CN110709653A - 制冷系统 - Google Patents

制冷系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110709653A
CN110709653A CN201880034716.XA CN201880034716A CN110709653A CN 110709653 A CN110709653 A CN 110709653A CN 201880034716 A CN201880034716 A CN 201880034716A CN 110709653 A CN110709653 A CN 110709653A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
payload
dump
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880034716.XA
Other languages
English (en)
Inventor
T·达尔贝里
S·安德森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swep International AB
Original Assignee
Swep International AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Swep International AB filed Critical Swep International AB
Publication of CN110709653A publication Critical patent/CN110709653A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2513Expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0063Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0064Vaporizers, e.g. evaporators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

一种可逆制冷系统,包括:压缩机(C),其设置为用于压缩气态制冷剂;四通阀(FWV),其能够在加热有效载荷的加热状态和冷却有效载荷的冷却状态之间切换;有效载荷换热器(PLHE),其连接至需要加热或冷却的有效载荷;以及转储换热器(DHE)、两个单向阀(OWV1、OWV2)和两个可控膨胀阀(EXPV1、EXPV2);其中,两个单向阀(OWV1、OVW2)中的每一个均并联连接到相应的膨胀阀,所述四通阀在加热状态和冷却状态之间的切换控制加压的制冷剂到所述有效载荷换热器(PLHE)或所述转储换热器(DHE)的流动,并且接收加压的制冷剂流的换热器充当冷凝器、而另一个换热器充当蒸发器。当所述四通阀处于加热状态时,所述有效载荷换热器(PLHE)连接到抽气换热器,所述抽气换热器布置成在当所述转储换热器(DHE)充当冷凝器时已离开所述转储换热器(DHE)的液态高压制冷剂和已离开所述有效载荷换热器(PLHE)的低压气态制冷剂之间交换热量。所述有效载荷换热器设置为以并流模式在所述制冷剂和所述转储之间交换热量。

Description

制冷系统
技术领域
本发明涉及一种可逆制冷系统,该可逆制冷系统包括:压缩机,该压缩机设置为用于压缩气态制冷剂;四通阀,该四通阀能够在加热有效载荷的加热状态和冷却有效载荷的冷却状态之间切换;有效载荷换热器,该有效载荷换热器连接至需要加热或冷却的有效载荷;转储换热器、两个单向阀以及两个可控膨胀阀;其中,两个单向阀中的每一个均并联连接到相应的膨胀阀,其中,所述四通阀在加热状态和冷却状态之间的切换控制加压的制冷剂到所述有效载荷换热器或所述转储换热器的流动,并且其中,接收加压的制冷剂流动的换热器充当冷凝器、而另一个换热器充当蒸发器。
现有技术
在制冷领域,所谓的“抽气热交换(suction gas heat exchange)”是用于改善譬如制冷系统稳定性的方法。简而言之,通过在温暖的液体、来自冷凝器出口的高压制冷剂以及来自蒸发器出口的低温气态制冷剂之间进行热交换来实现抽气热交换。通过抽气热交换,低温气态制冷剂的温度将升高,而温暖的液体的温度将降低。这有两个积极的效果:首先,在温暖的液体通过随后的膨胀阀后闪急沸腾的问题将减少;其次,气态制冷剂中的液滴离开所述蒸发器的风险将降低。
