷方法和设备，其特征在于改进了沿其冷却盘管整个长度的温度一致性。本专利技术的另一个目的在于提供一种蒸气压缩制冷方法和设备，其特征在于减少了电力消耗和运行费用。本专利技术的又一个目的在于提供一种蒸气压缩制冷方法和设备，其传热效率得到提高，需要的制冷剂充注量减少，在许多应用中可以不用传统元件，例如不用制冷回路中的贮槽。本专利技术的又一个目的在于提供一种蒸气压缩制冷方法和设备，其中冷却盘管和与之相关的热交换器中流动的空气之间的温差最小，由此大大降低了空气中提取的水量，使制冷室和与之相连的冷冻机隔间中的湿度更加均匀。本专利技术的又一个目的在于提供一种商用制冷系统，其中压缩机，膨胀装置和冷凝器均可以离制冷室或与之相连的冷冻机隔间比较远，这样就可以方便地使用这些元件，而不会影响顾客的通行等。本专利技术的又一个目的在于提供一种蒸气压缩制冷系统，其中将压缩机，膨胀装置和冷凝器及其与它们连接的控制设备一起作为一组件装在一个紧凑的壳体中，并可以将该壳体方便地装在一个制冷回路中。本领域的技术人员根据下面结合附图和曲线的描述将会理解本专利技术的这些目的和其它目的，其中相同的参考标记表示相同的部件，其中附图说明图1是本专利技术一个实施例的蒸气压缩系统的示意图；图2是本专利技术一个实施例的多功能阀或装置的第一侧的局剖侧视图；图3是图2所示多功能阀或装置的第二侧的局剖侧视图；图4是图2和3所示的多功能阀或装置的分解图；图5是数据曲线图，表示在本专利技术的中等温度蒸气压缩制冷系统中两个运行循环期间蒸发器入口处供应的制冷剂压力和温度以及送风温度和回风温度与时间之间的关系；图6是数据曲线图，表示在图5所示的相同的两个运行循环期间蒸发器入口处供应的制冷剂体积流速与时间的关系；图7是数据曲线图，表示在图5所示的相同的两个运行循环期间蒸发器入口处供应的制冷剂的密度与时间的关系；图8是数据曲线图，表示在图5所示的相同的两个运行循环期间蒸发器入口处供应的制冷剂质量流速与时间的关系；图9是数据曲线图，表示在传统中等温度蒸气压缩制冷系统的两个运行循环期间蒸发器入口处供应的制冷剂压力和温度以及送风温度和回风温度与时间之间的关系；图10是数据曲线图，表示在图9所示的相同的两个运行循环期间蒸发器入口处供应的制冷剂体积流速与时间的关系；图11是数据曲线图，表示在图9所示的相同的两个运行循环期间蒸发器入口处供应的制冷剂的密度与时间的关系；图12是数据曲线图，表示在图9所示的相同的两个运行循环期间蒸发器入口处的制冷剂的质量流速与时间的关系；图13是数据曲线图，表示在本专利技术的低温蒸气压缩制冷系统的两个运行循环期间沿蒸发器的冷却盘管的不同部位处的制冷剂压力和温度以及送风温度和回风温度与时间之间的关系；图14是数据曲线图，表示在本专利技术的低温蒸气压缩制冷系统的单一运行循环期间沿蒸发器中的冷却盘管的制冷剂压力和温度以及送风温度和回风温度与时间之间的关系；图15是数据曲线图，表示在传统低温蒸气压缩制冷系统的两个运行循环期间沿蒸发器的冷却盘管的不同部位处的制冷剂压力和温度以及送风温度和回风温度与时间之间的关系；图16是数据曲线图，表示在传统低温蒸气压缩制冷系统的单一运行循环期间沿蒸发器的冷却盘管的不同部位处的制冷剂压力和温度以及送风温度和回风温度与时间之间的关系；图17是数据曲线图，表示在本专利技术另一实施例的低温蒸气压缩制冷系统的两个运行循环期间在蒸发器中的冷却盘管入口、中心和出口处的制冷剂压力和温度以及送风温度和回风温度与时间之间的关系；图18是数据曲线图，表示在图17所示的相同的两个运行循环期间蒸发器入口处供应的制冷剂温度与压力；图19是数据曲线图，表示在图17所示的蒸发器的冷却盘管中心处的制冷剂压力与温度；图20是数据曲线图，表示在图17所示的相同的两个运行循环期间蒸发器中的冷却盘管出口处的制冷剂压力与温度；图21是本专利技术另一实施例的多功能阀或装置上的阀体的局部平面图；图22是图21所示的多功能阀的阀体的侧视图；和图23是图21和22的多功能阀或装置的局部分解图。优选实施例的详细描述根据本专利技术一个实施例设置的蒸气压缩系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸气压缩制冷系统的运行方法，其中用一个蒸发器将流过所述蒸发器与所述蒸发器中的蒸发器盘管呈热交换关系的介质的热量除去，所述盘管包括一个与膨胀装置流体连通的入口和一个与压缩机流体连通的出口，其改进包括：按照给定质量流速和给定体积流速将制 冷剂蒸气和液体混合物供应到蒸发器盘管的入口，所述混合物包括大量蒸气，当所述混合物通过蒸发器盘管时，基本所有的所述液体均转变成蒸气，所述给定线性流速以及在所述蒸发器盘管内的所述混合物中的蒸气和液体之间的相对量足以使所述混合物与所述介质之间沿所述盘管的基本整个长度进行有效传热，由此大大减少了蒸发器盘管上的结霜，与相同冷却负荷以及相同蒸发温度条件下运行的传统蒸气压缩制冷系统比较，在大量增加制冷循环次数的前提下，使上述蒸气压缩制冷系统可以在不需要进行除霜循环的情况下运行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DA维特曼，
申请(专利权)人：XDX公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]