CN110095013A - 低压一体式清洗 - Google Patents

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Abstract

一种暖通空调和制冷系统，包括：传热流体循环回路，其被配置成使制冷剂循环穿过其中；清洗气体出口，其与所述传热流体循环回路可操作地连通；和至少一个气体可渗透膜，其具有第一侧和第二侧，所述第一侧与所述清洗气体出口可操作地连通。所述膜包括多个孔，所述多个孔的大小允许污染物穿过所述膜，同时限制所述制冷剂穿过所述膜，并且还限制气相阻蚀剂穿过所述膜。清洗单元与所述可渗透膜的所述第二侧可操作地连通，所述清洗单元被配置成从所述可渗透膜接收清洗气体。

Description

低压一体式清洗
背景技术
本公开总体涉及在空调系统中使用的冷却器系统，并且更具体地涉及用于从制冷系统去除污染物的清洗系统。
诸如那些利用无油低压压缩机的冷却器系统可以包括在低于大气压下操作的部段。因此，冷却器系统中的泄漏可能将空气吸入系统，从而污染制冷剂。这种污染降低了冷却器系统的性能，并且还可能导致冷却器系统的内部部件的腐蚀。为了解决这个问题，现有的低压冷却器包括清洗单元以去除污染物。清洗单元通常是连接到冷却器系统以去除污染物的附加蒸气压缩单元。
此外，许多系统利用气相阻蚀剂(VPCI)作为制冷剂中的添加剂以防止内部部件的腐蚀。气相阻蚀剂还有助于压缩机轴承的润滑。在许多系统中，存在于冷凝器蒸气中的气相阻蚀剂可以在清洗单元处与空气和水分污染物一起被清洗，因此降低了系统中气相阻蚀剂的浓度，并且随后增加了内部部件的腐蚀风险。
发明内容
在一个实施方案中，暖通空调和制冷系统包括：传热流体循环回路，其被配置成使制冷剂循环穿过其中；清洗气体出口，其与传热流体循环回路可操作地连通；和至少一个气体可渗透膜，其具有第一侧和第二侧，所述第一侧与清洗气体出口可操作地连通。所述膜包括多个孔，所述多个孔的大小允许污染物穿过膜，同时限制制冷剂穿过膜，并且还限制气相阻蚀剂穿过膜。清洗单元与可渗透膜的第二侧可操作地连通，所述清洗单元被配置成从可渗透膜接收清洗气体。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，多个孔的平均孔径小于0.50 nm。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，膜包括沸石材料。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，清洗气体出口将清洗气体从传热流体循环回路的冷凝器引导到至少一个气体可渗透膜。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，清洗单元是机械清洗单元或热清洗单元中的一种。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，机械清洗单元包括：清洗槽；清洗蒸气压缩循环的清洗蒸发器，其位于清洗槽中；清洗管线，其被配置成将清洗气体从膜传递到清洗槽；和返回管线，其被配置成使制冷剂在清洗蒸发器处与清洗制冷剂流进行热能交换之后返回到蒸发器。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，清洗蒸气压缩循环还包括：清洗压缩机、清洗冷凝器和清洗膨胀阀，所述清洗膨胀阀可操作地连接到清洗蒸发器并且被配置成使清洗制冷剂循环穿过其中。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，热清洗单元包括：清洗冷凝器，其被配置成经由清洗管线从膜接收清洗气体；和清洗冷凝器线圈，其被配置成使清洗制冷剂流过其中。制冷剂经由与流过清洗线圈的清洗制冷剂进行热交换而在清洗冷凝器处冷凝。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，将清洗制冷剂从冷凝器的冷凝器出口引导到清洗冷凝器。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，清洗返回管线被配置成在清洗制冷剂流过清洗冷凝器线圈之后将其引导到蒸发器。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，排放管线被配置成将污染物从清洗单元排放到环境中。