抽气热交换是众所周知的。通常,抽气热交换是通过承载制冷剂的简单钎焊或焊接管道来实现的,理想地这些管道相互之间进行热交换。然而,考虑到制冷剂的体积,这种实现热交换的方式是昂贵的-如果制冷系统的不同部件之间的管道尽可能短,则总是有益的。通过将承载具有不同温度的流体的管道钎焊或焊接到一起进行抽气热交换需要比其它情况更长的管道-因此,所述管道的内部容积将增加,从而在制冷系统中需要更多的制冷剂。这不仅从经济角度来看是不利的,而且由于在几个辖区(jurisdiction)中制冷剂的数量是有限的,因而也是不利的。
另一种指向是提供单独的换热器用于抽气热交换。单独的换热器比简单地将不同的管道部分钎焊起来会更有效率,但是提供单独的换热器同样需要将蒸发器和冷凝器与抽气换热器管道连接,所述管道连接将增加制冷系统的制冷剂体积。
此外,制冷系统经常需要根据所需要/期望的负载在加热模式和冷却模式下运行。通常,加热模式和冷却模式之间的转换通过切换四通阀使得蒸发器变为冷凝器以及冷凝器变为蒸发器的方式来实现。
不幸的是,这意味着在所述冷凝器/蒸发器单元中的任意一者或两者的热交换将是并流式热交换,即在加热模式或冷却模式下用于交换热量的介质沿着相同大致方向行进的热交换。正如本领域技术人员所熟知的,并流热交换的效率逊于逆流热交换。在蒸发器中,热交换性能的降低可能会导致制冷剂蒸汽中的液滴离开换热器的风险增加。这样的液滴流失可能严重损坏压缩机,因此是非常不可取的。然而,用于改变介质的流动方向以与蒸发器中的制冷剂进行热交换的装置是昂贵的,而且增加了制冷系统的复杂性。
本发明的目的是解决或至少缓解上述问题和其它的问题。
发明内容
上述问题和其它的问题通过一个可逆制冷系统得以解决或至少得到缓解,所述可逆制冷系统包括:压缩机,该压缩机设置为用于压缩气态制冷剂;四通阀,该四通阀能够在加热有效载荷的加热状态和冷却有效载荷的冷却状态之间切换;有效载荷换热器,该有效载荷换热器连接至需要加热或冷却的有效载荷;转储换热器、两个单向阀以及两个可控膨胀阀;其中,两个单向阀中的每一个均并联连接到相应的膨胀阀,其中,所述四通阀在加热状态和冷却状态之间的切换控制加压的制冷剂到所述有效载荷换热器或所述转储换热器的流动,并且其中,接收加压的制冷剂流的换热器充当冷凝器、而另一个换热器充当蒸发器;其中,当四通阀处于加热状态时,所述转储换热器连接至抽气换热器,所述抽气换热器布置成在当有效载荷换热器充当冷凝器时已离开所述有效载荷换热器的液态高压制冷剂和已离开所述转储换热器的低压气态制冷剂之间交换热量,并且所述转储换热器设置为以并流模式在制冷剂和转储之间交换热量。
由于在制冷系统中提供了单向阀,因此当四通阀处于加热状态时,抽气换热器停用。通过布置两个抽气换热器,其中第二抽气换热器布置成使得当四通阀处于冷却状态时,使已经离开有效负载换热器的液态制冷剂和已经离开转储换热器的气态制冷剂之间交换热量,这使得在加热模式和冷却模式下都进行抽气热交换成为可能。
附图说明
下文将参考附图来描述本发明,其中:
图1a是根据一种实施方式的换热器的平面图;
图1b是图1a所示换热器沿直线A-A截取获得的剖视图;
图1c是图1a所示换热器沿直线B-B截取获得的剖视图;
图2是图1所述换热器的分解透视图;
图3是根据另一种实施方式的换热器的分解立体图;
图4是根据另一种实施方式的换热器的分解立体图;
图5是根据另一种实施方式的换热器的分解立体图;
图6是处于加热模式的可逆制冷系统的一种实施方式的示意图;
图7是处于冷却模式的图6所示可逆制冷系统的示意图;
图7b是可逆制冷系统的另一种实施方式的示意图;
图8是“多回路”换热器中包括的四个换热器板的示意图;
图9是根据优选实施方式的换热器板的示意性立体图;以及
图10是包括图9所示换热器板的换热器的分解立体图。
具体实施方式
图1a-图2显示出钎焊的换热器100,其具有第二换热部,所述第二换热部可用作集成的抽气换热器部分。换热器100由片状金属板110a-110g制成,片状金属板110a-110g堆叠在一起以形成换热器100,并具有包括凸脊R和凹槽G的压制图案,以适于让金属板彼此保持一定的距离,为用于换热的介质形成板间流通通道。大孔端部开口O2和O3设置在每个换热器板的拐角附近,而大孔开口O1和O4布置在中央并靠近每个换热器板的短边。围绕端部开口O1至O4的区域设置在不同的高度上,从而实现端部开口与板间流动通道之间的选择性连通。在换热器100中,围绕端部开口的区域布置成使得大孔开口O1和O2通过一些板间隙实现彼此的流体连通,而开口O3和O4通过相邻板的间隙实现彼此的流体连通。
换热器板110a-110g还具有分隔表面DW,该分隔表面DW从每个换热器板的一条长边延伸到另一条长边。
换热器板堆(stack of heat exchanger)中位于端部的换热器板110h不具有端部开口。这是为了给端部开口提供密封,以使得在板堆一端引入的流体不会立即从板堆另一侧逸出至板堆外,而是被迫进入连接处(connection)(未显示)或进入板间流动通道。在其它所有方面,换热器板110h都与换热器板110a-110g相同。
