CN103282730A - 喷射器循环 - Google Patents

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Abstract

一种系统（200；300；400；500；600）具有压缩机（22；200、221）。排热换热器（30）被联接到压缩机以接收被压缩机压缩的制冷剂。喷射器（38）具有主进口（40）、次进口（42）、以及出口（44），所述主进口（40）联接到排热换热器以接收制冷剂。分离器（48）具有联接到喷射器的出口以接收来自喷射器的制冷剂的进口（50）、气体出口（54）、以及液体出口（52）。一个或多个阀（244、246、248、250）被定位成允许系统在第一和第二模式之间切换。在第一模式下：制冷剂从排热换热器流过喷射器主进口，从喷射器出口流出，到达分离器；来自分离器气体出口的第一流流过压缩机到达排热换热器；以及来自分离器液体出口的第二流流过吸热换热器（64）和喷射器次端口。在第二模式下：制冷剂从排热换热器流到分离器；来自分离器气体出口的第一流流到压缩机；以及来自分离器液体出口的第二流流过吸热换热器到达压缩机。

Description

喷射器循环
技术领域
本公开内容涉及制冷。更具体地，它涉及喷射制冷系统。
背景技术
可在US1836318和US3277660中找到对于喷射制冷系统的较早提议。图1示出了喷射制冷系统20的一个基本示例。该系统包括具有进口（吸入口）24和出口（排放口）26的压缩机22。压缩机和其它系统部件沿着制冷剂回路或流路27定位并经由各种管道（管线）连接。排放管线28从出口26延伸到换热器（在系统操作正常模式下的排热换热器（例如，冷凝器或气体冷却器））30的进口32。管线36从排热换热器30的出口34延伸到喷射器38的主进口（液体或超临界或两相进口）40。喷射器38还具有次进口（饱和或过热蒸汽或两相进口）42和出口44。管线46从喷射器出口44延伸到分离器48的进口50。分离器具有液体出口52和气体出口54。吸入管线56从气体出口54延伸到压缩机吸入口24。管线28、36、46、56、及它们之间的部件限定了制冷剂回路27的主环路60。制冷剂回路27的次环路62包括换热器64（正常操作模式下是吸热换热器（例如，蒸发器））。蒸发器64包括沿次环路62的进口66和出口68，并且在分离器液体出口52和蒸发器进口66之间延伸的管线72中定位有膨胀装置70。喷射器次进口管线74从蒸发器出口68延伸到喷射器次进口42。
在正常操作模式下，气态制冷剂由压缩机22通过吸入管线56和进口24抽吸，并压缩，并从排放口26排放到排放管线28中。在排热换热器中，制冷剂失去/排放热量至传热流体（例如，风扇推动的空气或水或其它流体）。被冷却的制冷剂经由出口34离开排热换热器，并经由管线36进入喷射器主进口40。
示例性喷射器38（图2）被构造为嵌套在外部构件102内的活动（主）喷嘴100的组合。主进口40是活动喷嘴100的进口。出口44是外部构件102的出口。主制冷剂流103进入进口40并且然后流入到活动喷嘴100的收敛段（convergent section）104。它然后流过喉部段106和膨胀（发散）段108，穿越活动喷嘴100的出口110。活动喷嘴100加速流103并降低该流的压力。次进口42形成外部构件102的进口。由活动喷嘴引起的主流的压力降低帮助将次流112引入外部构件。外部构件包括具有收敛段114和细长喉部或混合段116的混合器。外部构件在细长喉部或混合段116的下游还具有发散段或扩散器118。活动喷嘴出口110位于收敛段114内。当流103从出口110离开时，它开始与流112混合，通过提供了混合区的混合段116而发生进一步混合。在操作中，主流103在进入喷射器时通常可以是超临界的，并且在离开活动喷嘴时是亚临界的。在进入次进口端口42时，次流112是气态的（或具有较少量液体的气体混合物）。得到的结合流120是液体/蒸汽混合物，并且在扩散器118中降速及恢复压力，同时仍保持是混合物。在进入分离器时，流120被分离回到流103和112。流103作为气体以上文所述方式流过压缩机吸入管线。流112作为液体流到膨胀阀70。流112可通过阀70膨胀（例如，到低质量（带有少量蒸汽的两相））并流到蒸发器64。在蒸发器64内，制冷剂吸收来自传热流体（例如，来自风扇推动的空气流或水或其它液体）的热量，并作为上述气体被从出口68排放至管线74。
