CN108474601B - 蒸汽压缩式制冷机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蒸汽压缩式制冷机,其具备抽气装置(40),该抽气装置(40)具有冷却从冷凝器(5)中抽出的气体而使冷凝气体冷凝的冷却部及将没有被冷却部冷凝而分离的不凝气体向外部排出的排出泵(48),并且,运算冷凝器(5)中的当前的饱和温度与冷却水用传热管(5a)的当前的出口温度的差值即当前温度差及设计值即设计温度差,使用设想冷却水用传热管(5a)的管内污染而预先决定的冷凝器(5)中的饱和温度与冷却水用传热管(5a)的出口温度的差值即管内污染温度差上升的信息运算由当前管内污染而引起的温度差上升,当当前温度差自设计温度差的上升成为比由当前管内污染而引起的温度差上升大规定值以上时,使抽气装置(40)动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备从冷凝器中抽出不凝气体的抽气装置的蒸汽压缩式制冷机及其控制方法。
背景技术
在使用运行中的工作压力在机内一部分成为大气压以下的制冷剂的冷热设备中,空气等不凝气体从成为大气压以下的部位侵入到机内,并经过压缩机等之后滞留于冷凝器。若不凝气体滞留于冷凝器,则该不凝气体成为传热阻力且冷凝器中的制冷剂的冷凝性能受到阻碍而作为冷热设备的性能下降。因此,通过使用抽气装置而从冷凝器向机外排出不凝气体,以确保正常性能。抽气装置作为与制冷剂气体的混合气体将不凝气体引入到抽气装置内,混合气体被冷却而只有制冷剂被冷凝从而返回到制冷机内,由此不凝气体被分离/积蓄,并通过排气泵等向机外排出(参考下述专利文献1及2)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-50618号公报
专利文献2:日本特开2006-38346号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
但是,若要冷凝/分离与不凝气体一同吸引至抽气装置的制冷剂,则需要恒定的冷却热量。作为进行冷却的方法,有使用冷水及机内制冷剂等低温介质来进行冷却的方法或使用电气式冷却装置而进行冷却的方法。当使用低温介质时,成为对通过制冷机冷却的介质进行加热,从而会导致作为设备的效率的损失。当进行电气式冷却时,消耗一定的动力。因此,抽气装置为了避免不必要的动力的消耗,希望仅在必要的情况下自动运行。
在水冷却式冷凝器中,为了检测冷凝性能的下降,检测冷凝器的饱和温度与冷却水温度的差异,从而能够监视该温度差是否从设计温度差上升,但冷凝器因传热面(冷却水侧)的污染而冷凝性能也会下降,因此难以与由不凝气体引起的性能下降分离。
本发明是鉴于这种情况而完成的,其目的在于提供一种能够尽量抑制从制冷剂中分离并排出不凝气体时的能耗的蒸汽压缩式制冷机及其控制方法。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题,本发明的蒸汽压缩式制冷机及其控制方法采用以下方法。
即,本发明的一方式所涉及的蒸汽压缩式制冷机具备:压缩机,压缩制冷剂;冷凝器,使通过该压缩机压缩的制冷剂冷凝;冷却水用传热管,使在该冷凝器内与制冷剂进行热交换的冷却水流通;膨胀阀,使从所述冷凝器引导的液态制冷剂膨胀;蒸发器,使通过该膨胀阀膨胀的制冷剂蒸发;抽气装置,从所述冷凝器中抽出气体,且具有冷却该气体而使冷凝气体冷凝的冷却部及将没有被该冷却部冷凝而分离的不凝气体向外部排出的排出部;及控制部,控制该抽气装置,所述控制部运算所述冷凝器中的当前的饱和温度与所述冷却水用传热管的当前的出口温度的差值即当前温度差及设计值即设计温度差,使用设想所述冷却水用传热管的管内污染而预先决定的所述冷凝器中的饱和温度与所述冷却水用传热管的出口温度的差值即由管内污染而引起的温度差上升的信息运算由当前管内污染而引起的温度差上升,当所述当前温度差自所述设计温度差的上升成为比由所述当前管内污染而引起的温度差上升大规定值以上时,使所述抽气装置动作。
冷凝器的冷凝性能的下降可考虑由冷却水用传热管内的管内污染而引起的传热阻碍及由在不凝气体的冷凝器内的滞留而引起的传热阻碍。
