高效操作的冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有用于氨制冷剂的直接膨胀冷却回路的冷却系统及其操作方法。提供了压缩机(12)以压缩氨蒸气(11)。提供了冷凝器以冷凝氨蒸气以获得液氨(20)。提供了蒸发器(32)以蒸发液氨。在蒸发器(32)的至少一部分与压缩机(12)之间的导管(34)处布置了过热蒸气品质传感器(40)。该过热蒸气品质传感器(40)包括加热元件(48)和温度感测元件(52)。该过热蒸气品质传感器(40)被设置成根据该温度感测元件(52)的输出来递送指示流经该导管(34)的制冷剂的过热蒸气品质(X)的传感器信号(S)。该过热蒸气品质传感器(40)布置在导管(34)的水平布置部分的壁上、在与竖直向上方向形成大于120

【技术实现步骤摘要】
高效操作的冷却系统
[0001]本申请是2019年11月25日提交的、专利技术创造名称为“高效操作的冷却系统”、申请号为201980076293.2(国际申请号为PCT/EP2019/082380)的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种冷却系统，以及一种操作冷却系统的方法。更具体地，本专利技术涉及氨制冷剂在蒸发器中蒸发的冷却系统。

技术介绍

[0003]在1997年3月23日至26日于新奥尔良举行的IIAR第19届年度会议上由L.M.Jessen展现的“Use of Pulse Width modulated Valves in industrial Refrigeration(脉宽调制阀在工业制冷中的应用)”中，描述了自动控制制冷剂喷射至液体过量进给的泵再循环系统上的空气单元中。使用空气冷却器上的加热型温度传感器、空气温度传感器和压力变送器作为电子控制器的输入。控制器持续管理将制冷剂喷射至空气单元中的脉宽调制阀的调制。为了确保循环比率大于一，加热型温度传感器被放置在具有最高热负荷的导管回路(例如，在具有水平空气流和竖直制冷剂流的蒸发器上在进入空气流中的导管回路)的出口上。当液体存在于导管中时，来自传感器的热通过制冷剂蒸发被移除。如果在导管中没有液体，则导管温度升高。控制器原理是基于当传感器检测到高于饱和温度的温度时，喷射阀的逐渐打开。
[0004]GB
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A
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2157447 A披露了一种热交换装备，诸如制冷器。压缩机将气态制冷剂经压力导管输送到冷凝器中。液化的制冷剂穿过蒸发器中的膨胀阀。引回到压缩机的吸入导管连接至蒸发器的出口。测量设备检测吸入导管是否包含干制冷剂，或者制冷剂是否仍然包含液体成分以及水分的程度如何。测量设备作用于用于控制膨胀阀的开关设备上。一旦流经吸入导管的制冷剂包含液体，膨胀阀就关闭直到再次有干制冷剂为止。膨胀阀也可以由制冷剂中存在的水分的程度来控制。
[0005]EP
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A
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1744113披露了一种制冰机，该制冰机包括蒸发器、压缩机和冷凝器。在冷冻循环中，制冷剂经由压缩机和冷凝器被供应到蒸发器并且经由返回管线返回到压缩机。在收获循环中，制冷剂流经返回管线来对蒸发器进行除霜以收获冰。
[0006]DE
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B
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1055018披露了一种用于调节制冷机的方法，其中，制冷剂以液态进入蒸发器并且蒸发器中的液位根据负荷而变化。在蒸发器的出口处，测量制冷剂的液相和蒸气相的质量比率，并且根据测得的比率调整进入蒸发器的制冷剂的量。制冷剂流动穿过由具有高热传导阻力的材料(诸如塑料材料)制成的导管。加热元件被设置在温度传感器与导管的壁之间。利用恒定的加热功率实现加热并且测量温度。
[0007]EP
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A
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0680589披露了适用于检测和控制制冷系统中工作流体的特性和质量流量的控制设备，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，所有这些都连接在具有工作流体的流体回路中。膨胀阀优选地以线性比例螺线管致动阀的形式实现。在热传递系统的正常操作中，蒸发器出口品质优选地通过改变穿过螺线管阀的流速而被调节到接近
100％气体。包括热敏电阻器的品质传感器在自加热模式期间检测品质。当热敏电阻器被加热时，它达到预定温度，该预定温度是离开蒸发器的工作流体中液体百分比的函数。如果不存在液体，则热敏电阻器温度将至少是由通过它的电流引起的设定点温度。如果蒸气过热，则热敏电阻器将检测到温度过高，并且将导致螺线管阀打开更多，以便增大质量流量。如果蒸气品质为小于100％气体，则液滴会将热敏电阻器冷却到其设定值以下，并且导致螺线管阀关闭更多，从而减小质量流量。

