CN101946137A - 制冷剂蒸汽压缩系统 - Google Patents

Abstract

制冷剂蒸汽压缩系统包括第一压缩装置，制冷剂散热热交换器，膨胀装置，制冷剂吸热热交换器，第二压缩装置和制冷剂对制冷剂热交换器，制冷剂对制冷剂热交换器具有第一制冷剂流动通路、第二制冷剂流动通路和第三制冷剂流动通路，其中第二制冷剂流动通路安置成与第一制冷剂流动通路和第三制冷剂流动通路中的每一个成热交换关系。第二制冷剂流动通路插置于经济器回路中。第一制冷剂流动通路与第二制冷剂流动通路之间的传热相互作用充当流到制冷剂吸热热交换器的制冷剂的过冷却器且第二制冷剂流动通路与第三制冷剂流动通路之间的传热相互作用充当从第二压缩装置的排出口传递到第一压缩装置的吸入口的制冷剂的中间冷却器。

Description

制冷剂蒸汽压缩系统

技术领域

本发明大体而言涉及制冷剂蒸汽压缩系统，更具体地涉及提高制冷剂蒸汽压缩系统的性能。

背景技术

制冷剂蒸汽压缩系统通常用于运输制冷应用中以制冷用于运输易腐或冷冻物品的卡车、拖车、集装箱或类似物的温度受控的货物空间内的空气。制冷剂蒸汽压缩系统还通常用于制冷供应到商业机构中的展示柜、售卖机、冷柜、冷室或其它易腐/冷冻产品储存区域的空气和用于调节供应到住宅、办公楼、医院、学校、餐馆或其它设施内的气候受控的舒适区内的空气。

通常，这些制冷剂蒸汽压缩系统包括根据已知制冷剂蒸汽压缩循环布置在闭环制冷剂回路中由各种制冷剂管线相互串联成制冷剂流动连通的压缩装置、制冷剂散热热交换器、膨胀装置和制冷剂吸热热交换器。通常，膨胀装置在制冷剂回路中相对于制冷剂流动安置于制冷剂吸热热交换器的上游且相对于制冷剂流动安置于制冷剂散热热交换器的下游，膨胀装置是固定孔口、毛细管、热力膨胀阀(TXV)或电子膨胀阀(EXV)。

在以亚临界循环操作的制冷剂蒸汽压缩系统中，制冷剂散热热交换器充当制冷剂蒸汽冷凝器。在亚临界范围操作的制冷剂蒸汽压缩系统通常充注有氟碳制冷剂，诸如(但不限于)氢氯氟烃(HCFC)，诸如R22，且更通常地为氢氟烃(HFC)，诸如R134a、R410A、R404A和R407C。但对替代HFC制冷剂的“自然”制冷剂正示出更大兴趣，诸如二氧化碳，其用于空调和制冷系统，包括运输制冷系统。但是，由于二氧化碳具有低临界温度，充注有二氧化碳作为制冷剂的大多数制冷剂蒸汽压缩系统被设计成在至少在一部分时间以跨临界循环操作。

在以跨临界循环操作的制冷剂蒸汽压缩系统中，从压缩装置排出且穿过制冷剂散热热交换器的制冷剂蒸汽的压力和温度处于超临界压力和温度，即，制冷剂的压力和温度超过系统所充注的特定制冷剂的临界点。因此，制冷剂散热热交换器充当制冷剂气体冷却器，而不是充当冷凝器。在穿过制冷剂散热热交换器之后，当制冷剂蒸汽穿过膨胀装置时，超临界压力制冷剂蒸汽膨胀到较低亚临界压力和较低温度。因此，制冷剂作为液体制冷剂，或者更通常地，作为液体与蒸汽制冷剂的混合物进入制冷剂吸热热交换器，且制冷剂吸热热交换器充当以亚临界制冷剂压力操作的蒸发器。