使用喷射器用于恢复压力/功（work）。从膨胀过程恢复的功被用来在气态制冷剂进入压缩机前压缩该气态制冷剂。因此，对于给定期望蒸发器压力，可降低压缩机的压力比（并因此降低功耗）。进入蒸发器的制冷剂的质量也可减少。因此，每单位质量流的制冷效果可增加（相对于无喷射器系统）。进入蒸发器的流体的分布被改善（从而改善蒸发器性能）。由于蒸发器不直接馈送压缩机，所以蒸发器不需要产生过热制冷剂输出流。从而，使用喷射器循环可允许减少或消除蒸发器的过热区。这可允许蒸发器在两相状态下操作，其提供了更高的传热性能（例如，有利于对于给定容量减小蒸发器尺寸）。
示例性喷射器可以是固定几何喷射器或者可以是可控制喷射器。图2示出了由针阀130提供的可控性，所述针阀130具有针132和致动器（actuator）134。致动器134使针的尖端部分136移位进出活动喷嘴100的喉部段106，以调节通过活动喷嘴并继而通过整个喷射器的流。示例性致动器134是电动的（例如，螺线管等）。致动器134可联接到控制器140并被它控制，控制器140可以接收来自输入装置142（例如，开关、键盘等）和传感器（未示出）的用户输入。控制器140可经由控制管线144（例如硬连线的或无线通信路径）联接到致动器和其它可控制系统部件（例如，阀、压缩机马达等）。控制器可以包括下面的一个或多个：处理器；存储器（例如，用于存储由处理器运行的程序信息以执行操作方法的信息和用于存储由程序（一个或多个）使用或生成的数据）；以及硬件接口装置（例如，端口），用于与输入/输出装置和其它系统部件对接。
已经提出了这样喷射器系统的各种变体。US 20070028630中的一个例子包含了沿着管线46布置第二蒸发器。US 20040123624公开了具有两个喷射器/蒸发器对的系统。另一个两蒸发器、单喷射器系统在US 20080196446中示出。已提出的用于控制喷射器的另一个方法是通过使用热气旁通（bypass）。在该方法中，少量蒸汽从气体冷却器周围绕过，并刚好在活动喷嘴的上游注入，或在活动喷嘴的收敛段内部注入。由此引入到活动流中的气泡减少了有效喉部面积并减小了主流。为了减小该流，引入更多的旁通流。
发明内容
本公开内容的一个方面涉及具有压缩机的系统。排热换热器联接到压缩机，以接收被压缩机压缩的制冷剂。喷射器具有主进口、次进口、和出口，所述主进口联接到排热换热器以接收制冷剂。分离器具有联接到喷射器的出口以接收来自喷射器的制冷剂的进口、气体出口、及液体出口。一个或多个阀被定位成允许系统在第一和第二模式之间切换。在第一模式下，制冷剂从排热换热器流过喷射器主进口、从喷射器出口流出，到达分离器；来自分离器气体出口的第一流流过压缩机到达排热换热器；以及来自分离器液体出口的第二流流过吸热换热器和喷射器次端口。在第二模式下，制冷剂从排热换热器流过喷射器主进口、从喷射器出口流出，到达分离器；来自分离器气体出口的第一流流到压缩机；以及来自分离器液体出口的第二流流过吸热换热器到达压缩机，绕过喷射器。
本公开内容的其它方面涉及用于操作系统的方法。
在附图和下述说明中描述一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，其它特征、目的、及优点将显而易见。
附图说明
图1是现有技术喷射制冷系统的示意图。
图2是喷射器的轴向剖面图。
图3是第一操作模式下的第一制冷系统的示意图。
图4是第二操作模式下的第一制冷系统的示意图。
图5是第一操作模式下的第一制冷系统的简化压力-焓图。
图6是第二操作模式下的第一制冷系统的简化压力-焓图。
图7是第一操作模式下的第二制冷系统的示意图。
图8是第二操作模式下的第二制冷系统的示意图。
图9是第一操作模式下的第二制冷系统的简化压力-焓图。
图10是第二操作模式下的第二制冷系统的简化压力-焓图。
图11是第一操作模式下的第三制冷系统的示意图。
图12是第二操作模式下的第三制冷系统的示意图。
图13是第一操作模式下的第四制冷系统的示意图。
图14是第二操作模式下的第四制冷系统的示意图。
图15是第一操作模式下的第四制冷系统的简化压力-焓图。
图16是第二操作模式下的第四制冷系统的简化压力-焓图。
图17是第一操作模式下的第五制冷系统的示意图。
图18是第二操作模式下的第五制冷系统的示意图。
各附图中相同的附图标记和符号指示了相同元件。
具体实施方式
