CN1147297A - 冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种致冷系统，包括：过给液态致冷剂的蒸发器(10)，该蒸发器排出气态和液态致冷的混合物；用于压缩从蒸发器排出气态致冷剂的压缩机(1)；冷凝器(5)，从压缩机接受压缩的气态致冷剂以将之转换成液态致冷剂；接受器(6、7)，接受来自冷凝器的液态致冷剂并将之供给到蒸发器；其特征在于还包括：分离器(12)，接受从蒸发器(10)排出的致冷剂，将用于压缩机的气态致冷剂从用于再循环的液态致冷剂中分离出来；供给器(11)，用于贮存加压的液态致冷剂，并过给蒸发器；排放器(13)，利用来自接受器(6、7)的液态致冷剂作为加压介质，用于供给从分离器向供给器的再循环的液态致冷剂。

Description

冷却系统
本发明涉及一种过给型(over-feed)致冷系统，特别涉及低温应用的氨致冷系统。
特别是本发明涉及下述构成的致冷系统，该致冷系统包括：一蒸发器，向该蒸发器过给液态致冷剂，并从中排出气态致冷剂和液态致冷剂的混合物；一压缩机，用于压缩从蒸发器排出的气态致冷剂，一冷凝器，用于接受从压缩机流出的加压的气态致冷剂以得之转换成液态致冷剂；以及一接受器，接受来自冷凝器的液态致冷剂并将之供给到蒸发器。
工业致冷系统，特别是低温如低于-37℃、大容器例如大于25TR的系统往往是过给型致冷系统。为了使致冷系统中的蒸发器效率最大，其整个内表面都要被液态致冷剂覆盖，即湿润。为了湿润其整个内表面，必须使3倍，最好是4倍于被蒸发的液态致冷剂的过量液态致冷剂被供给到蒸发器中。此外，被供给蒸发器中的致冷剂液体应和蒸发器温度一致。
在典型的致冷系统中，液态致冷剂在大的容器中被闪蒸至蒸发温度。在降至蒸发温度之后，致冷剂液体由几种装置中的之一压入蒸发器。在容器远离蒸发器时常使用机械泵。将容器置于蒸发器附近位于其上，使重力头推压冷的液态致冷剂并将之压入蒸发器。
上述两种使致冷剂穿过蒸发器的方法需要大的贮存容器以便为机械泵设置一压力头或一重力头。此外，在上述每一种设计中，使蒸发器和/或水平管内流过两相流体的管内都存在垂直提升。在流过两相流体的管内的压降比仅流过干性气体的管内的压降要大的多。过高的压降将导致较高的工作成本并需要较大压缩机、管线及容器，提高系统的初始成本。这些类型的系统所要求的大容器也需要系统内充入大量的致冷剂。
本发明的主要目的在于提供一种用于使液态冷却剂穿过蒸发器的装置，从而不需在蒸发器的进给侧直接设置较大的致冷剂容器。
另外，本发明的另一目的在于略去作为驱动致冷剂装置的机械泵或重力头。
本发明的再一个目的在于提供一种连续驱动液态致冷剂穿过蒸发器的装置。
本发明的再一个目的在于得到从蒸发器反馈到压缩机的干性抽吸供给。
本发明的上述目的及其它目的可以由包括下述装置的致冷系统实现，即，包括：
-分离器(12)，接受从蒸发器(10)出的致冷剂，将用于压缩机的气态致冷剂从用于再循环的液态致冷剂中分离出来；
-供给器(11)，用于贮存加压的液态致冷剂，并过给蒸发器；
-排放器(13)，利用来自接受器(6、7)的液态致冷剂作为加压介质，用于供给从分离器向供给器的再循环的液态致冷剂。
最好，由一管连接接受器到供给器，以补充供给液态致冷剂。
所以，根据本发明的致冷系统不使用机械泵或重力头或间歇式气泵。还有，该发明分离出来自蒸发器的液态致冷剂，仅将干性气体反馈到压缩机，故可减少压降。再有，通过控制供给器的压力来控制流入蒸发器的液压致冷剂的流速。还有，液态致冷剂的从供给器到蒸发器的流速可以通过控制从接受器到再循环器的流速来调节，上述的再循环器包括供给器、分离器及排液器。