特别参见图2,示出多个换热器板210a-210h。除了换热器板210h之外,每个换热器板都设有端部开口O1、O2、O3、O4,SO1和SO2。如上所述,这些端部开口由设置在不同高度的区域所围绕,从而在端部开口与形成在相邻换热器板间的板间流动通道之间提供选择性连通。此外,每个换热器板围绕由裙部(skirt)S,裙部S沿着大体上垂直于换热器板的平面延伸,并且适于接触相邻换热器板的裙部,以沿着换热器周边提供密封。
为了密封供流体在大孔端部开口O4和O3之间流动的板间流动通道,在换热器板的长边之间提供分隔表面DW。所述分隔表面DW包括设置在各个板的不同高度上的细长平面;并且当相邻板的表面相互接触时,所述通道被密封,而如果相邻板的表面没有相互接触,则所述通道是开放的。在当前情况下,分隔表面DW设置成具有与围绕大孔端部开口O1和O2的区域相同的高度,这意味着对于流体连通地连接大孔端部开口O1和O2的板间流动通道,所述分隔表面将是开放的;而对于流体连通大孔端部开口O3和O4的流动通道,所述分隔表面将阻塞在板间空隙中的流体。
由于分隔表面DW将阻止流体在与大孔端部开口O3和O4连通的板间空隙中流动,因此在分隔表面DW的任一侧上将存在单独的板间通道。在分隔表面DW的不与大孔开口O3和O4连通的一侧上的板间流动通道与两个小孔端部开口SO1和SO2连通。应当注意的是,分隔表面DW不阻塞与大孔端部开口O1和O2连通的板间流动通道。因此,在与小孔端部口开口SO1和SO2连通的板间流动通道中流动的介质将和在与大孔开口O1和O2连通的流动通道中流动的介质交换热量,就像在与大孔端部开口O3和O4连通的板间流动通道中流动的介质一样。
在图2所示的实施方式中,分隔表面DW沿直线从换热器板110a-h的一条长边、从大孔端部开口O1和O4之间穿过延伸至另一条相对的长边。小孔开口SO1和SO2位于大孔端部开口O1的两侧。应该注意,大孔端部开口O1的布置成使得在与小孔端部开口SO1和SO2连通的板间流动通道中流动的介质可以通过大孔端部开口O1的两侧。这种布置的优点在于,端部开口O1沿着其圆周将具有均匀的温度。
在图3所示的实施方式中,分隔表面并不沿直线延伸,而是远离端部开口O1稍微弯曲,该端部开口O1位于换热器拐角附近的。这提供了从小孔开口SO1到小孔开口SO2的更均匀的流动面积。
在图4所示的实施方式中,分隔部分围绕端部开口O1以半圆形的方式延伸。该实施方式的有益之处在于,大孔端部口开口O1-O4可以邻近换热器的拐角放置,从而提供较大的换热面积。该实施方式的另一个有益之处在于,位于分隔表面DW的不与大孔开口O3和O4连通的一侧的板间流动通道的流动区域将在小孔开口SO1和小孔开口SO2之间始终具有均匀的横截面。请注意,图4的分隔表面不在换热器板的相对侧之间延伸,而是在换热器板的相邻侧之间延伸。
图5显示的实施方式类似于图2所述实施方式。就像前面显示的实施方式一样,分隔表面DW从换热器的一条长边、通过大孔端部开口O1和O4之间的区域沿直线延伸到另一条长边。小孔开口SO1和SO2位于大孔端部开口O1的两侧。然而,大孔端部开口O1的位置和布置使得大孔端部开口O1和换热器的短边之间没有流体可以通过。这是有益的,由于避免了在端部开口O1和换热器的短边之间的“死区”,使得在小孔开口SO1和SO2之间流动的流体与即将穿过大孔开口O1离开换热器的流体之间的热交换得到改善。
图6和图7分别示出以加热模式和冷却模式运行的冷却系统的优选实施方式,所述冷却系统可以使用根据任一上述换热器实施方式中的换热器。
根据第一实施方式的冷却系统包括压缩机C、四通阀FWV、与需要加热或冷却的盐水系统连接的有效载荷换热器PLHE、第一可控膨胀阀EXPV1、第一单向阀OWV1、连接到热源并可以将不希望获得的高温或低温排放给该热源的转储换热器(dump heat exchanger)DHE、第二膨胀阀EXPV2和第二单向阀OWV2。有效载荷换热器PLHE和转储换热器DHE分别设置有如上所述的四个大孔开口O1-O4和两个小孔开口SO1和SO2,其中每个换热器的大孔开口O1和O2彼此连通,每个换热器的大孔开口O3和O4彼此连通,并且其中每个换热器的小孔开口SO1和SO2彼此连通。从大孔开口O1流到大孔开口O2的流体将与在大孔开口O3和O4之间流动的流体以及在小孔开口SO1和SO2之间流动的流体进行热交换。但是,从大孔开口O3流到大孔开口O4的流体与从小孔开口SO1流到小孔开口SO2的流体之间将不会进行热交换。
在如图6所示的加热模式下,压缩机C将高压气态制冷剂输送到四通阀FWV。在该加热模式下,四通阀受到控制以将高压气态制冷剂输送到有效载荷换热器PLHE的大孔开口O1。高压气态制冷剂然后将穿过有效载荷换热器PLHE并从大孔开口O2处排出。在高压气态制冷剂穿过有效负载换热器PLHE时,其将与连接到需要加热并从大孔开口O4流到大孔开口O3(也就是说,与从大孔开口O1流到大孔开口O2的制冷剂相比进行逆向流动)的有效载荷的盐水溶液进行热交换。在高压气态制冷剂与盐水溶液进行热交换的同时,高压气态制冷剂将冷凝,并且当高压气态制冷剂穿过大孔开口O2离开有效负载换热器PLHE时,它将被完全冷凝,即变为液态。