在另一个实施方案中，一种操作暖通空调和制冷系统的方法包括：使制冷剂循环通过传热流体循环回路；使包含污染物的清洗气体与流体循环回路中的清洗气体出口偏离，以及跨可渗透膜转移污染物。所述膜包括多个孔，所述多个孔的大小允许污染物穿过膜，同时限制制冷剂穿过膜，并且还限制气相阻蚀剂穿过膜。将清洗气体从可渗透膜推向清洗单元，并且在清洗单元处将制冷剂与污染物分离。制冷剂经由返回管线被引导到传热流体循环回路的蒸发器。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，清洗气体经由清洗气体出口与传热流体循环回路的冷凝器偏离。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，在清洗单元处将污染物与制冷剂分离包括使清洗气体从可渗透膜流到清洗槽，使清洗制冷剂流过位于清洗槽中的清洗蒸发器。清洗蒸发器是清洗蒸气压缩循环的元件。在清洗气体与流过清洗蒸发器的清洗制冷剂之间交换热能，从而将制冷剂与污染物分离。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，在清洗单元处将制冷剂与污染物分离包括：使清洗气体从可渗透膜流到清洗冷凝器；推动清洗制冷剂通过位于清洗冷凝器中的清洗冷凝器线圈；以及经由在清洗冷凝器处与清洗制冷剂进行热能交换使来自清洗气体的制冷剂冷凝，从而将制冷剂与污染物分离。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，推动清洗制冷剂从传热流体循环回路的冷凝器的冷凝器出口通过清洗冷凝器线圈。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，清洗制冷剂从清洗冷凝器线圈流到传热流体循环回路的蒸发器。
另外地或可替代地，在该实施方案或其他实施方案中，污染物在清洗单元处经由排放管线排放到环境中。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相似元件用相似数字编号：
图1是暖通空调和制冷系统的实施方案的示意图，所述系统包括具有清洗系统的蒸气压缩传热制冷剂流体循环回路；
图2是用于暖通空调和制冷系统的机械清洗系统的示例的示意图；并且
图3是暖通空调和制冷系统的实施方案的示意图，所述系统包括具有热清洗系统的蒸气压缩传热制冷剂流体循环回路。
具体实施方式
本文参考附图通过举例而非限制的方式呈现了所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的具体实施方式。
参考图1，在图1中以框图形式示出了诸如可用于冷却器或其他暖通空调和制冷(HVAC&R)系统的传热流体循环回路100。如图1所示，压缩机102对处于其气态的传热流体加压，所述压缩机102既加热流体又提供压力以使流体在整个系统中循环。在一些实施方案中，传热流体或制冷剂包含有机化合物。在一些实施方案中，制冷剂包含烃或取代的烃。在一些实施方案中，制冷剂包含卤素取代的烃。在一些实施方案中，制冷剂包含氟取代的或氯氟取代的烃。从压缩机102离开的热的加压气态传热流体通过导管104流到冷凝器106，所述冷凝器106用作热交换器以将热量从传热流体传递到周围环境，导致热的气态传热流体冷凝成加压的中等温度的液体。从冷凝器106离开的液体传热流体通过导管108流到膨胀阀110，在所述膨胀阀110处降低压力。离开膨胀阀110的减压液体传热流体通过导管112流到蒸发器114，所述蒸发器114用作热交换器以从周围环境吸收热量并且使传热流体沸腾。离开蒸发器114的气态传热流体通过导管116流到压缩机102，从而完成传热流体回路。传热系统具有将热量从围绕蒸发器114的环境传递到围绕冷凝器106的环境的效果。传热流体的热力学性质必须允许其在被压缩时达到足够高的温度，使得其大于围绕冷凝器106的环境的温度，从而允许热量传递到周围环境。传热流体的热力学性质还必须在其膨胀后压力下具有沸点，所述沸点允许围绕蒸发器114的温度提供热量以蒸发液体传热流体。
清洗系统118流体连接到冷凝器106并用于从制冷剂流中去除污染物，诸如空气和水分。清洗管线120从冷凝器106延伸到清洗系统118，蒸气制冷剂通过清洗管线120流到清洗系统118。清洗系统118在清洗单元122处将污染物或不可冷凝物与蒸气制冷剂分离。污染物经由排放管线124从清洗单元112释放到例如环境中。制冷剂经由返回管线126在例如蒸发器114处返回到流体循环回路100。