为了改进制冷剂蒸汽压缩系统的性能且为了在较宽操作条件范围控制从压缩机的最终级排出的制冷剂蒸汽的温度，已知使这种系统配备经济器循环，经济器循环结合制冷剂对制冷剂经济器热交换器。相对于制冷剂流动，经济器热交换器通常安置于制冷剂回路中散热热交换器与吸热热交换器的中间。在经济操作模式，离开散热热交换器的制冷剂的至少一部分从主制冷剂回路分流，膨胀到中间压力且然后传递通过经济器热交换器与离开散热热交换器的制冷剂的主要部分成热交换关系。以此方式，在经济膨胀制冷剂流中的任何液体通常被蒸发，且然后经济制冷剂流通常被过热，而从散热热交换器通过主制冷剂回路传递到吸热热交换器的制冷剂被进一步冷却。通常，膨胀的制冷剂蒸汽通过通向单个压缩机的压缩腔室(或多个压缩腔室)的中间压力级的一个或多个注入端口而注入到压缩过程的中间级，或者，在多级压缩机系统的情况下，通过通向在上游压缩机的排出口与下游压缩机的吸入口之间延伸的制冷剂管线的一个或多个注入端口而注入到压缩过程的中间级。

美国专利No.7,114,349公开了一种制冷剂蒸汽压缩系统，其具有制冷剂对制冷剂热交换器，制冷剂对制冷剂热交换器具有第一制冷剂通路、第二制冷剂通路和第三制冷剂通路。第一通路在主制冷剂回路中相对于制冷剂流动插置于冷凝器的下游且相对于制冷剂流动插置于蒸发器的上游。第二通路插置于经济器回路制冷剂管线中相对于制冷剂流动在经济器膨胀装置的下游。第三制冷剂通路插置于主制冷剂回路中相对于制冷剂流动在蒸发器的下游和相对于制冷剂流动在压缩机的吸入口的上游。第一制冷剂通路安置成与第二制冷剂通路和第三制冷剂通路中的每一个成传热关系。第一制冷剂通路与第三制冷剂通路之间传热相互作用充当高侧对低侧热交换器，其中通过第一制冷剂通路传递的高压、高温制冷剂被冷却且通过第三制冷剂通路传递的低压、较低温度制冷剂蒸汽被加热。此外，当制冷剂系统以经济模式操作时，在第一制冷剂通路与第二制冷剂通路之间的传热相互作用充当经济器热交换器，其中通过第一制冷剂通路传递的高压、高温制冷剂再次被冷却且通过第二制冷剂通路传递的较低压力、较低温度的膨胀制冷剂蒸汽或蒸汽/液体混合物被加热。在穿过制冷剂对制冷剂热交换器的第二制冷剂通路之后，膨胀制冷剂相对于制冷剂流动在蒸发器下游和相对于制冷剂流动在压缩机的吸入口上游的点注入到压缩机的中间压力级或者返回到主制冷剂回路。

发明内容

制冷剂蒸汽压缩系统包括主制冷剂回路，主制冷剂回路具有连接成串联制冷剂流动连通的第一压缩装置、制冷剂散热热交换器、膨胀装置、制冷剂吸热热交换器和第二压缩装置，其中第二压缩装置的制冷剂排出口与第一压缩装置的制冷剂入口连接成制冷剂流动连通，且公用热交换器提供经济器功能和中间冷却器功能。经济器功能用于冷却从制冷剂散热热交换器通过主制冷剂回路传递到主膨胀装置的制冷剂。中间冷却器功能用于冷却从第二压缩装置的制冷剂排出口通过主制冷剂回路传递到第一压缩装置的制冷剂吸入口的制冷剂。

在一实施例中，制冷剂蒸汽压缩系统包括主制冷剂回路，主制冷剂回路具有连接成串联制冷剂流动连通的第一压缩装置，制冷剂散热热交换器，膨胀装置，制冷剂吸热热交换器和第二压缩装置，其中第二压缩装置的制冷剂排出口与第一压缩装置的制冷剂入口连接成制冷剂流动连通，制冷剂蒸汽压缩系统还包括制冷剂对制冷剂热交换器和经济器回路。制冷剂对制冷剂热交换器具有第一制冷剂流动通路、第二制冷剂流动通路和第三制冷剂流动通路，其中第二制冷剂流动通路安置成与第一制冷剂流动通路和第三制冷剂流动通路中的每一个成热交换关系。第一制冷剂流动通路插置于主制冷剂回路中相对于制冷剂流动在制冷剂散热热交换器下游且相对于制冷剂流动在膨胀装置的上游。第三制冷剂流动通路插置于主制冷剂回路中相对于制冷剂流动在第二压缩装置的制冷剂排出与第一压缩装置的制冷剂入口之间。经济器回路包括经济器制冷剂管线，经济器制冷剂管线的入口相对于制冷剂流动在制冷剂散热热交换器的制冷剂出口下游和也相对于制冷剂流动在制冷剂吸热热交换器的制冷剂入口上游的位置与主制冷剂回路成制冷剂流体连通。第二制冷剂流动通路插置于经济器制冷剂管线中。经济器膨胀装置安置于制冷剂管线中相对于制冷剂流动在第二制冷剂流动通路的上游。