技术实现思路

[0008]提出一种允许可靠且高效操作的冷却系统及其操作方法可以被认为是一个目的。
[0009]此目的通过根据本专利技术的冷却系统和操作该冷却系统的方法来实现。
[0010]根据本专利技术，提供了一种直接膨胀冷却回路，该直接膨胀冷却回路至少包括压缩机、冷凝器和蒸发器。压缩机被设置成压缩氨蒸气。(应注意的是，术语“蒸气”和“气体”在本文中可互换使用以表示处于气态的制冷剂)。冷凝器被设置成冷凝氨蒸气以获得液氨。蒸发器被设置成蒸发液氨。
[0011]由于冷却系统的类型为直接膨胀(DX)冷却系统，所以蒸发器被设置和操作成使得氨制冷剂在蒸发器中完全(或几乎完全)蒸发。为了确定如此高的蒸发程度，已知的直接膨胀冷却系统以相当大的过热量操作，即在蒸发器内，制冷剂吸收比蒸发所需更多的热，使得制冷剂至少在蒸发器的某些部分中达到高于饱和温度的温度。这种过热可以例如通过增大蒸发器表面和温度差中的一者或两者来获得。然而，这两种措施对效率以及操作和/或安装成本具有不利影响。
[0012]在根据本专利技术的冷却系统中，在蒸发器的至少一部分与压缩机之间的导管处布置了过热蒸气品质传感器。术语“至少一部分”包括：传感器可以安装在例如距蒸发器一定距离的导管处、直接安装在蒸发器处、或者甚至安装在蒸发器内，诸如安装在蒸发器导管的一部分上。传感器可以特别地被布置在将蒸发的制冷剂从蒸发器传导离开而进入压缩机方向的返回管线处。从优选实施例中将变得清楚的是，蒸发器与压缩机之间的连接不必是直接的，而是例如可以在两者之间布置蓄积器以将可能剩余的液体制冷剂与蒸气分离。
[0013]过热蒸气品质传感器被设置成递送传感器信号S，该传感器信号指示流经布置有该传感器的导管的制冷剂的过热蒸气品质值X。
[0014]术语“过热蒸气品质”在此用于表示制冷剂介质的参数，该参数指示气体和液体的质量分数以及过热量两者。“过热蒸气品质”与已知“蒸气品质”相关，但是延伸至过热范围。
[0015]对于存在于气/液相混合物中的饱和介质，术语“蒸气品质”表示代表作为气体(蒸气)的介质的质量分数的值。如果介质流仅由饱和液体组成，则蒸气品质值为0％。如果介质流仅由饱和温度下的气体组成，则蒸气品质值为100％。对于一部分存在于气相中而另一部分存在于液相中的饱和介质，蒸气品质值将在0％与100％之间。
[0016]在过热状况下，介质的温度高于饱和温度，并且介质将仅由气体组成。
[0017]在此通过“过热蒸气品质”表示一个值，该值包括关于蒸气品质和过热量两者的信息。“过热蒸气品质”等于蒸气品质值高达100％时的蒸气品质。如果介质过热，则“过热蒸气品质”值X高于100％，其中，较高值指示较高的过热量。
[0018]蒸气品质X
Q
可以被表示为
[0019]X
Q
＝(H
‑
H
液
)/(H
气
‑
H
液
)，
[0020]其中，X
Q
为蒸气品质，H为焓，并且H
液
≤H≤H
气
。接着，也延伸到过热区域中的过热蒸气品质X
S
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷却系统，包括：用于氨制冷剂的直接膨胀冷却回路，所述直接膨胀冷却回路至少包括用于压缩氨蒸气(11)的压缩机(12)、用于冷凝所述氨蒸气以获得液氨(20)的冷凝器(18)和用于蒸发所述液氨的蒸发器(32)，以及过热蒸气品质传感器(40)，所述过热蒸气品质传感器布置在所述蒸发器(32)的至少一部分与所述压缩机(12)之间的导管(34)处，布置成与所述导管(34)的壁热接触，包括加热元件(48)和温度感测元件(52)，被设置成根据所述温度感测元件(52)的输出来递送指示流经所述导管(34)的所述制冷剂的过热蒸气品质(X)的传感器信号(S)，其中，所述过热蒸气品质传感器(40)布置在所述导管(34)的水平布置部分的壁上、在与竖直向上方向形成大于120
°
的角度的位置，并且包括由金属材料制成的传感器主体(46)，所述加热元件(48)和所述温度感测元件(52)布置成嵌入所述传感器主体(46)内、与所述传感器主体(46)热接触。2.根据权利要求1所述的冷却系统，进一步包括：可控的蒸发器入口阀(36)，所述蒸发器入口阀连接至所述蒸发器(32)的入口，以及控制器装置(80)，该控制器装置被设置成根据所述传感器信号(S)控制所述蒸发器入口阀(36)。3.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，所述控制器装置(80)被配置为响应于指示较低过热蒸气品质值(X)的传感器信号(S)而减小所述蒸发器入口阀(36)的开口，并且响应于指示较高过热蒸气品质值(X)的传感器信号(S)而增大所述蒸发器入口阀(36)的开口。4.根据上述权利要求之一所述的冷却系统，其中，所述蒸发器(32)包括多个导管(34)，所述多个导管具有暴露于空气流(33)的第一部分和位于所述空气流(33)之外的第二部分，所述过热蒸气品质传感器(40)布置在所述导管...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔斯，
申请(专利权)人：丹佛斯有限公司，
类型：发明
国别省市：