在加热模式下,第一膨胀阀EXPV1完全关闭,离开有效负载换热器的液态制冷剂流将通过第一单向阀OWV1,该第一单向阀OOWV1允许制冷剂沿上述方向流动,同时阻塞制冷剂沿相反方向的流动(稍后将结合冷却模式的描述来加以解释)。
在通过第一单向阀OWV1之后,液态制冷剂(仍然比较热)将进入转储换热器DHE的小孔开口SO2,并从小孔开口SO1离开该换热器。在通过小孔开口SO2和SO1期间,由于该液态制冷剂与即将离开转储换热器DHE的、主要是气态的低温制冷剂进行热交换,所述液态制冷剂的温度将显著下降。
在穿过小孔开口SO1离开转储换热器DHE之后,液态制冷剂将通过第二膨胀阀EXPV2,在此处制冷剂的压力将下降,引起一部分制冷剂的闪急沸腾(flash boiling),从而导致温度立即降低。从第二膨胀阀出来的制冷剂将通过与第二单向阀OWV2相连的支管,该支管连接在制冷剂回路的高压侧和低压侧之间,并由于所述高压侧和低压侧之间的压力差而对于制冷剂流关闭。在通过该支管之后,低温低压半液态的制冷剂将进入大孔开口O2,并在与连接到可从中收集低温热量的热源的盐水溶液进行热交换的情况下通过转储换热器DHE,所述热源譬如可以为室外空气收集器、太阳能收集器或在地面上钻的孔。由于与从大孔开口O4流到大孔开口O3的盐水溶液进行热交换,主要为液态的制冷剂将蒸发。盐水溶液和制冷剂之间的热交换将在并流(co-current)条件下进行,众所周知,并流热交换的热交换性能要逊于逆流热交换的热交换性能。
就在制冷剂穿过大孔开口O1离开转储换热器DHE之前,所述制冷剂(现已几乎完全气化)将与穿过小孔开口SO2进入转储换热器并从小孔开口SO1离开所述转储换热器的、相对较热的液态制冷剂进行热交换。因此,即将穿过开口O1离开转储换热器DHE的制冷剂的温度将升高,从而确保所有这些制冷剂完全气化。
本领域技术人员熟知,并流热交换的性能逊于逆流热交换。然而,由于在进入小孔开口SO2的相对较热的液态盐水与即将离开转储换热器DHE的主要为气态的制冷剂之间提供了热交换(即所谓的“抽气热交换(suction gas heat exchange)”),因此无需在盐水-制冷剂热交换过程中使制冷剂完全蒸发。取而代之的是,当所述制冷剂将要与热的液态制冷剂进行抽气热交换时,所述制冷剂可以仅仅处于半蒸发状态,因为剩余的液相制冷剂将在该热交换过程中蒸发。众所周知,液体-液体间的热交换效率比气体-液体间的热交换效率要高得多。因此,这会使得由于并流热交换模式所导致的有些低效的热交换得到补偿。
气态制冷剂将从转储换热器的开口O1进入四通阀FWV,该四通阀FWV受到控制以将气态制冷剂流引导至压缩机,制冷剂在该压缩机中再次被压缩。
图7显示处于冷却模式的冷却系统。为了将模式从加热模式切换到冷却模式,需要控制四通阀FWV,以使压缩机将压缩的气态制冷剂提供给转储换热器DHE的开口O1。膨胀阀EXPV2将完全关闭,单向阀OWV2将打开,单向阀OWV1将关闭,膨胀阀EXPV1将打开,以控制制冷剂通过膨胀阀EXPV1前后的压力。
因此,在冷却模式下,转储换热器将充当并流冷凝器,并且其“抽气换热器(suction gas heat exchanger)”将不进行任何热交换,而有效负载换热器PLHE将发挥并流冷凝器的作用。然而,由于在高温液态制冷剂和即将离开有效负载换热器PLHE的半气化制冷剂之间提供了抽气热交换,并流热交换的效率可以保持在可接受的水平。
值得留意的是,抽气换热器的部件与图6和图7所述的转储换热器DHE以及有效负载换热器PLHE集成在一起。然而,在其它的实施方式中,所述抽气换热器可以是与转储换热器和/或有效载荷换热器分开的。
在图7b中,显示了可逆制冷系统的第二种实施方式。该系统总体上类似于图6和图7所示的系统,但不同之处在于,转储换热器DHE不具有抽气热交换功能。而且,根据这种实施方式的转储换热器是外部空气/制冷剂换热器。这种换热器经常用于不能转储(dump)热量于例如在盐水溶液中的场合。通常,空气/制冷剂换热器以逆流模式工作,这意味着按照有效载荷换热器(PLHE)和转储换热器DHE两者公开的方式,将空气/制冷剂换热器连接到抽气换热器中会带来益处。
图7b显示处于加热模式的可逆制冷系统,即有效载荷换热器充当冷凝器。气态制冷剂在压缩机C中压缩并输送至大孔开口O1,气态制冷剂将从大孔开口O1穿过有效载荷换热器PLHE,并与需要加热的介质(即有效载荷)进行热交换。所述热交换将以逆流模式进行。现在为液态的制冷剂此后将通过单向阀OWV1,然后又通过膨胀阀EXPV2,在膨胀阀EXPV2处制冷剂的压力将降低,这导致沸腾温度相应降低。沸腾温度的降低将使制冷剂能够通过与外部空气进行热交换而在转储换热器DHE中得以气化,所述外部空气在本实施方式中将充当热量转储(heat dump)。蒸发的(即气态)制冷剂此后将被输送至压缩机C,压缩机C将再次压缩制冷剂。应当注意,在该模式下(即当四通阀FVW处于加热状态时),在小孔开口SO1和SO2之间将没有制冷剂或仅有少量制冷剂流动。因此,在换热器的这个部分中将不进行热交换。