在一实施例中，第二压缩装置包括单个多级压缩机且经济器制冷剂管线的出口与此第二多级压缩装置的中间压力级成制冷剂流动连通。在一实施例中，第二压缩装置包括安置成串联制冷剂流动关系的第一压缩机和第二压缩机，其中第二压缩机的制冷剂排出与第一压缩机的制冷剂吸入成制冷剂流动连通，且经济器制冷剂管线与第二压缩装置的第二压缩机的制冷剂入口成制冷剂流动连通。在另一实施例中，制冷剂蒸汽压缩系统还包括安置成与第一压缩装置成平行制冷剂流动关系的第三压缩装置，其中第三压缩装置的排出口与制冷剂散热热交换器的制冷剂入口成制冷剂流动连通且经济器制冷剂管线与第三压缩装置的制冷剂入口成制冷剂流动连通。

在再一实施例中，制冷剂蒸汽压缩系统包括预冷却器热交换器，其插置于主制冷剂回路中相对于制冷剂流动在第二压缩装置的制冷剂出口的下游且相对于制冷剂流动在制冷剂对制冷剂热交换器的第三制冷剂流动通路的上游。预冷却器热交换器可安置成与二次流体成传热关系，二次流体为(诸如)环境空气，其被传递成与通过制冷剂散热热交换器传递的制冷剂成传热关系。

在本发明的一方面，提供操作制冷剂蒸汽压缩系统的方法，制冷剂蒸汽压缩系统具有在主制冷剂回路中连接成串联制冷剂流动连通的第一压缩装置、制冷剂散热热交换器、主膨胀装置、制冷剂吸热热交换器和第二压缩装置，其中所述第二压缩装置的制冷剂排出口与所述第一压缩装置的吸入口成制冷剂流动连通。该方法包括以下步骤：将离开制冷剂散热热交换器的制冷剂的第一部分通过主制冷剂回路的主膨胀装置传递到制冷剂吸热热交换器；在制冷剂散热热交换器下游的经济器膨胀装置中使制冷剂的第二部分膨胀至中间压力和温度；相对于制冷剂流动在主膨胀装置的上游位置传递制冷剂的第二部分与制冷剂的所述第一部分成热交换关系；以及，传递制冷剂的第二部分与从第二压缩装置的制冷剂排出口流动通过主制冷剂回路到第一压缩装置的制冷剂吸入口的制冷剂成热交换关系。

在一实施例中，该方法包括传递制冷剂的第二部分与制冷剂的第一部分和从第二压缩装置通过主制冷剂回路流到第一压缩装置的制冷剂成逆流热交换关系。在一实施例中，该方法还包括以下步骤：预冷却从第二压缩装置通过主制冷剂回路流到第一压缩装置的制冷剂，之后传递制冷剂的第二部分与从第二压缩装置通过主制冷剂回路流到第一压缩装置的制冷剂成热交换关系。

附图说明

为了进一步理解本发明，现将参考下文本发明的详细描述，应结合附图来阅读本发明的详细描述，在附图中：

图1是示出根据本发明的蒸汽压缩系统的第一示例性实施例的示意图；

图2是示出根据本发明的蒸汽压缩系统的第二示例性实施例的示意图；

图3是示出根据本发明的蒸汽压缩系统的第三示例性实施例的示意图；以及

图4是示出根据本发明的蒸汽压缩系统的第四示例性实施例的示意图。

具体实施方式

现参看图1至图4，其中描绘了制冷剂蒸汽压缩系统100的若干示例性实施例，制冷剂蒸汽压缩系统100适用于运输制冷应用以制冷供应到运输易腐和冷冻物品的卡车、拖车、集装箱或类似物的温度受控的货物空间的空气；适用于商业制冷应用以制冷供应到商业机构中的展示柜、售卖机、冷柜、冷室或其它易腐和冷冻产品存储区的空气；以及，适用于住宅、办公楼、医院、学校、餐馆和其它设施的空调应用。