图3示出了喷射器循环蒸汽压缩（制冷）系统200。系统200可以被制造为系统20或另一系统的改进，或作为原始制造/配置。在示例性实施方式中，可从系统20保留的相同部件用相同附图标记示出。操作可与系统20（或其它原始或基准（baseline）系统）的操作类似，除了下文将讨论的控制器响应于来自各种温度传感器和压力传感器的输入而进行的控制操作。系统能够以两种模式操作：第一模式表现相当类似原始喷射器系统（作为喷射器操作喷射器）；第二模式运转更像经济化非喷射器系统。
为了提供双操作模式（更多模式也是可能的，特别是对于更复杂的实施方式而言），压缩机22被替代为第一压缩机220和第二压缩机221，他们具有各自的进口222、223和出口224、225。示例性实施方式使用这种压缩分离，以在压缩机之间增加中间冷却器230。在示例性实施方式中，压缩机220和221代表了单个更大压缩机的分段。例如，第一压缩机220可以代表三缸往复压缩机的彼此并联或串联的两个缸。第二压缩机221可代表第三缸。在该实施方式中，两个压缩机的速度总是相同的。在替换性实施方式中，压缩机可具有分离的马达，并可以被分别控制（例如，取决于操作条件而被控制到不同的相对速度）。
同样为了提供双操作模式，增加了额外的两个流路分支240和242以在第二模式下传送制冷剂（图4），并沿着这些支路提供了阀244和246（例如，双基开关电磁阀）以用于选择性阻断（第一模式）和开通（第二模式）这些支路。类似地，提供了阀248和250（例如，双基开关电磁阀）以选择性开通（第一模式）和阻断（第二模式）原始（baseline）流路的相关部分。阀248定位成在第二模式下阻断通过喷射器的次流（例如，它在次环路中，位于蒸发器64下游）。阀250定位在气体出口54和第一压缩机吸入端口222之间，以在第二模式下阻断从气体出口到第一压缩机的流。
流路分支240提供（阀244打开）支路以在第二模式下将制冷剂从蒸发器出口传送到第一压缩机的进口。类似地，流路分支242提供（阀246打开）支路以在第二模式下将制冷剂从气体出口54传送到第二压缩机的进口。
图5和6是系统200在第一和第二模式下的相应压力-焓图。图5示出了系统中各个位置处的示例性第一模式的压力和焓。第一压缩机的吸入压力被示为P1。第二压缩机以增加的焓将气体压缩至排放压力P2。气体冷却器30在基本固定压力P2（“高侧”压力）下降低焓。蒸发器64在低于吸入压力P1的压力P3（“低侧”压力）下操作。分离器48在P1下操作。通过喷射器38提供压力提升率（lift ratio）。喷射器38将压力从P3升至P1。在示例性实施方式中，分离器48从相应的出口54和52输出纯（或基本纯（单相））气体和液体。在替换性实施方式中，气体出口可以排放包含少量（例如质量百分比少于50%或更少的）液体的流，和/或液体出口可类似地排放少量气体。
在此简化的描述中，第一压缩机在压力P4下排放。第二压缩机具有吸入压力P5，其与P4基本相等。中间冷却器230可以在两个压缩机之间的P-H图上提供小的挪移（jog）或扰动，在基本固定压力下降低焓。
通过提供P3到P1的额外压力提升，喷射器的使用恢复了制冷剂膨胀损失并促进了在较高环境温度下操作。例如，对于许多系统，环境温度是最动态改变/变化的输入变量。一个示例是在制冷货物集装箱或制冷卡车或拖车中。货物的特性会严格限定期望的隔间温度（并且从而也限定了目标操作蒸发器温度和压力）。然而，给定的集装箱可能在各种不同的时刻被用于不同的货物，并且因此可有优势地在适度范围的不同蒸发器温度和压力下工作。然而，该温度通常是预定的，而环境温度不断有较大的改变。当环境温度降低时，喷射器的优势减小。
第二操作模式可被配置为在较低环境温度或其它部分负载状况下提供优势。例如，全负载状况的特征是高环境温度和需要高冷却能力；反之，部分负载状况的特征可以是较低环境温度和需要较低能力。喷射器（特别是非可控制或固定喷射器）可具有一定尺寸或以其他方式被优化为用于全负载操作。这种喷射器可能在部分负载操作下是无效的。因此给定特定喷射器，第二模式在低负载下可以是更有效的模式（但比专门为较低负载状况设计尺寸的喷射器的操作效率要低）。这种模式可类似经济器模式。在图6的第二模式操作中，高侧压力被示为P2′，低侧压力被示为P3′，并且第一压缩机的吸入压力被示为P1′，其基本上等于P3′。第一压缩机在压力P4′下排放。第二压缩机具有吸入压力P5′，其基本等于P4′。图6还示出了中间冷却器退出口232具有比分离器（闪蒸罐）气体出口54稍高的焓。示例性的合并流达到平衡以形成第二压缩机221进口223处的焓。