就像图6和图7所示的实施方式一样,图7b所述的可逆制冷系统也可以按照反向模式运行。在这种模式下,压缩的制冷剂被引导至转储换热器DHE。就像在图6和图7所示的实施方式一样,这是通过切换四通阀FWV来实现的。在转储换热器中,高压气态制冷剂将与外部空气交换热量,因而制冷剂将凝结。冷凝的制冷剂将离开转储换热器并通过单向阀OWV1(所述单向阀允许沿这个方向的流动)。然后,制冷剂将被转移到有效负载换热器PLHE的小孔开口SO2,并与冷的气态制冷剂进行热交换,穿过有效负载换热器PLHE,与即将离开有效负载换热器PLHE的低温气态制冷剂进行热交换。
在另一个实施方式中,在图8示意性示出的所谓的“多回路”换热器中提供了至少一个集成的抽气换热器。多回路换热器是可供三种不同介质进行热交换的、具有多个入口端部开口和出口端部开口(即六个端口开口)的换热器。
在图8中,显示出具有集成的抽气热交换可能性的多回路换热器200中的板和端口布置的示例性实施方式。在所示的实施方式中,四个板201、202、203、204的每个都设有六个大孔端部开口210a-210f,以及包括凸脊R和凹槽G的压制图案,以适于当这些板彼此层叠在一起时,它们的凹槽G彼此保持一定的距离,从而在换热器板210a-210f之间形成用于供介质交换热量的板间流动通道。端部开口210a-210f具有不同的高度,从而获得端部开口与板间流动通道之间的选择性流体连通。
在目前的情况下,端部开口210a和210b布置在相同的高度,这意味着它们将与板201和202之间的板间空隙连通。端部开口210c和210d与板202和203之间的板间空隙连通,端部开口210e和210f与板203和204之间的板间空隙连通。
此外,分隔表面DW设置为使得板202和203之间的板间流动通道被封闭,从而形成与小孔端部开口SO1-SO4连通的第一热交换部和第二热交换部,其中,小孔端部开口SO1和SO2与最靠近端部开口210b的热交换部连通,且小孔端部开口SO3和SO4与最接近端部开口210f的热交换部连通。
通常,多回路换热器用于加热和/或冷却要求在较宽范围内变化的情况。在典型的设置中,每隔一个板间流动通道(所述通道与端部开口210c和210d连通)布置成用于盐水溶液的流动,其相邻的板间流动通道之一布置成用于第一制冷剂的流动,而其相邻的板间流动通道中另一者布置用于第二制冷剂的流动。第一制冷剂和第二制冷剂连接到单独的制冷系统,每个制冷系统都拥有自己的压缩机和膨胀阀。当需要大功率冷却或加热时,两个压缩机都运转,而当冷却或加热需求较低时,只有一个压缩机运转。
多回路换热器可以以与以上公开的参考图6和图7的方式基本相同的方式来使用,但是,所述多回路换热器具有两个压缩机C、两个膨胀阀EXPV1、两个膨胀阀EXPV2、两个四通阀FWV、两个单向阀OWV1和两个单向阀OWV2。
在图9中,显示了换热器板300的另一实施方式。根据这种实施方式的换热器板300包括四个端部开口O1-O4,它们以与图2所示板的端部开口O1至O4相同的方式彼此流体连通。但是,与图1的换热器板不同的是,端部开口O1至O4靠近换热器板300的拐角设置。此外,小孔端部开口SO1和SO2布置为彼此靠近,并且它们以与图2所示换热器板210a,210b的小孔端部开口同样的方式彼此连通。此外,在换热器板300上设有分隔表面DS,分隔表面300在换热器板300的两个相邻侧边之间延伸;在换热器板具有细长形状的情况下,分隔表面DS将在换热器板300的一条长边和一条短边之间延伸,因而部分地环绕端部开口O1-O4。与图4所示的换热器板不同的是,图9所示实施方式的分隔表面DS不是完全圆形的。准确地说,分隔表面DS的端部是笔直的,这意味着它们将以垂直方式或接近于垂直的方式连接到换热器的侧面。
在图10中,显示了包括图9所述换热器板的换热器的分解图。它具有与以上所述参考图1-图2相同的功能。然而,图9和图10所述的换热器板实施方式具有在小孔端部开口SO1和SO2之间的长度上提供相等流通面积的优点。

Claims (3)

1.一种可逆制冷系统,该可逆制冷系统包括:压缩机(C),该压缩机(C)设置为用于压缩气态制冷剂;四通阀(FWV),该四通阀(FWV)能够在加热有效载荷的加热状态和冷却有效载荷的冷却状态之间切换;有效载荷换热器(PLHE),该有效载荷换热器(PLHE)连接至需要加热或冷却的有效载荷;转储换热器(DHE)、两个单向阀(OWV1、OWV2)和两个可控膨胀阀(EXPV1、EXPV2),其中两个单向阀(OWV1、OVW2)中的每一个均并联连接到相应的膨胀阀,其中所述四通阀在所述加热状态和所述冷却状态之间的切换控制加压的制冷剂到所述有效载荷换热器(PLHE)或所述转储换热器(DHE)的流动,并且其中接收加压的制冷剂流的换热器充当冷凝器、而另一个换热器充当蒸发器,其特征在于,当所述四通阀处于所述加热状态时,所述转储换热器(DHE)连接到抽气换热器,所述抽气换热器布置成在当所述有效载荷换热器(PLHE)充当冷凝器时已离开所述有效载荷换热器(PLHE)的液态高压制冷剂和已离开所述转储换热器(DHE)的低压气态制冷剂之间交换热量,并且所述转储换热器(DHE)设置为以并流模式在所述制冷剂和所述转储之间交换热量。