制冷剂蒸汽压缩系统100包括在主制冷剂回路中经由制冷剂管线2、4、6和8连接成串联制冷剂流动连通的第一压缩装置20、制冷剂散热热交换器40、制冷剂吸热热交换器50和第二压缩装置30。第一压缩装置20和第二压缩装置30中的每一个具有制冷剂排出口和制冷剂吸入口。制冷剂管线2将第一压缩装置20的排出口23与散热热交换器40的管束42的入口连接成流体连通。制冷剂管线4将散热热交换器40的管束42的出口与制冷剂吸热热交换器50的管束52的入口连接成流体连通。制冷剂管线6将吸热热交换器50的管束52的出口与第二压缩装置30的制冷剂吸入口31连接成流体连通。制冷剂管线8将第二压缩装置30的排出口33与第一压缩装置20的吸入口21连接成流体连通以完成主制冷剂回路。

当制冷剂蒸汽压缩系统100以跨临界蒸汽压缩循环操作时，从第一压缩装置20通过其排出口23排出到制冷剂管线2中的制冷剂蒸气处于超临界压力和温度。因此，制冷剂散热热交换器40充当气体冷却器。散热热交换器40的管束42可包括(例如)翅片式圆管热交换器管束，诸如板翅和圆管热交换器，或者波纹翅片和多通道扁平管热交换器管束，诸如在小通道或微通道热交换器中。在穿过散热热交换器40时，制冷剂通过管束42的热交换管传递，与二次流体成热交换关系，二次流体通常为环境空气，一般为室外空气，由在操作上与散热热交换器40的管束42相关联的空气移动器44(诸如一个或多个风扇)抽送通过管束42。膨胀阀55与吸热热交换器50在操作上相关联，吸热热交换器50充当蒸发器，膨胀阀55插置于制冷剂管线4中相对于制冷剂流动在吸热热交换器50的上游且相对于制冷剂流动在散热热交换器40的下游。

制冷剂以超临界压力和较低温度离开散热热交换器40且通过制冷剂管线4传递，制冷剂管线4与吸热热交换器50的入口连接成流体连通。这样一来，制冷剂穿过膨胀装置55，膨胀装置55插置于制冷剂管线4中散热热交换器40与吸热热交换器50的中间。膨胀装置55可为限制型膨胀装置，诸如毛细管或固定板孔口，热力膨胀阀或电子膨胀阀。在穿过膨胀装置55时，高压制冷剂膨胀到较低温度和较低压力以形成亚临界制冷剂液体或者更普遍地亚临界液体/蒸汽制冷剂混合物。

在穿过吸热热交换器50时，制冷剂通过管束52的热交换管传递，与待调节的空气成热交换关系，待调节的空气通常为至少部分地从气候受控环境抽吸且返回到气候受控环境的空气，由与吸热热交换器50的管束52在操作上相关联的空气移动器54(诸如一个或多个风扇)抽吸通过管束52，由此空气被冷却，且通常被除湿，同时制冷剂被蒸发且通常被过热。吸热热交换器50的管束52可包括(例如)翅片式圆管热交换器管束，诸如在板翅与圆管热交换器中，或者波纹翅片与多通道扁平管热交换器管束，诸如在小通道或微通道热交换器中。离开吸热热交换器50的亚临界压力制冷剂蒸汽通过制冷剂管线6传递到第二压缩装置30的制冷剂入口31。

制冷剂蒸汽压缩系统100还包括制冷剂对制冷剂热交换器60，其充当经济器热交换器和制冷剂中间冷却器。制冷剂对制冷剂热交换器60包括第一制冷剂流动通路62、第二制冷剂流动通路64和第三制冷剂流动通路66。第一制冷剂流动通路62插置于主制冷剂回路的制冷剂管线4中相对于制冷剂流动在制冷剂散热热交换器40的制冷剂出口的下游且相对于制冷剂流动在膨胀装置55的上游，膨胀装置55相对于制冷剂流动安置于制冷剂吸热热交换器50的制冷剂入口的上游。第三制冷剂流动通路66插置于主制冷剂回路的制冷剂管线8中第二压缩装置30的制冷剂排出口33与第一压缩装置20的制冷剂吸入口21之间。