对于给定操作条件（例如，环境温度、集装箱温度、和期望的容量），控制器可以优化系统效率。控制器可通过以下方式来实现这一点：a)在上述限定的模式之间切换；以及b）优化其可控制装置的参数。通过连续优化系统效率，给定应用所需的功耗被最小化。在稳态操作期间，控制系统可以选择模式并且在所选模式内反复优化可控制参数的设定以实现可直接或间接测量的期望目标（例如，最小化功耗）。替代地，控制可受制于预先编程的规则，以在没有实时优化的情况下获得期望结果。在变化状况（例如，制冷系统的变化的外部温度）期间可使用相同的优化。然而，其他方法可被用于其它转变过渡情形（例如，冷却情形、除霜情形等）。
在第一和第二模式之间的切换可响应于用户输入的设置点和感测到的状况。感测到的状况可包括或由下列组成：室外环境温度、实际集装箱温度、以及压缩机速度（其代表了容量）。例如，特定的阈值将取决于目标集装箱（或者是盒或隔间）的温度（其可以依赖于被运输的特定货物）。
示例性的控制行列可进行如下。单元在集装箱温度等于环境温度，并且环境温度较热（38C）的情况下启动。集装箱设置点温度是-33C。该单元在第一模式（喷射器）下启动，这是因为在低侧压力较高时经济器没有正确运行（如果中间压力P4’是超临界的，则闪蒸罐不能工作以分离液相和气相）。当集装箱温度降低时，控制器检查它的切换设置点（例如，根据环境温度、集装箱温度和压缩机速度而变化的哪种模式更有效率的映射；这种映射可以是在制造系统时被预先编程，并且也可基于经验或计算数据），以确定何时它处于第二（经济器）模式更有效率。在一个示例中，经济器模式仅在低集装箱温度下才有效率。当集装箱温度下降低于该阈值（在此示例中为-21C）时，控制器从第一模式切换至第二模式。
在另一个示例中，环境温度较低，并且经济器模式在集装箱温度低于-4C时更有效率。在这种情况下，控制器在集装箱温度达到2C时切换。
在另一个示例中，环境温度很高，但集装箱设置点为2C（例如，非冰冻、易腐烂货物的情形）。当集装箱冷却至2C时，控制器通过降低压缩机速度而减小系统容量。当压缩机速度达到50%时，喷射器循环的效率等于经济器效率，并且模式从第一模式切换至第二模式。
在示例性系统中，下列致动器可以是可变的：1）压缩机速度；2）膨胀装置70的孔口尺寸；3）喷射器38的针；4）气体冷却器风扇的速度；以及5）蒸发器风扇的速度。此外，如果两级压缩机由两个分离的压缩机组成（而不是带有进行不同级工作的多个缸的单个压缩机），则每个压缩机级也可以被独立地控制。这些可控制装置（可变致动器）和双基（bistatic）阀244、246、248、250一起构成了控制器可使用以优化系统效率的致动器。
四个阀244、246、248、以及250可协调使用，以在第一和第二模式之间切换系统。在第一（喷射器循环）模式下，阀248和250打开并且阀240和246关闭。在第二（经济器）模式下，阀240和246打开并且阀248和250关闭。
可变的蒸发器风扇可被用来影响系统容量和效率。在低容量下，风扇可以被减速以降低其功耗，并且对压缩机功耗影响很小。
可变的气体冷却器（或冷凝器）风扇可被用来影响系统容量和效率。较高的风扇速度降低了气体冷却器退出口温度，从而改善了系统效率，但代价是较高的风扇功率。在低容量和低环境温度操作条件下，降低风扇速度是有优势的。
阀70（例如，可变膨胀阀）可被改变，以控制离开蒸发器64的出口68的制冷剂的状态。可以执行控制以便在这样的出口68处保持目标过热。可响应于从相关传感器接收的控制器输入来确定实际的过热（例如，响应于出口68和喷射器次进口42之间的温度传感器和压力传感器的输出）。为了增加过热，阀70关闭；为了降低过热，阀70打开（例如，以逐步或连续的方式）。在替换性实施例中，压力可从沿着蒸发器饱和区域布置的温度传感器（未示出）来估计。对提供合适过热水平的控制确保良好的系统性能和效率。过高的过热值引起了制冷剂和空气之间的高温差，并且因此导致较低的蒸发器压力。如果阀70过度打开，过热可达到零并且离开蒸发器的制冷剂将饱和。过低的过热指示了液体制冷剂正在离开蒸发器。这种液体制冷剂并不提供冷却并且必须由喷射器再泵送（repump）。取决于操作模式，目标过热值可以不同。在第一模式下目标可较低（典型为2K），而在第二模式下目标可更高（典型为5K或更高）。造成此差别的原因在于在第一模式下蒸发器退出口连接到喷射器次进口（吸入端口），而在第二模式下它连接到压缩机吸入端口。喷射器容许摄入液体制冷剂，而压缩机则不能。