当冷凝器中的当前的饱和温度与冷却水用传热管的当前的出口温度的差值即当前温度差比设计值即设计温度差升高时,反映出管内污染及不凝气体滞留这两者的影响。另一方面,由管内污染而引起的温度差上升能够通过在传热管内流通冷却水的预备试验等来掌握。因此,从当前温度差减去由当前管内污染而引起的温度差上升的值能够评价成由不凝气体滞留而引起的冷凝性能的下降。于是,设成当前温度差成为大于设计温度差与当前管内污染温度差上升量的加算值时,判断为由不凝气体滞留而引起的冷凝性能下降,从而使抽气装置动作。由此,能够只在冷凝器内滞留有规定量以上的不凝气体时使抽气装置动作,因此能够抑制不必要的能耗而实现整体效率良好的蒸汽压缩式制冷机。
另外,能够由从设置于冷凝器中的压力传感器获得的压力值获得冷凝器的饱和温度。
而且,本发明的一方式所涉及的蒸汽压缩式制冷机具备检测所述冷却水用传热管的所述冷凝器中的出入口之间的差压的差压传感器,由所述管内污染而引起的温度差上升根据通过所述差压传感器获得的当前的差压自设计值的上升量而决定。
冷却水用传热管内的管内污染由对传热管内的附着物而引起的,因附着物使传热管内的流路变窄,从而冷凝器中的冷却水用传热管的出入口之间的差压比设计值升高。于是,通过根据自设计值的差压上升值决定管内污染温度差,能够以高精度估计管内污染。
而且,本发明的一方式所涉及的蒸汽压缩式制冷机具备测量流过所述冷却水用传热管内的冷却水的流量的冷却水流量传感器,所述管内污染的温度差上升根据通过所述冷却水流量传感器获得的流量而决定。
管内污染温度差上升依赖于差压上升,差压依赖于流量,因此设成根据通过冷却水流量传感器获得的流量及差压来决定管内污染温度差上升。由此,能够以高精度估计管内污染。
而且,本发明的一方式所涉及的蒸汽压缩式制冷机具备:冷水用传热管,使在所述蒸发器内与制冷剂进行热交换的冷水流通;冷水流量传感器,测量流过该冷水用传热管内的冷水的流量;温度传感器,测量所述冷水用传热管的冷水的出入口温度;及温度传感器,测量所述冷却水传热管的冷却水的出入口温度,所述控制部根据从所述冷水流量传感器获得的冷水流量、由所述蒸发器中的所述冷水用传热管的冷水出入口温度差运算的制冷能力、输入至所述压缩机的动力、及所述冷凝器中的所述冷却水用传热管的冷却水出入口温度差,由热平衡运算流过所述冷却水用传热管内的冷却水流量,由所述管内污染而引起的温度差上升根据所述冷却水流量而决定。
当没有测量冷却水的流量的冷却水流量传感器时,能够根据从冷水流量传感器获得的冷水流量、冷水出入口温度差、输入至压缩机的动力及冷却水出入口温度差,由热平衡运算冷却水流量。由此,能够省略冷却水流量传感器而降低成本。
另外,当也没有冷水流量传感器时,能够通过使用冷水的差压及冷水用传热管的损失系数来运算冷水流量。
并且,本发明的一方式所涉及的蒸汽压缩式制冷机的控制方法中,蒸汽压缩式制冷机具备:压缩机,压缩制冷剂;冷凝器,使通过该压缩机压缩的制冷剂冷凝;冷却水用传热管,使在该冷凝器内与制冷剂进行热交换的冷却水流通;膨胀阀,使从所述冷凝器引导的液态制冷剂膨胀;蒸发器,使通过该膨胀阀膨胀的制冷剂蒸发;及抽气装置,从所述冷凝器中抽出气体,且具有冷却该气体而使冷凝气体冷凝的冷却部及将没有被该冷却部冷凝而分离的不凝气体向外部排出的排出部,该蒸汽压缩式制冷机的控制方法,运算所述冷凝器中的当前的饱和温度与所述冷却水用传热管的当前的出口温度的差值即当前温度差及设计值即设计温度差,使用设想所述冷却水用传热管的管内污染而预先决定的所述冷凝器中的饱和温度与所述冷却水用传热管的出口温度的差值即管内污染温度差上升的信息运算由当前管内污染而引起的温度差上升,当所述当前温度差自所述设计温度差的上升成为比由所述当前管内污染而引起的温度差上升大规定值以上时,使所述抽气装置动作。
发明效果
由于设成只在冷凝器内滞留有规定量以上的不凝气体时使抽气装置及冷却装置动作,因此能够尽量抑制从制冷剂中分离并排出不凝气体时的能耗。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的涡轮制冷机的概略结构图。
图2是控制部的控制框图。
图3是表示相对于冷却水出口中的温度差的冷却水压力损失的曲线图。