第二制冷剂流动通路64插置于制冷剂蒸汽压缩系统100的经济器制冷剂回路的经济器制冷剂管线10中。经济器制冷剂管线10在主制冷剂回路的制冷剂管线4与压缩过程的中间压力级之间建立制冷剂流动连通。经济器回路膨胀装置65安置于制冷剂管线10中相对于通过它的制冷剂流动在制冷剂对制冷剂热交换器60的第二通路64的上游。经济器制冷剂管线10可相对于制冷剂流动在制冷剂对制冷剂热交换器60的第一制冷剂流动通路62的上游位置(如图1所描绘)或者相对于制冷剂流动在制冷剂对制冷剂热交换器60的第一制冷剂流动通路62下游和也相对于制冷剂流动在主膨胀阀55上游的位置(如图2所描绘)从制冷剂管线4分流制冷剂的一部分。经济器制冷剂管线10将通过它传递的制冷剂递送到压缩过程的中间压力级，即，递送到压缩过程中间中压力超过第二压缩机30的吸入口压力且低于第一压缩机20的排出口的排出压力的位置。在图1和图2所描绘的实施例中，经济器制冷剂管线10的出口打开与第二压缩机30的中间压力端口35成流体流动连通，由此经济器制冷剂流将相对于制冷剂流动在中间冷却器回路8上游注回到压缩过程中。但应了解经济器制冷剂管线10可(若需要)替代地布置成打开与第一压缩机20的中间压力端口成流体流动连通，由此经济器制冷剂流将在中间冷却器回路8下游注回到压缩过程中。

从主制冷剂回路的制冷剂管线4分流的高压高温制冷剂在其通过经济器制冷剂管线10传递时在穿过制冷剂对制冷剂热交换器60的第二通路64之前穿过经济器膨胀装置65。在穿过经济器膨胀装置65时，高压高温制冷剂膨胀到中间压力和中温，即，膨胀到分别低于制冷剂排出温度和压力但分别高于制冷剂吸入压力和温度的压力和温度。第二制冷剂流动通路64安置成与第一制冷剂流动通路62和第三制冷剂流动通路66中的每一个成热交换关系。当制冷剂蒸汽压缩系统100以跨临界蒸汽压缩循环操作时，从制冷剂管线4分流的制冷剂是处于超临界压力的单相制冷剂且在经济器膨胀装置65下游通过经济器制冷剂管线10流动的膨胀制冷剂通常为处于亚临界压力的制冷剂液体/蒸汽混合物。经济器膨胀装置65可为限制型膨胀装置，诸如毛细管或固定板孔口，与温度传感包在操作上相关联的热力膨胀阀，或电子膨胀阀。

如上文所提到的那样，第二制冷剂流动通路64安置成与第一制冷剂流动通路62和第三制冷剂流动通路66中的每一个成热交换关系。当制冷剂蒸汽压缩系统100以亚临界蒸汽压缩循环操作时，从制冷剂管线4分流的制冷剂是处于亚临界压力的液体且在经济器膨胀装置65下游通过经济器制冷剂管线10流动的膨胀制冷剂通常为处于较低亚临界压力的制冷剂液体/蒸汽混合物。因此，通过第二制冷剂流动通路64流动的制冷剂相对于通过第一制冷剂流动通路62传递的制冷剂和也相对于通过第三制冷剂流动通路66传递的制冷剂将总是冷却介质。应当注意的是第二制冷剂通路64可布置成在与通过第一制冷剂通路62和第三制冷剂通路66的制冷剂流动相反的方向(即，逆流)传递制冷剂通过制冷剂对制冷剂热交换器，如图1和图2所描绘的那样，或者在与通过第一制冷剂通路62和第三制冷剂通路66的制冷剂流动相同的方向(即，顺流)传递制冷剂通过制冷剂对制冷剂热交换器，如图3和图4所描绘的那样。但应了解从传热效果角度而言更希望将第二制冷剂流动通路64布置成相对于第一制冷剂流动通路62和第三制冷剂流动通路66成逆流配置。

因此，当系统100以经济模式操作时，制冷剂对制冷剂热交换器60充当制冷剂中间冷却器和经济器热交换器。中间冷却器功能由第二制冷剂流动通路64与第三制冷剂流动通路66之间的传热相互作用提供，因为通过第二制冷剂流动通路64传递的膨胀制冷剂冷却从第二压缩装置30的排出口经由制冷剂管线8通过第三制冷剂流动通路66传递到第一压缩装置20的吸入口的制冷剂。经济器功能由第二制冷剂流动通路64与第一制冷剂流动通路62之间的传热相互作用提供，因为通过第二制冷剂流动通路64传递的膨胀制冷剂冷却从制冷剂散热热交换器40经由制冷剂管线4通过第一制冷剂流动通路62传递到制冷剂吸热管线热交换器50的制冷剂。