本发明的实施例将参照附图说明如下。
图1是一典型的使用本发明的致冷系统的简图。
图2是根据本发明的再循环器的剖面图。
图3是图2中再循环器的平面图。
图1中简示的致冷系统包括一循环压缩机，该压缩机1从压缩机保护容器2抽吸致冷气体，并将压缩的气体排放到中间冷却器3，在此处气体在被高一级压缩机4压缩之前被冷却。由压缩机4压缩的气体被排放到蒸发冷凝器5并被散热。致冷气体从而被转换成液体，该液体流入调节接受器6。该调节接受器可提供用于冷却润滑油的液体。
液态致冷剂也从调节接受器通过控制压力接受器7和压缩机保护容器2中的次级冷却螺旋管8供给本发明的再循环器9。在再循环器9中，液态致冷剂在供给到蒸发器9之前闪蒸到蒸发温度并被加压。
在上述的致冷系统中，压缩机1、4、冷凝器5、接受器6、7、中间冷却器3、压缩机保护容器2以及蒸发器10都是现有冷却系统中的已知装置。
再循环器9包括三部分，即，供给器11、分离器12、以及排放器13。在本优选实施例中，供给器11和分离器12整体地设于一圆柱形箱体14中，但二者是相互分离的部分。供给器11表示高压部分，分离器12表示低压部分。
整体的再循环器9包括一圆柱形箱体14，该箱体的作用是作为一加压的致冷剂贮存装置以便仅使液态致冷剂连续地向蒸发器10过供给。整体的再循环器9还包括一位于箱体14中的锥形的分离器12。
锥形分离器12的底部包括一和排放器13呈液体连通的输出口13。一致冷剂输出管线16将箱体14的底部和蒸发器10相连。来自蒸发器10的气态致冷剂和液态致冷剂的混合物通过管线17切向地排放锥形分离器12的顶部。这便对上述混合物施加了一离心作用。结果，在液态致冷剂流向锥形分离器的底部或锥顶时较重的液态致冷剂与气态致冷剂相分离并进入排放器13。干性气体致冷剂通过顶部输出口被抽吸并通过压缩机保护容器2再循环到压缩机1。
控制系统包括一水平检测器18，即一电容探头，和一控制阀19，即一独特的球阀，该阀位于连接接受器7和供给器11的管线20中，该控制系统将液体致冷剂的水平面保持于预定的上下水平限之间。
该系统按如下方式工作。
液态致冷剂从冷凝器5落到调节接受器6中，其中一部分被保持以用于冷却压缩机中的润滑油。从调节接受器6流出的致冷液体供给到控制压力接受器7并贮存于该接受器7中直到再循环器9中的电容探头发出信号。然后，液态致冷剂流过压缩机保护容器2中的螺旋管8，并被次级冷却以使之经过独特的球阀19之前致冷气体的形成为最小，然后进入供给器11。该球阀19最好是其调整开口量和再循环器9中的供给器11中的液体深度成反比。
和满足致冷机基本负荷的致冷剂量相同体积的液态致冷剂从接受器供给到排放器13。在液体流经排放器13时，它形成了一低压区并抽吸位于分离器12底部的液态致冷剂。来自分离器12的基本负荷所需的液体和内蒸的气体一起流入贮存部11，并在此产生一过压。该过压将液压致冷剂推入蒸发器10，并在蒸发器10中获得取热量以致沸腾，从而形成气体。确保蒸发器的整个内表面被液体覆盖的，供入蒸发器10中的过量液态致冷剂和气态致冷剂一起流入漏斗状的分离器12、气态致冷剂在分离器12中被从液态致冷剂中分离出来并通过压缩机保护容器12回馈到压缩机1中。
上述描述的致冷系统以一种新的方式循环和再循环致冷剂通过蒸发器，而致冷剂中不包括气态致冷剂或内蒸气体。
此外，该系统不使用重力头或机械泵，但是可以将全部液态致冷剂从再循环到压缩机中的气态致冷剂中分离。