膜清洗单元128沿着清洗管线120位于冷凝器106和清洗单元122之间。膜清洗单元130包括膜分离器132，所述膜分离器132被配置成允许污染物(诸如空气、水、氧气或氮气)通过膜分离器132沿着清洗管线120朝向清洗单元122，同时防止制冷剂和添加剂(诸如存在于制冷剂中的蒸气压力阻蚀剂(VPCI))流过膜分离器132。所利用的制冷剂的平均分子直径为0.54 nm，而VPCI添加剂通常为具有较大的分子直径的高分子量胺及其衍生物。在一些实施方案中，膜分离器132具有均匀的孔径，平均孔径小于0.50 nm，以防止制冷剂和VPCI添加剂穿过膜分离器132到达清洗单元122。该平均孔径导致膜分离器效率为约90%。
在一些实施方案中，膜分离器132包含多孔无机材料。多孔无机材料的示例可以包括陶瓷，诸如金属氧化物或金属硅酸盐，更具体地，铝硅酸盐(例如，菱沸石骨架(CHA)沸石、Linde A型(LTA)沸石)、多孔碳、多孔玻璃、粘土(例如，蒙脱石、埃洛石)。多孔无机材料还可以包括多孔金属，诸如铂和镍。也可以使用混合无机-有机材料，诸如金属有机骨架(MOF)。其他材料可以存在于膜中，诸如可以分散多微孔材料的载体，所述载体可以包括以虑及结构或工艺。本领域技术人员将容易明白，本文讨论的材料仅仅是示例性的，并且可以利用其他材料。
现在参考图2，在一些实施方案中，清洗单元122是机械清洗单元122，包括蒸气压缩循环以去除来自制冷剂的污染物。清洗单元122经由清洗管线120从膜分离器132接收制冷剂和污染物。清洗管线120将制冷剂引导到清洗槽134中，所述清洗槽134是清洗蒸气压缩循环的一个元件，包括清洗压缩机136、清洗膨胀阀138、驻留在清洗槽134中的清洗蒸发器140和清洗冷凝器142，清洗冷凝器142可以是气冷式或水冷式的。清洗蒸气压缩循环利用清洗制冷剂流，其可以是与冷却器制冷剂相同的制冷剂材料，或者可替代地，可以是不同的制冷剂材料。在清洗蒸发器140处，清洗制冷剂流与冷却器制冷剂交换热能，将冷却器制冷剂的至少一部分冷凝成液体，具有较小程度的污染物或不可冷凝物，其经由返回管线126被引导返回到蒸发器114。
现在参考图3，在另一个实施方案中，清洗单元122是热清洗单元122。热清洗单元122包括清洗冷凝器144，其具有清洗冷凝器线圈146，冷凝的制冷剂经由所述清洗冷凝器管线148从管道108引导通过所述清洗冷凝器线圈146。蒸气制冷剂从清洗管线120流入清洗冷凝器144，在其中与冷凝器线圈146中的制冷剂进行热能交换使制冷剂蒸气冷凝成液体。在清洗冷凝器144处的冷凝的制冷剂液体经由返回管线126返回到蒸发器114，同时经由排放管线124从清洗单元122释放非冷凝物，诸如空气、水和其他材料。流过清洗冷凝器线圈146的制冷剂经由线圈返回管线150返回到蒸发器114。
利用膜清洗单元128与清洗单元122的组合允许清洗单元122的大小和/或操作能力降低，因为膜清洗单元128限制制冷剂进入清洗单元122。此外，膜清洗单元128减少通过传热流体循环回路100的制冷剂流中的VPCI浓度的消耗。
术语“约”（如果使用）旨在包括与基于在提交本申请时可用的设备的特定量的测量相关联的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的±8%或5%、或2%的范围。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不旨在作为本公开的限制。如本文所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述/该”也旨在包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件部件和/或其群组的存在或添加。
虽然已参考一个或多个示例性实施方案描述了本公开，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等效物替代本公开的元件。此外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适于本公开的教义。因此，本公开不旨在限于作为预期用于实施本公开的最佳模式而公开的特定实施方案，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (18)

1.一种暖通空调和制冷系统，包括：