在图1和图2所描绘的制冷剂蒸汽压缩系统100的示例性实施例中，第一压缩装置20和第二压缩装置30包括连接成串联制冷剂流动关系的分开压缩机，其中第二压缩机30的制冷剂排出口33与第一压缩机20的制冷剂吸入口21连接成制冷剂流动连通，且第一压缩机20的操作压力高于第二压缩机30的操作压力。如图1和图2所描绘，在这些实施例中，经济器制冷剂管线10打开与第二(即，较低压力)压缩机30的中间压力级成制冷剂流动连通，但如上文所提到的那样，若需要且可行，经济器制冷剂管线10可被配置成打开与第一(即，较高压力)压缩机20的中间压力级成制冷剂流动连通。在这些实施例中，压缩机20和30中的每一个通常包括单级制冷剂压缩机，诸如涡旋压缩机、旋转压缩机、螺杆压缩机、往复式压缩机、离心压缩机等。

在图2所描绘的制冷剂蒸汽压缩系统100的示例性实施例中，离开第二压缩机30的排出口33的制冷剂穿过热交换管束46，与环境空气成热交换关系，之后进入制冷剂对制冷剂热交换器60的第三制冷剂流动通路66，且然后返回到第一压缩机20的吸入口21。这种布置由环境空气对离开压缩机30的排出口33进入制冷剂对制冷剂热交换器60的第三制冷剂流动通路66之前的制冷剂提供预冷，在第三制冷剂流动通路66中，制冷剂进一步由穿过第二制冷剂流动通路64的经济制冷剂流冷却。应了解预冷热交换管束46可相对于环境空气流关于散热热交换器管束42布置成连续配置或平行配置。另外，预冷却器管束46可与散热热交换器管束42共用相同热交换器芯和/或外壳结构，或者可被配置为分开的独立热交换器，以及可利用相同的空气移动装置44(如图2至图4所示)或者可与分开的专用空气移动装置相关联。如散热热交换器管束42，热交换管束46可(例如)为圆管和板翅型或者波纹翅片和扁平管型。

在图3所描绘的制冷剂蒸汽压缩系统100的示例性实施例中，第二压缩装置30包括多级压缩装置，其至少具有较低压力压缩级30a和较高压力压缩级30b，且制冷剂流动从较低压力压缩级30a直接传递至较高压力压缩级30b。在此实施例中，经济器制冷剂管线10打开与压缩过程的中间压力点成制冷剂流动连通，诸如进入从第二压缩装置30的较低压力级30a传递到较高压力级30b的制冷剂中。在此实施例中，第二压缩装置30可包括单个多级压缩机，其至少具有第一压缩级30a和第二压缩级30b，诸如，涡旋压缩机、具有分级压缩腔的螺杆压缩机，或者具有至少第一组缸体和第二组缸体的往复式压缩机，或者连接成串联制冷剂流动关系的一对单级压缩机30a和30b，诸如一对涡旋压缩机、一对螺杆压缩机、一对离心压缩机、一对往复式压缩机(或者单个往复式压缩机的分开缸体)或者一对旋转压缩机，其中上游压缩机的排出口与下游压缩机的吸入口连接成串联制冷剂流动连通。在此实施例中，第一压缩装置20通常包括单级制冷剂压缩机，诸如，涡旋压缩机、旋转压缩机、螺杆压缩机、往复式压缩机、离心压缩机等。