2.根据权利要求1所述的可逆制冷系统,其中,当所述四通阀(FWV)处于所述加热状态时,所述有效载荷换热器(PLHE)的抽气换热器停用。
3.根据权利要求1或2所述的可逆制冷系统,其中,第二抽气换热器布置成当所述四通阀(FWV)处于所述冷却状态时,使已经离开所述有效载荷换热器(PLHE)的液态制冷剂和已经离开所述转储换热器(DHE)的气态制冷剂之间交换热量。
CN201880034716.XA 2017-05-22 2018-05-22 制冷系统 Pending CN110709653A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1750634A SE542346C2 (en) 2017-05-22 2017-05-22 Reversible refrigeration system
SE1750634-6 2017-05-22
PCT/EP2018/063326 WO2018215425A1 (en) 2017-05-22 2018-05-22 Refrigeration system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110709653A true CN110709653A (zh) 2020-01-17

Family

ID=62455447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880034716.XA Pending CN110709653A (zh) 2017-05-22 2018-05-22 制冷系统

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11480367B2 (zh)
EP (1) EP3631322A1 (zh)
JP (1) JP7022445B2 (zh)
KR (2) KR102639580B1 (zh)
CN (1) CN110709653A (zh)
SE (1) SE542346C2 (zh)
WO (1) WO2018215425A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114930097A (zh) * 2020-01-30 2022-08-19 舒瑞普国际股份公司 制冷系统和用于控制这种制冷系统的方法
CN114945781A (zh) * 2020-01-30 2022-08-26 舒瑞普国际股份公司 制冷系统和方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE545607C2 (en) * 2020-01-30 2023-11-07 Swep Int Ab A heat exchanger and refrigeration system and method
SE2050097A1 (en) * 2020-01-30 2021-07-31 Swep Int Ab A plate heat exchanger
SE545748C2 (en) * 2020-01-30 2023-12-27 Swep Int Ab A heat exchanger and refrigeration system and method
EP3872434B1 (en) * 2020-02-28 2023-08-23 Valeo Autosystemy SP. Z.O.O. A plate assembly
US11918954B2 (en) * 2020-12-30 2024-03-05 Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. Systems and methods for single header glycol distribution for multiplexed heat exchangers

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10245257A1 (de) * 2002-09-27 2004-04-08 Daimlerchrysler Ag Wärmemanagementvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