图4是表示本发明的一实施方式所涉及的抽气装置的启动及停止控制的流程图。
图5是表示抽气装置的启动及停止的时刻的曲线图。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。
如图1所示,涡轮制冷机1具备压缩制冷剂的涡轮压缩机3、冷凝通过涡轮压缩机3压缩的高温高压气体制冷剂的冷凝器5、使从冷凝器5引导的液态制冷剂膨胀的膨胀阀7及使通过膨胀阀7膨胀的液态制冷剂蒸发的蒸发器9。
作为制冷剂,例如使用HFO-1233zd(E)这一低压制冷剂,在运行中蒸发器等低压部成为大气压以下。
涡轮压缩机3为离心式压缩机,且由通过逆变器控制转速的电动机11驱动。逆变器由控制部(未图示)控制其输出。电动机11的输入电力W由功率计13测量,测量结果传送至未图示的控制部。
涡轮压缩机3具备围绕旋转轴3b旋转的叶轮3a。从电动机11经由增速齿轮15向旋转轴3b传递旋转动力。
冷凝器5设成例如设为管壳式的换热器。
在冷凝器5中插穿有用于冷却制冷剂的冷却水在内部流通的冷却水用传热管5a。在冷却水用传热管5a中连接有冷却水送入配管6a及冷却水返回配管6b。经由冷却水送入配管6a引导至冷凝器5的冷却水经由冷却水返回配管6b引导至未图示的冷却塔而向外部排热之后,经由冷却水送入配管6a再次引向冷凝器5。
在冷却水送入配管6a中设置有输送冷却水的冷却水泵20、测量冷却水流量GWC的冷却水流量传感器22及测量冷却水入口温度TWCI的冷却水入口温度传感器24。在冷却水返回配管6b中设置有测量冷却水出口温度TWCO的冷却水出口温度传感器26。并且,在冷却水送入配管6a与冷却水返回配管6b之间设置有测量冷却水的出入口差压PDc的冷却水差压传感器28。
在冷凝器5中设置有测量冷凝器5内的制冷剂的冷凝器压力Pc的冷凝器压力传感器29。
这些传感器22、24、26、28、29的测量值发送至控制部。
膨胀阀7设成电动式,且通过控制部任意设定开度。
蒸发器9设成例如设为管壳式的换热器。
在蒸发器9中插穿有与制冷剂进行热交换的冷水在内部流通的冷水用传热管9a。在冷水用传热管9a中连接有冷水送入配管10a及冷水返回配管10b。经由冷水送入配管10a引导至蒸发器9的冷水被冷却至额定温度(例如7℃),经由冷水返回配管10b引导至未图示的外部负载而供给冷热之后,经由冷水送入配管10a再次引向蒸发器9。
在冷水送入配管10a中设置有输送冷水的冷水泵30、测量冷水流量GWE的冷水流量传感器32及测量冷水入口温度TWEI的冷水入口温度传感器34。在冷水返回配管10b中设置有测量冷水出口温度TWEO的冷水出口温度传感器36。并且,在冷水送入配管10a与冷水返回配管10b之间设置有测量冷水的出入口差压PDe的冷水差压传感器38。
这些传感器32、34、36、38的测量值发送至控制部。
在冷凝器5与蒸发器9之间设置有抽气装置40。在抽气装置40中连接有从冷凝器5引导的包含不凝气体的制冷剂(冷凝气体)的抽气配管42。并且,在抽气装置40中连接有将所冷凝的液态制冷剂引向蒸发器9的液态制冷剂配管44。并且,在抽气装置40中连接有将不凝气体向外部排出的排出配管46,在该排出配管46中设置有排气泵(排出部)48。排气泵48的动作由控制部控制。
并且,如箭头49所示,抽气装置40中供给有用于冷却引导至抽气装置40内的包含不凝气体的制冷剂的冷热。作为用于供给冷热的冷却部,可举出具有与涡轮制冷机1不同的制冷循环的制冷机、供给冷水的机构、供给涡轮制冷机1内的制冷剂的机构及基于珀耳帖元件的冷却机构等。这些冷却部的动作由未图示的控制部进行。
控制部进行与涡轮制冷机1的运行相关的控制,例如由CPU(中央处理器(CentralProcessing Unit))、RAM(随机存取存储器(Random Access Me mory))、ROM(只读存储器(Read Only Memory))及计算机可读取的存储介质等构成。而且,用于实现各种功能的一系列处理作为一例,以程序的形式存储于存储介质等且由CPU将该程序读出到RAM等而执行信息的加工/运算处理,由此实现各种功能。另外,程序可以适用预先安装于ROM或其他存储介质中的方式、以存储于计算机可读取的存储介质中的状态提供的方式及经由基于有线或无线的通信机构传送的方式等。计算机可读取的存储介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM及半导体存储器等。