可变的喷射器可用作用于喷射器模式和经济器模式的高压控制阀（HPV）。
对于跨临界循环，例如CO2，提升高侧压力降低了离开气体冷却器的焓并增加了对于给定压缩机质量流率可用的冷却。然而，提高高侧压力也增加了压缩机功率。存在最佳压力值，其在给定操作条件下最大化系统效率。一般地，该目标值随离开气体冷却器的制冷剂温度而改变。高侧压力温度曲线可在控制器中编程。
在一起驱动两个压缩机（例如，作为单个压缩机的不同缸组）的示例性实施方式中，可以改变压缩机速度来控制整体系统容量。增加压缩机速度将增加到喷射器并且因此到蒸发器的流率。到蒸发器的增加的流直接增加了系统容量。期望的容量以及因此压缩机速度可通过盒温度和盒温度设置点之间的差来确定。可使用标准PI（比例积分）逻辑由误差测量容器温度减去温度设置点的时间历史来确定压缩机速度。
图7示出了替换系统300，其可以与系统20共享基本操作细节以及与系统200共享某些修改。通过添加阀来提供双操作模式，但并未分割或添加压缩机。额外的修改添加了经济器换热器302，其具有第一支路304， 第一支路304沿着分离器液体出口52和膨胀装置70之间的管线/管道72具有进口/上游端310和出口/下游端312。换热器302具有与第一支路有热交换关系的第二支路306（具有进口/上游端314和出口/下游端316）。第二支路沿着分离器的气体/蒸汽出口54和压缩机吸入端口24之间的管线（例如，压缩机吸入管线56）定位。第二膨胀装置308（例如，EEV）位于分离器气体出口54和第二支路306之间的管线56上。
在于系统200中找到的类似修改中，添加了额外的流路分支240，其具有阀244，定位成用于沿着该分支阻断和开通流。提供了阀248以选择性开通和阻断通过喷射器的次流。在第一模式操作（纯喷射器模式）中，阀244关闭且阀248打开。流如在系统20中一样行进。然而，通过保持阀308完全打开来有效地解除经济器换热器302的存在。从而，沿着两个支路306和304的温度将基本上相同并将没有热传递。
在第二操作模式（闪蒸罐模式）中，阀248关闭且阀244打开（图8）。然而，通过首先在第二膨胀装置308中膨胀沿着管线56的流而使用经济器换热器302。然后，该流通过从沿着支路304传送的制冷剂到沿着支路306传送的制冷剂的热传递而被加热。
图9和10是系统300在第一和第二模式下的相应压力-焓图。与系统200一样，第一模式可用于相对高负载或高环境温度状况，而第二模式可用于较低负载或温度状况。图9的循环类似于基本喷射器循环。在图10模式下，使膨胀装置308和换热器302完全运转。对于图10的循环，膨胀装置308被调节以支持使分离器的压力处于这样的值：该值将允许跨过膨胀装置70具有足够的压力差，以使其能正确运行（例如，至少2 bar）；并且换热器302在加热管线306的同时过冷却（sub-cool）管线304中的制冷剂中是起作用的。通过换热器退出口314和蒸发器退出口68的混合，引起在24处进入压缩机的制冷剂状态。支路306和蒸发器64各自的出口可能处于稍有不同的状况，它们平均后形成吸入状况。
系统300的示例性使用是在超市制冷应用中。压缩机（一个或多个）和气体冷却器远离蒸发器（一个或多个）。例如，具有压缩机（一个或多个）、气体冷却器、以及喷射器的单个中央（例如，屋顶或其它室外）单元可被用于馈送一个或多个远程蒸发器（例如，在单独制冷柜中）。
在现有技术原始非喷射器系统中（该系统使用CO2作为制冷剂），闪蒸罐被使用来得到气体冷却器和蒸发器之间的压力下降。背压调节阀被用在蒸汽出口，以将闪蒸罐的压力控制到35bar。这样做目的是为遍布整个商店的蒸发器供应管线提供相对低压的制冷剂液体。如果替代地在位于气体冷却器退出口处使用全压力的CO2，管线（可以很多很长）的成本可能高得多。然而，为了确保有足够的压力来操作与蒸发器共同定位的蒸发器控制阀（典型为EXV），罐中的压力不允许降到低于35bar。
在图8和10的非喷射器模式下，进入压缩机的制冷剂流由下面两个流的汇合形成：一个流体流来自换热器302，其在膨胀装置308中膨胀过，以及另一个流体流来自蒸发器64。来自两个流的制冷剂压力处于相同水平，但在混合前温度不同。
可通过下述三类来分类超市中的负载分布：1）下拉（pull down）（或启动）；2）日间操作；以及3）夜间操作。一般而言，在下拉中耗费很少的时间，并且不是年功耗的主要部分。日间和夜间是稳定操作状况。日间，与夜间相比其特征在于较高的环境温度和较高的负载。较高的负载主要来自顾客活动。在日间期间，顾客可频繁开关展示柜，而在夜间展示柜则保持关闭。超市应用的另一个特征在于蒸发器温度设置点保持固定。