WO2009062739A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 Swep International Ab Suction gas heat exchanger
CN101713595A (zh) * 2008-10-07 2010-05-26 斯堪尼亚商用车有限公司 包含组合式冷凝器和蒸发器的系统以及装置
JP5025783B2 (ja) * 2010-11-25 2012-09-12 株式会社日阪製作所 蒸発器、及び該蒸発器を備えた冷凍システム

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5936785B2 (ja) 1977-04-20 1984-09-05 株式会社日立製作所 スキヤンイン方式
US4173865A (en) * 1978-04-25 1979-11-13 General Electric Company Auxiliary coil arrangement
JPS61235651A (ja) * 1985-04-11 1986-10-20 松下電器産業株式会社 太陽熱利用集熱装置
JPH0794930B2 (ja) * 1986-10-03 1995-10-11 株式会社東芝 空気調和機
US4720981A (en) * 1986-12-23 1988-01-26 American Standard Inc. Cooling of air conditioning control electronics
JPH0198860A (ja) * 1987-10-12 1989-04-17 Matsushita Refrig Co Ltd ヒートポンプ式空気調和機
US4962648A (en) * 1988-02-15 1990-10-16 Sanyo Electric Co., Ltd. Refrigeration apparatus
JPH08233385A (ja) 1995-02-24 1996-09-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヒートポンプ式空気調和機
JPH08294209A (ja) 1995-04-20 1996-11-05 Nissin Electric Co Ltd ガス絶縁開閉装置
JPH09318178A (ja) 1996-05-28 1997-12-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気調和機
JP2000180026A (ja) * 1998-12-15 2000-06-30 Hoshizaki Electric Co Ltd 冷蔵庫の冷凍装置
JP4573265B2 (ja) * 2004-09-27 2010-11-04 富士通エフ・アイ・ピー株式会社 採点システム、採点本部システム、および採点本部方法
JP3982545B2 (ja) 2005-09-22 2007-09-26 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
US20080209930A1 (en) 2005-12-16 2008-09-04 Taras Michael F Heat Pump with Pulse Width Modulation Control
JP2008008523A (ja) * 2006-06-28 2008-01-17 Hitachi Appliances Inc 冷凍サイクル及び温水器
US20080173034A1 (en) 2007-01-19 2008-07-24 Hallowell International, Llc Heat pump apparatus and method
JP5120056B2 (ja) 2008-05-02 2013-01-16 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
US8037709B2 (en) * 2008-10-16 2011-10-18 Garrett Strunk Heat pump with pressure reducer
US10378799B2 (en) 2013-02-14 2019-08-13 Swep International Ab Port opening with supercooling
US10168069B2 (en) 2014-11-04 2019-01-01 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning apparatus