在图2中示出了控制部的框图。
如后述,在存储部50存储有用于判断抽气装置40的动作的数据。
在运行状态运算部52输入有来自上述各传感器的测量值及来自存储部50的数据,并进行用于判断抽气装置40的动作的各种运算。
在运行状态判断部54根据从运行状态运算部52获得的信息,进行抽气装置40的动作的判断。
在控制指令部56根据来自运行状态判断部54的输出,进行抽气装置40的启动及停止的指令。
接着,利用图3对进行抽气装置40的启动及停止的判断的方法进行说明。
在图3中,横轴表示冷却水出口温度TWCO与由冷凝器压力Pc计算的冷凝器饱和温度TCs的温度差自设计的上升值。纵轴为冷却水压力损失自设计值的上升,且表示由冷却水用传热管5a的冷却水污染而引起的出入口之间的压力差上升。如此,图3表示示出了因管内污染而热阻增加的管内污染温度差信息。能够通过预备试验等来获取加以参考该污染的压力差上升。
而且,例如,当通过冷却水差压传感器28测量的差压PDc自设计值的上升为4kPa时,根据图3,因由污染引起的压力损失而导致的温度差上升约成为1℃。但是,当实际上通过温度传感器24、26测量的冷却水的出入口温度差(TWCO-TWCI)自设计值的上升为2℃时,温度上升的差异量的1℃认为由不凝气体而引起的冷凝性的劣化。当该温度上升成为规定值以上时,以启动抽气装置40的方式进行来自控制部的指令。
在图4中示出了抽气装置40的具体的控制。
首先,如步骤S1,将涡轮制冷机1常规运行作为前提。此时,抽气装置40停止。
而且,如步骤S2,控制部判断是否满足下式。
(TDact-TDsp)-ΔTDf>ΔTDset1……(1)
式(1)的TDact为冷凝器压力Pc的饱和温度与冷却水出口温度TWCO之差(测量值)[℃]。在此,TDact=TCs-TWCO。
TCs为冷凝器压力饱和温度[℃],且以冷凝器压力Pc的函数来赋予。
冷却水出口温度TWCO为通过冷却水出口温度传感器26测量的测量值。
式(1)的TDsp为正常时的冷凝器饱和温度与冷却水出口温度之差(设定值)[℃]。在此,正常时是指在冷凝器5内不存在不凝气体且冷却水用传热管5a中没有污染时。
TDsp由TDsp=f(Qr)这一式表示,且设为制冷机负载率Qr(=Qact/Qsp)的函数。在此,Qact为制冷能力的实测值[kW],Qsp为额定的制冷能力[kW]。
式(1)的ΔTDf为由冷却水用传热管5a的管内污染而引起的温度差的上升(设定值)[℃]。在此,ΔTDf由ΔTDf=f(ΔPDc)这一式表示。
ΔPDc表示冷却水压力自设计值的上升量,且为冷却水用传热管5a的出入口之间的差压上升[kPa]。ΔPDc由ΔPDc=PDcact-PDcsp这一式表示。
PDcact为通过冷却水差压传感器28测量的冷却水用传热管5a的出入口之间的差压[kPa]。
PDcsp为相对于流量的冷却水用传热管5a的庄力损失的规定值[kPa],且表示冷却水用传热管5a中没有污染的状态下的压力损失。因此,PDcsp成为冷却水流量GWC[m3/h]的函数。
式(1)的ΔTDset1是判断为需要运行抽气装置40的设定值,通过预备试验等预先决定。
由式(1)可知,当从冷凝器饱和温度与冷却水出口温度TWCO的温度差自设计值的上升量(TDact-TDsp)减去冷却水用传热管5a的管内污染的影响(ΔTDf)的温度差上升成为设定值即ΔTDset1以上时,判断为由冷凝器5内的不凝气体而引起的性能下降较大而运行抽气装置40。
因此,当满足式(1)时,转到步骤S3,控制部启动抽气装置40。此时成为电力第一次投入于抽气装置40。
而且,如步骤S4,控制部判断是否满足下式。
(TDact-TDsp)-ΔTDf<ΔTDset2……(2)
式(2)的左边与式(1)相同。
若满足式(2),则控制部停止抽气装置40(步骤S5)。
另外,ΔTDset2设为比ΔTDset1只小于规定温度的值。由此,如图5所示,对抽气运行开始及抽气运行停止的条件赋予温度差,以免启动及停止频繁产生。