传热流体循环回路，其被配置成使制冷剂循环穿过其中；
清洗气体出口，其与所述传热流体循环回路可操作地连通；
至少一个气体可渗透膜，其具有第一侧和第二侧，所述第一侧与所述清洗气体出口可操作地连通，所述膜包括多个孔，所述孔的大小允许污染物穿过所述膜，同时限制所述制冷剂穿过所述膜，并且还限制气相阻蚀剂穿过所述膜；和
清洗单元，其与所述可渗透膜的所述第二侧可操作地连通，所述清洗单元被配置成从所述可渗透膜接收清洗气体。
2. 根据权利要求1所述的暖通空调和制冷系统，其中所述多个孔的平均孔径小于0.50nm。
3.根据权利要求1所述的暖通空调和制冷系统，其中所述膜包括沸石材料。
4.根据权利要求1所述的暖通空调和制冷系统，其中所述清洗气体出口将所述清洗气体从所述传热流体循环回路的冷凝器引导到所述至少一个气体可渗透膜。
5.根据权利要求1所述的暖通空调和制冷系统，其中所述清洗单元是机械清洗单元或热清洗单元中的一种。
6.根据权利要求5所述的暖通空调和制冷系统，其中所述机械清洗单元包括：
清洗槽；
清洗蒸气压缩循环的清洗蒸发器，其设置在所述清洗槽中；
清洗管线，其被配置成将所述清洗气体从所述膜传递到所述清洗槽；和
返回管线，其被配置成使制冷剂在所述清洗蒸发器处与清洗制冷剂流进行热能交换之后返回所述蒸发器。
7.根据权利要求6所述的暖通空调和制冷系统，其中所述清洗蒸气压缩循环还包括清洗压缩机、清洗冷凝器和清洗膨胀阀，所述清洗膨胀阀可操作地连接到所述清洗蒸发器并且被配置成使所述清洗制冷剂循环穿过其中。
8. 根据权利要求5所述的暖通空调和制冷系统，其中所述热清洗单元包括：
清洗冷凝器，其被配置成经由清洗管线从所述膜接收清洗气体；以及
清洗冷凝器线圈，其被配置成使清洗制冷剂流过其中；
其中所述制冷剂经由与流过所述清洗线圈的所述清洗制冷剂进行热交换而在所述清洗冷凝器处冷凝。
9.根据权利要求8所述的暖通空调和制冷系统，其中所述清洗制冷剂从所述冷凝器的冷凝器出口被引导到所述清洗冷凝器。
10.根据权利要求8所述的暖通空调和制冷系统，其还包括清洗返回管线，以在所述清洗制冷剂流过所述清洗冷凝器线圈之后将其引导到所述蒸发器。
11.根据权利要求1所述的暖通空调和制冷系统，其还包括排放管线，以将污染物从所述清洗单元排放到环境中。
12.一种操作暖通空调和制冷系统的方法，包括：
使制冷剂循环通过传热流体循环回路；
使包含污染物的清洗气体与所述流体循环回路中的清洗气体出口偏离；
跨可渗透膜转移所述污染物上，所述膜包括多个孔，所述多个孔的大小允许污染物穿过所述膜，同时限制所述制冷剂穿过所述膜，并且还限制气相阻蚀剂穿过所述膜；以及
将所述清洗气体从所述可渗透膜推动到清洗单元；
在所述清洗单元处将制冷剂与所述污染物分离；以及
经由返回管线将所述制冷剂引导到所述传热流体循环回路的蒸发器。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括经由所述清洗气体出口使所述清洗气体与所述传热流体循环回路的冷凝器偏离。
14. 根据权利要求12所述的方法，其中在所述清洗单元处将制冷剂与所述污染物分离包括：
使所述清洗气体从所述可渗透膜流到清洗槽；以及
使清洗制冷剂流过设置在所述清洗槽中的清洗蒸发器，所述清洗蒸发器是清洗蒸气压缩循环的元件；
在所述清洗气体与流过所述清洗蒸发器的所述清洗制冷剂之间交换热能，从而将所述制冷剂与污染物分离。
15.根据权利要求12所述的方法，其中在所述清洗单元处将制冷剂与所述污染物分离包括：
使所述清洗气体从所述可渗透膜流到清洗冷凝器；
推动清洗制冷剂穿过设置在所述清洗冷凝器中的清洗冷凝器线圈；以及
在所述清洗冷凝器处经由与所述清洗制冷剂进行热能交换使来自所述清洗气体的所述制冷剂冷凝，从而将所述制冷剂与所述污染物分离。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括从所述传热流体循环回路的冷凝器的冷凝器出口推动所述清洗制冷剂通过所述清洗冷凝器线圈。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括使所述清洗制冷剂从所述清洗冷凝器线圈流到所述传热流体循环回路的所述蒸发器。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述清洗单元处经由排放管线将污染物排放到环境中。
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