在稳态操作期间，当环境温度很高时，喷射器循环具有比原始循环明显更高的效率，这是因为高环境温度导致了气体冷却器和展示柜温度之间的高温差。而且，当负载很高时，喷射器循环可具有比原始循环明显更高的效率。在低负载和低环境温度下，原始循环（第二模式）与喷射器循环（第一模式）的效率接近。尽管从效率角度看在这些状况下能运行喷射器循环，但由于喷射器可能不能够支持远程蒸发器和闪蒸罐之间的、允许膨胀装置的正确操作的足够压力升的事实而不宜使用。这是因为由于活动进口压力下降并且气体冷却器和蒸发器之间的温差降低，功恢复潜能也下降。
响应于从喷射器次进口到闪蒸罐的压力升（其名义上等于喷射器出口处的压力）而驱动模式切换。系统制造商可以确定针对给定应用所容许的最小压力升。这种最小压力可以根据所使用的膨胀装置和管线长度和直径（由于较小直径的较长管线将产生较大压力下降，从而为阀自己的操作留下较小压力下降）而变化。典型值为3 bar。为系统建立模型，其预测潜在喷射器压力升随环境温度、蒸发器饱和制冷剂温度、及压缩机速度而变化。如果在第二模式下，控制器感测这三个值，并且预测喷射器压力升。如果它大于最小设置点压力升，则控制器切换到第一模式。模型参数可通过控制器而被自我调谐；即，在第一模式的不同操作状况下由喷射器产生的实际压力升可以被用于倒推计算合适的模型参数。如果系统处于第一模式，则控制器感测喷射器压力升。如果它小于最小设置点压力升，则控制器切换到经济器模式。
示例性系统300的可变控制致动器是：1）气体冷却器风扇30的速度；2）可变喷射器38的针；3）压缩机22的速度；4）蒸发器膨胀装置70的孔口；以及5）闪蒸罐压力调节器（308）的孔口。气体冷却器、喷射器、以及压缩机被以与系统（200）以及与原始现有技术喷射器循环一致的方式使用。它们的控制不受系统操作模式的影响。
在经济器模式下，喷射器38用作HPV（高压阀），其被用于响应于所感测的离开气体冷却器的制冷剂温度，而在最优预设目标值处保持高侧压力。该控制与针对系统200所描述的控制一致。
在没有喷射器的原始系统中，可以通过压力调节阀将闪蒸罐压力保持在35 bar。在示例性系统300中，该阀308由带有大开口的EXV或可能提供其双重目的的某一其他阀或阀组来替代。在第一模式下，在该管线中应该有尽可能少的限制。EXV将大开。在第二模式下，EXV可被用于控制闪蒸罐压力。EXV 308的开口越宽，闪蒸罐的压力越低，并且反之亦然。
图11示出了替换系统400，其可以与系统20和200共享基本结构和操作细节。在该系统中，分离的HPV 402在排热换热器/气体冷却器30的下游，并被用来控制高侧压力，并且喷射器38可以是可控制的或不可控制的。示例性HPV位于气体冷却器退出口34处。沿着额外的管线408添加了两个阀404、406（例如，双基电磁阀），管线408从HPV的退出口直接连接/支接到闪蒸罐/分离器48中。双基阀之一位于该管线中，而另一阀位于HPV退出口和喷射器主进口40之间的管线36中。在第一（喷射器）操作模式下，阀406是关闭的，而阀404是打开的。在第二（经济器）操作模式下（图12），双基阀406是打开的，并且双基阀404是关闭的。在第一模式下，如果喷射器是可控制的，则HPV可保持全开，同时喷射器38提供高侧压力控制的功能。在第二模式下，或乾在使用非可控制喷射器的第一模式下，HPV被用于高侧压力控制。其他致动器以与系统200相同的方式被控制。这两个模式各自的热力学循环也基本由图5和6表示。
图13示出了替换系统500，其可以与系统20和200共享基本结构和操作细节。在该系统中，两个压缩机220和221并联而不是串联循环。在该模式下，压缩机220和221有效地并联，而不是中断地串联。管线502从分离器气体出口54支接到馈送第二压缩机吸入端口223的分支504和经由阀250馈送第一压缩机吸入端口的分支506。压缩机220将制冷剂从P1压缩到P2（或P1’到P2’）。没有中间冷却器。双基电磁阀246可被除去。在第一模式下，双基阀250打开且双基阀244关闭，两个压缩机都从分离器出口54以P1压力接收制冷剂，并且两个压缩机都将制冷剂压缩到压力P2。在压力-焓图上，它们用作单个压缩机。在图14的第二模式下，双基阀244打开且双基阀250关闭，压缩机220从蒸发器以压力P3’接收制冷剂并将其压缩到P2’。压缩机221从分离器出口54以压力P4’接收制冷剂并将其压缩到P2’。在它们进入气体冷却器前，两个流相混合。