根据本实施方式,发挥以下作用效果。
关于冷凝器5中的当前的饱和温度与冷却水用传热管5a的当前的出口温度TWCO的差值即当前温度差TDact自设计的上升量,着眼于反映出管内污染及不凝气体滞留这两者的影响。
另一方面,关于由管内污染而引起的温度差的上升ΔTDf,能够通过在冷却水用传热管5a内流通冷却水的预备试验等来掌握。
因此,从当前温度差TDact与设计温度差TDsp的差值减去由当前管内污染而引起的温度差上升ΔTDf的值能够评价为由不凝气体滞留而引起的冷凝性能的下降。
于是,设成当当前温度差TDact与设计温度差TDsp的差值成为比由当前管内污染而引起的温度差上升2TDf大规定值以上时,判断为由不凝气体滞留而引起的冷凝性能下降,并使抽气装置40动作。由此,能够只在冷凝器5内滞留有规定量以上的不凝气体时使抽气装置40动作,因此能够抑制不必要的能耗,从而能够实现整体效率良好的涡轮制冷机1。
冷却水用传热管5a内的管内污染为由对传热管内的附着物引起的,因附着物使传热管内的流路变窄,从而冷却水用传热管5a的出入口之间的差压PDc比设计值升高。于是,设成根据差压上升ΔPDc决定管内污染温度差ΔTDf,因此能够以高精度估计管内污染。
由管内污染而引起的温度差的上升ΔTDf依赖于自设计差压的上升ΔPDc,差压PDc依赖于冷却水流量GWC,因此设成根据通过冷却水流量传感器22获得的冷却水流量GWC决定由管内污染而引起的温度差的上升ΔTDf。由此,能够以高精度估计管内污染。
另外,本实施方式能够以以下方式变形。
[变形例1]
在本实施方式中,设成通过冷却水流量传感器22来测量冷却水流量GWC,但即使在没有冷却水流量传感器22的情况下,也能够以以下方式估计冷却水流量GWC。
使用冷水流量传感器32,由涡轮制冷机1整体的热平衡通过下式求出冷却水流量GWC。
GWC=(W+Qact)/((TWCO-TWCI)×Cpcw×ρ cw)……(3)
在此,W为通过功率计13测量的电动机11的输入电力[kW]。TWCO为通过冷却水出口温度传感器26测量的冷却水出口温度,TWCI为通过冷却水入口温度传感器24测量的冷却水入口温度。Cpcw为冷却水的比热[kWh/kg℃],ρ cw为冷却水的比重[kg/m3]。
式(3)的Qact为制冷能力的实测值[kW],由下式表示。
Qact=(TWEI-TWEO)×GWE×cpew×ρ ew……(4)
在此,TWEI为通过冷水入口温度传感器34测量的冷水入口温度,TWEO为通过冷水出口温度传感器36测量的冷水出口温度。GWE为通过冷水流量传感器32测量的冷水流量,Cpew为冷水的比热[kWh/kg℃],ρ ew为冷水的比重[kg/m3]。
当没有测量冷却水流量GWC的冷却水流量传感器22时,能够根据从冷水流量传感器32获得的冷水流量GWE、冷水出入口温度差(TWEI-TWEO)、输入至涡轮压缩机3的电力W及冷却水出入口温度差(TWCI-TWCO),并通过上式(3)由热平衡运算冷却水流量GWC。由此,能够省略冷却水流量传感器22而降低成本。
另外,当也没有冷水流量传感器32时,能够通过冷水差压传感器38测量的冷水的差压ΔPDe及使用冷水用传热管9a的损失系数ξe,如下式(5)运算冷水流量GWE。
GWE=ξe×ΔPDe1/2……(5)
另外,在上述实施方式中,以涡轮制冷机1为例子进行了说明,但本发明只要是蒸汽压缩式制冷机便能够适用。
符号说明
1-涡轮制冷机(蒸汽压缩式制冷机),3-涡轮压缩机,3a-叶轮,3b-旋转轴,5-冷凝器,7-膨胀阀,9-蒸发器,11-电动机,13-功率计,20-冷却水泵,22-冷却水流量传感器,24-冷却水入口温度传感器,26-冷却水出口温度传感器,28-冷却水差压传感器,30-冷水泵,32-冷水流量传感器,34-冷水入口温度传感器,36-冷水出口温度传感器,38-冷水差压传感器,40-抽气装置,48-排气泵(排出部)。
Claims (5)
1.一种蒸汽压缩式制冷机,其具备:
压缩机,压缩制冷剂;
冷凝器,冷凝通过该压缩机压缩的制冷剂;
冷却水用传热管,使在该冷凝器内与制冷剂进行热交换的冷却水流通;
膨胀阀,使从所述冷凝器引导的液态制冷剂膨胀;
蒸发器,使通过该膨胀阀膨胀的制冷剂蒸发;