在图4所描绘的制冷剂蒸汽压缩系统100的示例性实施例中，经济器制冷剂管线10打开与第三压缩装置70成制冷剂流动连通，而不是进入第二压缩装置30的中间压力级。第三压缩装置70包括经安置与第一压缩装置20成平行制冷剂流动关系的分开压缩机，即，第一压缩装置20和第三压缩装置70以相同压力将制冷剂排出到主制冷剂回路的制冷剂管线2内。但是，第三压缩装置70和第一压缩装置20可共用相同的压缩机外壳，例如，在往复式压缩机的分开的缸体组的情况下。另外，第三压缩装置70和第二压缩装置30也可为相同压缩机的分开部件。在此实施例中，第三压缩装置70是经济器回路的有效部件。在经济器膨胀装置65中膨胀，通过经济器热交换器60的第二制冷剂流动通路64传递的制冷剂作为冷却介质通过经济器制冷剂管线10传递，经济器制冷剂管线10连接到第三压缩机70的吸入口71。在此实施例中，第一压缩装置20、第二压缩装置30和第三压缩装置70中的每一个通常包括单级制冷剂压缩机，诸如，涡旋压缩机、旋转压缩机、螺杆压缩机、往复式压缩机、离心压缩机等。但是，若需要，压缩装置20、30和70中的每一个可包括多级压缩机。

如上文所提到的那样，如图2至图4所描绘的，制冷剂蒸汽压缩系统100可包括预冷却器热交换器管束46，预冷却器热交换器管束46插置于主制冷剂回路的制冷剂管线8中相对于制冷剂流动在中间冷却器(即，制冷剂对制冷剂热交换器60的第三制冷剂流动通路66)的上游。在操作中，从第二压缩装置30的制冷剂排出口33通过主制冷剂回路的制冷剂管线8传递的制冷剂蒸汽穿过预冷却器热交换器管束46以由也通过制冷剂散热热交换器40流动的空气(通常为环境空气)初始冷却，之后通过制冷剂对制冷剂热交换器60的第三制冷剂流动通路66传递以在传递到第一压缩装置20的制冷剂吸入口21之前进一步冷却。

在上文中参考图1至图4示意性地描绘的若干实施例描述了本发明。这些实施例是体现本发明教导的制冷剂蒸汽压缩系统的示例性而非限制性实施例。本领域技术人员将认识到在不偏离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下可对这些实施例做出体现本发明教导的变化和修改，包括(但不限于)制冷剂蒸汽压缩系统的构件的各个方面的重新布置和制冷剂蒸汽压缩系统的另外的等同实施例，其中的一些在本文中已被提及。

Claims (17)

1.一种制冷剂蒸汽压缩系统，其包括：

在主制冷剂回路中连接成串联制冷剂流动连通的第一压缩装置、制冷剂散热热交换器、主膨胀装置、制冷剂吸热热交换器以及第二压缩装置，所述第二压缩装置的制冷剂排出口与所述第一压缩装置的吸入口成制冷剂流动连通；以及，

公用热交换器，其提供经济器功能和中间冷却器功能，经济器功能用于冷却从所述制冷剂散热热交换器通过所述主制冷剂回路传递到所述主膨胀装置的制冷剂，中间冷却器功能用于冷却从所述第二压缩装置的制冷剂排出口通过所述主制冷剂回路传递到所述第一压缩装置的所述制冷剂吸入口的制冷剂。

2.一种制冷剂蒸汽压缩系统，其包括：

在主制冷剂回路中连接成串联制冷剂流动连通的第一压缩装置、制冷剂散热热交换器、主膨胀装置、制冷剂吸热热交换器以及第二压缩装置，所述第一压缩装置和第二压缩装置中的每一个具有制冷剂排出口和制冷剂吸入口；

制冷剂对制冷剂热交换器，其具有第一制冷剂流动通路、第二制冷剂流动通路和第三制冷剂流动通路，所述第一制冷剂流动通路插置于所述主制冷剂回路中所述制冷剂散热热交换器的制冷剂出口与所述制冷剂吸热热交换器的制冷剂入口之间，所述第三制冷剂流动通路插置于所述主制冷剂回路中所述第二压缩装置的制冷剂排出口与所述第一压缩装置的所述制冷剂吸入口之间，所述第二制冷剂流动通路安置成至少与所述第一制冷剂流动通路和所述第三制冷剂流动通路成热交换关系；

经济器制冷剂回路，其包括经济器制冷剂管线，经济器制冷剂管线的入口在所述制冷剂散热热交换器的制冷剂出口下游和所述制冷剂吸热热交换器的制冷剂入口上游的位置与所述主制冷剂回路成制冷剂流动连通，所述第二制冷剂流动通路插置于所述经济器制冷剂回路中。

3.如权利要求2所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述经济器回路的所述经济器制冷剂管线与所述第二压缩装置的中间压力级成制冷剂流动连通。

4.如权利要求3所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述第二压缩装置包括单个多级压缩机，所述经济器制冷剂回路的所述经济器制冷剂管线与所述多级压缩机的中间压力级成制冷剂流动连通。