图17和18示出了替换系统600（处于相应的第一（喷射器）模式和第二（经济器）模式），其与系统200相同，除了添加了吸入管线换热器（SLHX）602。SLHX将来自气体冷却器退出口（在支路604中）处的暖流体的热交换给压缩机吸入进口（在支路606中）处的较冷的蒸汽。这样做增加了可从给定制冷剂流率获得的冷却，但代价是更高的压缩机功率。取决于系统和其操作状况，SLHX可以对系统效率产生净正效果。以类似的方式，也可将吸入管线换热器添加到系统300。
可通过使用适于特定预期用途的常规技术由常规元件来制造所述系统。
尽管详细描述了上述实施方式，但这种描述并不意在限定本公开内容的范围。可以理解的是，可以做出各种修改而不会偏离本公开内容的精神和范围。例如，当在改制现有系统或再设计现有系统构造中实施时，现有构造的细节可以影响或支配任何具体实施方式的细节。因此，其它实施方式也在下面权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种系统（200；300；400；500；600），包括：
压缩机（22；200、221）；
排热换热器（30），其联接到所述压缩机以接收被所述压缩机压缩的制冷剂；
喷射器（38），其具有：
       主进口（40）；
       次进口（42）；以及
       出口（44）；
吸热换热器（64）；
分离器（48），其具有：
       联接到所述喷射器的出口以接收来自所述喷射器的制冷剂的进口（50）；
       气体出口（54）；以及
       液体出口（52）；以及
一个或多个阀（244、246、248、250），它们被定位成允许系统在下述模式之间切换：
       第一模式，其中：
              制冷剂从所述排热换热器流过所述喷射器主进口、从所述喷射器出口流出，到达所述分离器；
              来自所述分离器气体出口的第一流流过所述压缩机到达所述排热换热器；以及
              来自所述分离器液体出口的第二流流过所述吸热换热器和所述喷射器次端口；以及
       第二模式，其中：
              制冷剂从所述排热换热器流到所述分离器；
              来自所述分离器气体出口的第一流流到所述压缩机；以及
              来自所述分离器液体出口的第二流流过所述吸热换热器到达所述压缩机。
2.根据权利要求1所述的系统（200；600），其中：
所述压缩机包括第一压缩机（220）和第二压缩机（221）；
在所述第一模式下：
       制冷剂从所述排热换热器流过所述喷射器主进口、从所述喷射器出口流出，到达所述分离器；
       来自所述分离器的第一流流过第一压缩机和第二压缩机到达所述排热换热器；以及
       来自所述分离器的第二流流过所述吸热换热器和所述喷射器次端口；以及
在所述第二模式下：
       制冷剂从所述排热换热器流过所述喷射器主进口、从所述喷射器出口流出，到达所述分离器；
       来自所述分离器的第一流流到所述第二压缩机，绕过所述第一压缩机；以及
       来自所述分离器的第二流流过所述吸热换热器和所述第一压缩机以加入所述第一流并流过所述第二压缩机，到达所述排热换热器。
3.根据权利要求1所述的系统（400），其中：
所述压缩机包括第一压缩机（220）和第二压缩机（221）；
在所述第一模式下：
       制冷剂从所述排热换热器流过所述喷射器主进口、从所述喷射器出口流出，到达所述分离器；
       来自所述分离器的第一流流过所述第一压缩机和所述第二压缩机到达所述排热换热器；以及
       来自所述分离器的第二流流过所述吸热换热器和所述喷射器次端口；以及
在所述第二模式下：
       制冷剂从所述排热换热器流到所述分离器，绕过所述喷射器；
       来自所述分离器的第一流流到所述第二压缩机，绕过所述第一压缩机；以及
       来自所述分离器的第二流流过所述吸热换热器和所述第一压缩机以加入所述第一流并流过所述第二压缩机到达所述排热换热器。
4.根据权利要求1所述的系统（500），其中：
所述压缩机包括第一压缩机（220）和第二压缩机（221）；