抽气装置,从所述冷凝器中抽出气体,且具有冷却该气体而使冷凝气体冷凝的冷却部及将没有被该冷却部冷凝而分离的不凝气体向外部排出的排出部;及
控制部,控制该抽气装置,
所述控制部运算所述冷凝器中的当前的饱和温度与所述冷却水用传热管的当前的出口温度的差值即当前温度差及正常时的所述冷凝器的饱和温度与所述冷却水用传热管的出口温度的差值即设计温度差,
使用设想所述冷却水用传热管的管内污染而预先决定的所述冷凝器中的饱和温度与所述冷却水用传热管的出口温度的差值即由管内污染而引起的温度差上升的信息运算由当前管内污染而引起的温度差上升,
当从所述当前温度差与所述设计温度差的差值减去由所述当前管内污染而引起的温度差上升而得到的值成为规定值以上时,使所述抽气装置动作。
2.根据权利要求1所述的蒸汽压缩式制冷机,
所述蒸汽压缩式制冷机具备检测所述冷却水用传热管的所述冷凝器中的出入口之间的差压的差压传感器,
由所述管内污染而引起的温度差上升根据通过所述差压传感器获得的当前的差压自设计值的上升量而决定。
3.根据权利要求2所述的蒸汽压缩式制冷机,
所述蒸汽压缩式制冷机具备测量流过所述冷却水用传热管内的冷却水的流量的冷却水流量传感器,
所述管内污染的温度差上升根据通过所述冷却水流量传感器获得的流量而决定。
4.根据权利要求2所述的蒸汽压缩式制冷机,其具备:
冷水用传热管,使在所述蒸发器内与制冷剂进行热交换的冷水流通;及
冷水流量传感器,测量流过该冷水用传热管内的冷水的流量,
所述控制部根据从所述冷水流量传感器获得的冷水流量、所述蒸发器中的所述冷水用传热管的冷水出入口温度差、输入至所述压缩机的动力、及所述冷凝器中的所述冷却水用传热管的冷却水出入口温度差,由热平衡运算流过所述冷却水用传热管内的冷却水流量,
由所述管内污染而引起的温度差上升根据所述冷却水流量而决定。
5.一种蒸汽压缩式制冷机的控制方法,其中,
所述蒸汽压缩式制冷机具备:
压缩机,压缩制冷剂;
冷凝器,使通过该压缩机压缩的制冷剂冷凝;
冷却水用传热管,使在该冷凝器内与制冷剂进行热交换的冷却水流通;
膨胀阀,使从所述冷凝器引导的液态制冷剂膨胀;
蒸发器,使通过该膨胀阀膨胀的制冷剂蒸发;及
抽气装置,从所述冷凝器中抽出气体,且具有冷却该气体而使冷凝气体冷凝的冷却部及将没有被该冷却部冷凝而分离的不凝气体向外部排出的排出部,
所述蒸汽压缩式制冷机的控制方法中,
运算所述冷凝器中的当前的饱和温度与所述冷却水用传热管的当前的出口温度的差值即当前温度差及正常时的所述冷凝器的饱和温度与所述冷却水用传热管的出口温度的差值即设计温度差,
使用设想所述冷却水用传热管的管内污染而预先决定的所述冷凝器中的饱和温度与所述冷却水用传热管的出口温度的差值即管内污染温度差上升的信息运算由当前管内污染而引起的温度差上升,
当从所述当前温度差与所述设计温度差的差值减去由所述当前管内污染而引起的温度差上升而得到的值成为规定值以上时,使所述抽气装置动作。
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DE202019103830U1 (de) * | 2019-07-11 | 2019-11-13 | Seifert Systems Ltd. | Anordnung zum Betreiben mehrerer parallel verschalteter Luft-Flüssigkeits-Wärmetauschereinheiten |
BE1028834B1 (nl) * | 2020-11-26 | 2022-06-28 | Atlas Copco Airpower Nv | Compressorinrichting en werkwijze voor het regelen van een dergelijke compressorinrichting |
WO2022176969A1 (ja) * | 2021-02-19 | 2022-08-25 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 抽気装置 |