本发明的系统还得到了最小的压降，使得供给到蒸发器中的过量液态致冷剂可以调整，并减少了这种典型致冷系统中的致冷剂量。这种减小缘于加压供给器和液态致冷剂水平面的控制。
通过将旋风式分离器12封闭于供给器11的的压力箱体中，就不必使分离器的强度足够高以通过不同的压力容器标准。此外，整个再循环器9可被安装于致冷机中，这样在运输之前即可完成管线连接。当然，根据本发明的系统的尺寸可以很小，这样即不会增加致冷机的外形尺寸。还有，该系统不必置于高于蒸发器的位置即可使足够量的液态致冷剂循环。
须注意的是，排出器的加压流体即来自接受器7的液态致冷剂处于高于其处于输出压力时的沸点的高温。所以，液体一经过喷嘴的最小直径即会闪蒸到多倍于其液态时体积的气体体积。如果喷嘴制造成适当尺寸的光收缩后扩大的喷嘴，则这样的闪蒸气体即产生了这样的机会，即可以用来加速气态和液态致冷剂达到一个更高的、保持供给器内更高压力的速度。
这种致冷系统适用于工业致冷系统，特别是利用氨作为致冷剂的用于低温的系统。
不难理解，在不脱离本发明权利要求的范围内，本发明还可以有各种变化、改进。所以，上述带附图的实施例仅用于解释本发明而非是对本发明的限定。

Claims (10)

1.一种致冷系统，包括：
-过给液态致冷剂的蒸发器(10)，该蒸发器排出气态和液态致冷剂的混合物；
-用于压缩从蒸发器排出气态致冷剂的压缩机(1)；
-冷凝器(5)，从压缩机接受压缩的气态致冷剂以将之转换成液态致冷剂；
-接受器(6、7)，接受来自冷凝器的液态致冷剂并将之供给到蒸发器；其特征在于还包括：
-分离器(12)，接受从蒸发器(10)排出的致冷剂，将用于压缩机的气态致冷剂从用于再循环的液态致冷剂中分离出来；
-供给器(11)，用于贮存加压的液态致冷剂，并过给蒸发器；
-排放器(13)，利用来自接受器(6、7)的液态致冷剂作为加压介质，用于供给从分离器向供给器的再循环的液态致冷剂。
2.如权利要求1所述的致冷系统，其特征在于：管(20)将接受器(6、7)连接到供给器(11)的进口，以供给补充液态致冷剂。
3.如权利要求1所述的致冷系统，其特征在于：接受器(6、7)连续地供给作为加压介质的液态致冷剂到排放器(13)。
4.如权利要求1所述的致冷系统，其特征在于：供给器(11)具有用于气态致冷剂的输出口，该输出口连接于分离器(12)的输出口。
5.如权利要求4所述的致冷系统，其特征在于：位于供给器(11)的上述输出口的压力调节阀(VT)用于控制供给器中的过压。
6.如权利要求2所述的致冷系统，其特征在于：还包括一检测器(18)，用于检测供给器(11)中的液态致冷剂；以及一阀(19)，该阀位于上述管线中，它响应上述检测器所检测的液面水平以控制补充致冷剂的供给。
7.如权利要求6所述的致冷系统，其特征在于：上述液面水平检测器(18)是电容探头，上述阀(19)是一独特的球形阀。
8.如权利要求1所述的致冷系统，其特征在于：排放器(13)被从接受器(6、7)供给液态致冷剂，并从分离器(12)向保持压力的供给器(11)抽取液态致冷剂。
9.如权利要求1所述的致冷系统，其特征在于：分离器(12)包含于供给器(11)中。
10.如权利要求9所述的致冷系统，其特征在于：分离器(12)是具有底部锥顶输出口(15)的锥形，上述输出口用于向排放器(13)供给液态致冷剂，该分离器(12)还具有一将气态致冷剂输出到压缩机的顶部输出口；以及一顶部切向输入口(17)，以从蒸发器(10)输入致冷剂。
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