在所述第一模式下：
       制冷剂从所述排热换热器流过所述喷射器主进口、从所述喷射器出口流出，到达所述分离器；
       来自所述分离器的第一流分成多个部分，分别流过所述第一压缩机和所述第二压缩机，到达所述排热换热器；以及
       来自所述分离器的第二流流过所述吸热换热器和所述喷射器次端口；以及
在所述第二模式下：
       制冷剂从所述排热换热器流过所述喷射器主进口、从所述喷射器出口流出，到达所述分离器；
       来自所述分离器的第一流流到所述第二压缩机，绕过所述第一压缩机；以及
       来自所述分离器的第二流流过所述吸热换热器和所述第一压缩机以加入所述第一流并流过所述排热换热器，绕过所述第二压缩机。
5.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述第一和第二压缩机被分别提供动力。
6.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述第一和第二压缩机是单个压缩机的不同级。
7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
可控制膨胀装置（70），其位于所述分离器液体出口和所述吸热换热器之间。
8.根据权利要求7所述的系统，进一步包括：
制冷剂-制冷剂换热器（308），其具有：
       第一支路（304），其位于所述分离器液体出口和所述可控制膨胀装置之间；以及
       第二支路（306），其位于所述分离器气体出口和所述压缩机之间；以及
第二可控制膨胀装置（260），其位于所述分离器气体出口和所述第二支路之间。
9.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述分离器是重力分离器；
在所述第一和第二模式二者中单相气体流从所述气体出口离开；以及
在所述第一和第二模式二者中单相液体流从所述液体出口离开。
10.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述系统没有其它分离器。
11.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述系统没有其它喷射器。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个阀包括下述装置中的一个或多个：
可控制阀（248），其具有：允许从所述排热换热器到所述喷射器次进口的流的打开状况；以及阻止所述流的关闭状况；以及
可控制阀（244），其具有：允许从所述排热换热器到所述压缩机的流的打开状况；以及阻止所述流的关闭状况。
13.根据权利要求1所述的系统，其中：
制冷剂包括按重量计至少50%的二氧化碳。
14.一种操作蒸汽压缩机系统的方法，所述系统包括：
压缩机（20；220、221）；
排热换热器（30）；
喷射器（38），其具有：
       主进口（40）；
       次进口（42）；以及
       出口（44）；
吸热换热器（64）；
分离器（48），其具有：
       进口（50）；
       气体出口（54）；以及
       液体出口（52）；以及
一个或多个阀（244、246、248、250），它们被定位成允许系统在第一模式和第二模式之间切换，
所述方法包括：
在第一模式下操作，其中：
       制冷剂从所述排热换热器流过所述喷射器主进口、从所述喷射器出口流出，到达所述分离器；
       来自所述分离器气体出口的流流过所述压缩机到达所述排热换热器；以及
       来自所述分离器液体出口的流流过所述吸热换热器和所述喷射器次端口；以及
将所述系统切换到第二模式，其中：
       制冷剂从所述排热换热器流到所述分离器进口；
       来自所述分离器气体出口的流流到所述压缩机；以及
       来自所述分离器液体出口的流流过所述吸热换热器，并且流到所述压缩机，绕过所述喷射器次端口。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
通过所述喷射器主进口的流主要由超临界状态或液态构成；以及
通过所述喷射器次进口的流主要由气体构成。
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