CN112747506A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-05-04 | 苏州吉来冷冻空调设备配件有限公司 | 管内蒸发式冷凝器 |
CN114992924A (zh) * | 2021-03-02 | 2022-09-02 | 广东美的暖通设备有限公司 | 经济器开口温度的确定方法、确定装置及空调系统 |
CN113932470B (zh) * | 2021-11-02 | 2023-01-24 | 四川大学 | 高温热泵循环系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008014598A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Ebara Corp | 圧縮式冷凍機の抽気装置 |
CN103994595A (zh) * | 2013-02-20 | 2014-08-20 | 荏原冷热系统株式会社 | 涡轮制冷机 |
JP2015014437A (ja) * | 2013-07-08 | 2015-01-22 | 東プレ株式会社 | 吸着式ヒートポンプ装置及びその運転方法 |
CN204535216U (zh) * | 2015-01-28 | 2015-08-05 | 北京华晟环能科技有限公司 | 有机工质冷凝器内不凝气体的去除装置 |
CN105928147A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-09-07 | 广东美的制冷设备有限公司 | 冷暖型空调器及其控制方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57122264A (en) * | 1981-01-21 | 1982-07-30 | Hitachi Ltd | Extractor for non-condensed gas |
JPS5940775U (ja) * | 1982-09-07 | 1984-03-15 | 株式会社日阪製作所 | ヒ−トポンプにおける不凝縮性ガスの除去装置 |
JPH0733942B2 (ja) * | 1987-11-26 | 1995-04-12 | ダイキン工業株式会社 | ターボ冷凍機の気密試験方法 |
JP2501656Y2 (ja) * | 1988-12-06 | 1996-06-19 | 石川島播磨重工業株式会社 | 熱交換器の監視装置 |
JP4231024B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2009-02-25 | 株式会社日立製作所 | 吸収式冷凍機の異常診断方法及びその装置 |
JP5761960B2 (ja) * | 2010-10-29 | 2015-08-12 | 三菱重工業株式会社 | 熱源装置 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008014598A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Ebara Corp | 圧縮式冷凍機の抽気装置 |
CN103994595A (zh) * | 2013-02-20 | 2014-08-20 | 荏原冷热系统株式会社 | 涡轮制冷机 |
JP2015014437A (ja) * | 2013-07-08 | 2015-01-22 | 東プレ株式会社 | 吸着式ヒートポンプ装置及びその運転方法 |
CN204535216U (zh) * | 2015-01-28 | 2015-08-05 | 北京华晟环能科技有限公司 | 有机工质冷凝器内不凝气体的去除装置 |
CN105928147A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-09-07 | 广东美的制冷设备有限公司 | 冷暖型空调器及其控制方法 |
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