5.如权利要求2所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述经济器制冷剂回路的经济器制冷剂管线与所述第一压缩装置的中间压力级成制冷剂流动连通。

6.如权利要求5所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述第一压缩装置包括单个多级压缩机，所述经济器制冷剂回路的所述经济器制冷剂管线与该多级压缩机的中间压力级成制冷剂流动连通。

7.如权利要求2所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述第二压缩装置包括多级压缩机，该多级压缩机具有第一压缩级与第二压缩级，第一压缩级与第二压缩级安置成串联制冷剂流动关系，所述第一压缩级的制冷剂排出与所述第二压缩级的制冷剂入口成制冷剂流动连通，所述制冷剂对制冷剂热交换器的所述第二通路与所述第二压缩级的制冷剂入口成制冷剂流动连通，且所述制冷剂对制冷剂热交换器的所述第三通路与所述第一压缩装置的制冷剂入口成制冷剂流动连通。

8.如权利要求2所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述第一压缩装置包括多级压缩机，该多级压缩机具有安置成串联制冷剂流动关系的第一压缩级与第二压缩级，所述第一压缩级的制冷剂排出与所述第二压缩级的制冷剂入口成制冷剂流动连通，所述制冷剂对制冷剂热交换器的所述第二通路与所述第二压缩级的制冷剂入口成制冷剂流动连通，且所述制冷剂对制冷剂热交换器的所述第三通路与所述第一压缩级的制冷剂入口成制冷剂流动连通。

9.如权利要求2所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其还包括第三压缩装置，第三压缩装置具有制冷剂出口和制冷剂入口，所述制冷剂出口与所述制冷剂散热热交换器的制冷剂入口成制冷剂流动连通，所述制冷剂对制冷剂热交换器的第二通路与所述第三压缩装置的制冷剂入口成制冷剂流动连通。

10.如权利要求2所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其还包括预冷却器热交换器，预冷却器热交换器插置于所述主制冷剂回路中相对于制冷剂流动在所述第二压缩装置的所述制冷剂出口的下游且相对于制冷剂流动在所述制冷剂对制冷剂热交换器的所述第三通路的上游。

11.如权利要求10所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述预冷却器热交换器安置成与二次流体成传热关系，传递二次流体与通过所述制冷剂散热热交换器传递的制冷剂成传热关系。

12.如权利要求11所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述二次流体是环境空气。

13.如权利要求10所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述预冷却器热交换器与所述散热热交换器共用相同外壳结构。

14.如权利要求10所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述预冷却器热交换器与所述散热热交换器共用相同的热交换器芯。

15.一种操作制冷剂蒸汽压缩系统的方法，所述制冷剂蒸汽压缩系统具有在主制冷剂回路中连接成串联制冷剂流动连通的第一压缩装置、制冷剂散热热交换器、主膨胀装置、制冷剂吸热热交换器和第二压缩装置，所述第二压缩装置的制冷剂排出口与所述第一压缩装置的吸入口成制冷剂流动连通；所述方法包括以下步骤：

将离开所述制冷剂散热热交换器的制冷剂的第一部分通过所述主制冷剂回路传递到所述制冷剂吸热热交换器；

在所述制冷剂散热热交换器的下游将所述制冷剂的第二部分膨胀到中间压力；

传递所述制冷剂的所述第二部分与所述制冷剂的所述第一部分在所述主制冷剂回路中相对于制冷剂流动处于所述主膨胀装置上游的位置成热交换关系；以及

传递所述制冷剂的所述第二部分与从所述第二压缩装置的所述制冷剂排出口流动通过所述主制冷剂回路到所述第一压缩装置的所述制冷剂吸入口的制冷剂成热交换关系。

16.如权利要求15所述的方法，其还包括传递所述制冷剂的所述第二部分与所述制冷剂的所述第一部分和从所述第二压缩装置通过所述主制冷剂回路流到所述第一压缩装置的制冷剂成逆流热交换关系。

17.如权利要求15所述的方法，其还包括以下步骤：预冷从所述第二压缩装置通过所述主制冷剂回路流到所述第一压缩装置的制冷剂，之后传递所述制冷剂的所述第二部分与从所述第二压缩装置通过所述主制冷剂回路流到所述第一压缩装置的制冷剂成热交换关系。

Images