US9822996B2 (en) 2014-12-01 2017-11-21 David Deng Additive heat unit for HVAC heat pump system
WO2016166845A1 (ja) 2015-04-15 2016-10-20 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
CN106288466A (zh) 2015-06-11 2017-01-04 深圳市立冰节能科技有限公司 一种热泵系统
EP3338035A1 (en) 2015-08-19 2018-06-27 Carrier Corporation Reversible liquid suction gas heat exchanger
CN204943957U (zh) 2015-08-26 2016-01-06 南京天加空调设备有限公司 一种喷气增焓风冷冷(热)水机组
US10907845B2 (en) * 2016-04-13 2021-02-02 Trane International Inc. Multi-functional heat pump apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10245257A1 (de) * 2002-09-27 2004-04-08 Daimlerchrysler Ag Wärmemanagementvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
WO2009062739A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 Swep International Ab Suction gas heat exchanger
CN101713595A (zh) * 2008-10-07 2010-05-26 斯堪尼亚商用车有限公司 包含组合式冷凝器和蒸发器的系统以及装置
JP5025783B2 (ja) * 2010-11-25 2012-09-12 株式会社日阪製作所 蒸発器、及び該蒸発器を備えた冷凍システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114930097A (zh) * 2020-01-30 2022-08-19 舒瑞普国际股份公司 制冷系统和用于控制这种制冷系统的方法
CN114945781A (zh) * 2020-01-30 2022-08-26 舒瑞普国际股份公司 制冷系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7022445B2 (ja) 2022-02-18
SE542346C2 (en) 2020-04-14
KR102479469B1 (ko) 2022-12-21
JP2020521100A (ja) 2020-07-16
SE1750634A1 (en) 2018-11-23
KR102639580B1 (ko) 2024-02-23
WO2018215425A1 (en) 2018-11-29
KR20200010357A (ko) 2020-01-30
US11480367B2 (en) 2022-10-25
EP3631322A1 (en) 2020-04-08
US20200173695A1 (en) 2020-06-04
KR20230003600A (ko) 2023-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110720021B (zh) 具有集成式抽气换热器的换热器
CN110709653A (zh) 制冷系统
US10139141B2 (en) Combined condensor and evaporator
CN114930097A (zh) 制冷系统和用于控制这种制冷系统的方法
KR20220133907A (ko) 판형 열교환기
KR20220133906A (ko) 열교환기 및 냉각 시스템 및 방법
KR20220134758A (ko) 냉각 시스템 및 방법
US20230079230A1 (en) Refrigeration system
SE2050399A1 (en) A reversible refrigeration system
CN114945788A (zh) 热交换器、制冷系统和方法
SE2251227A1 (en) A reversible refrigeration system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination