CN118009559A - 一种冷却系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冷却系统及其控制方法,冷却系统包括:载冷系统一和蒸发制冷单元一,蒸发制冷单元一包括压缩机一、冷凝器一、节流装置一和蒸发器一,载冷系统一包括第一末端热载荷和散热器一,第一末端热载荷能与散热器一连通以在散热器一处对载冷剂进行散热降温,第一末端热载荷还能与蒸发器一连通以在蒸发器一处使得制冷剂对载冷剂进行降温;在第一温度工况下,散热器一与蒸发器一串联,载冷剂能先流经散热器一中进行散热,再流经蒸发器一中进行降温,第一温度工况的温度为T1。根据本发明能在正常工况下使得载冷剂先通过散热器散热,起到预制冷的作用,防止出现压缩机磨损的情况,提高制冷效果,保证压缩机的正常启动,还能降低系统的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域,具体涉及一种冷却系统及其控制方法。
背景技术
飞机运行过程中将释放大量热量,为确保其正常运转,需冷却系统对厨房餐车、大型电子设备等末端热负荷进行冷却。常用冷却系统采用间接制冷方式由蒸发制冷单元产生冷量,载冷剂携带冷量至前、后机舱末端设备。然而,蒸发制冷单元运行工况范围较广(涵盖了高温工况、正常工况和超低温工况),需全工况制冷运行。全工况均采用一级蒸气压缩式制冷,将在高温工况和超低温工况中出现压缩比过大、排气温度过高、压缩机启动失败及磨损以及能耗过大等问题,大大降低冷却系统运行可靠性。
由于现有技术中的冷却系统在正常工况制冷运行时存在压缩机磨损较大等技术问题,因此本发明研究设计出一种冷却系统及其控制方法。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的冷却系统在正常工况制冷运行时存在压缩机磨损较大的缺陷,从而提供一种冷却系统及其控制方法。
为了解决上述问题,本发明提供一种冷却系统,其包括:
载冷系统一和蒸发制冷单元一,所述蒸发制冷单元一包括压缩机一、冷凝器一、节流装置一和蒸发器一,所述载冷系统一包括第一末端热载荷和散热器一,所述第一末端热载荷能与所述散热器一连通以在所述散热器一处对载冷剂进行散热降温,所述第一末端热载荷还能与所述蒸发器一连通以在所述蒸发器一处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统一中,所述散热器一与所述蒸发器一串联,所述第一末端热载荷与所述散热器一和所述蒸发器一均连通,且所述载冷剂能先流经所述散热器一中进行散热,再流经所述蒸发器一中进行降温,所述第一温度工况的温度为T1。
在一些实施方式中,
还包括三通阀一、三通阀二、第一管路、第二管路、第三管路和第四管路,所述三通阀一设置在所述第一管路与所述第二管路相接处,所述三通阀二设置在所述第三管路与所述第四管路相接处,
所述第一末端热载荷的一端通过依次连通的第一管路、所述三通阀一和所述第二管路与所述散热器一的第一端连通,所述散热器一的第二端通过依次连通的所述第三管路、所述三通阀二和所述第四管路与所述蒸发器一的载冷管路的一端连通,使得所述散热器一与所述蒸发器一能形成串联。
在一些实施方式中,
还包括第五管路和第六管路,所述三通阀一的三个端分别与所述第一管路、所述第二管路和所述第五管路连通,所述第五管路的另一端与所述蒸发器一的载冷管路的一端连通;
所述三通阀二的三个端分别与所述第三管路、所述第四管路和所述第六管路连通,所述第六管路的另一端与所述蒸发器一的载冷管路的另一端连通。
在一些实施方式中,
在第二温度工况下,所述载冷系统一中,所述蒸发器一断开,所述第一末端热载荷与所述散热器一连通以通过所述散热器一进行散热,所述第二温度工况的温度为T2,其中T2小于T1;
在第三温度工况下,所述载冷系统一中,所述散热器一断开,所述第一末端热载荷与所述蒸发器一连通以通过所述蒸发器一进行降温,所述第三温度工况的温度为T3,其中T3大于T1。
在一些实施方式中,
还包括蒸发制冷单元二,所述蒸发制冷单元二包括压缩机二、冷凝器二、节流装置二和蒸发器二,所述载冷系统一还包括散热器二,所述第一末端热载荷还能与所述散热器二连通以在所述散热器二处对载冷剂进行散热降温,所述第一末端热载荷还能与所述蒸发器二连通以在所述蒸发器二处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统一中,所述散热器二断开,所述第一末端热载荷与所述蒸发器二连通以通过所述蒸发器二进行降温;
在第二温度工况下,所述载冷系统一中,所述蒸发器二断开,所述第一末端热载荷与所述散热器二连通以通过所述散热器二进行散热;
在第三温度工况下,所述载冷系统一中,所述散热器二断开,所述第一末端热载荷与所述蒸发器二连通以通过所述蒸发器二进行降温。
在一些实施方式中,
所述第一末端热载荷的另一端通过第七管路与所述蒸发器二的载冷管路的一端连通,所述第一末端热载荷的另一端还通过第八管路与所述散热器二的第三端连通,所述散热器二的第四端通过依次连通的第九管路和第十管路与所述蒸发器一的载冷管路的另一端连通,使得所述散热器二与所述蒸发器二能形成并联。
在一些实施方式中,
还包括三通阀三和第十一管路,所述三通阀三设置在所述第九管路与所述第十管路的相接处,所述三通阀三的三个端分别与所述第九管路、所述第十管路和所述第十一管路连通,所述第十一管路的另一端与所述蒸发器二的载冷管路的另一端连通。
在一些实施方式中,
还包括载冷系统二,所述蒸发制冷单元一还包括蒸发器三和节流装置三,所述蒸发器一和所述节流装置一串联在第一制冷管路上,所述蒸发器三和所述节流装置三串联在第二制冷管路上,所述第一制冷管路与所述第二制冷管路并联;所述载冷系统二包括第二末端热载荷和所述散热器一,所述第二末端热载荷能与所述散热器一连通以在所述散热器一处对载冷剂进行散热降温,所述第二末端热载荷还能与所述蒸发器三连通以在所述蒸发器三处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统二中,所述散热器一还与所述蒸发器三串联,所述第二末端热载荷与所述散热器一和所述蒸发器三均连通,且所述载冷剂先流经所述散热器一中进行散热,再流经所述蒸发器三中进行降温,所述第一温度工况的温度为T1。
在一些实施方式中,
在第二温度工况下,所述载冷系统二中,所述蒸发器三断开,所述第二末端热载荷与所述散热器一连通以通过散热器一进行散热,所述第二温度工况的温度为T2,其中T2小于T1;
在第三温度工况下,所述载冷系统二中,所述散热器一断开,所述第二末端热载荷与所述蒸发器三连通以通过所述蒸发器三进行降温,所述第三温度工况的温度为T3,其中T3大于T1。
在一些实施方式中,
所述第二末端热载荷的一端通过依次连通的第十二管路和第十三管路与所述散热器一的第一端连通,所述散热器一的第二端通过依次连通的第十四管路和第十五管路与所述蒸发器三的载冷管路的一端连通,使得所述散热器一与所述蒸发器三能形成串联。
在一些实施方式中,
还包括三通阀四、三通阀五、第十六管路和第十七管路,所述三通阀四设置在所述第十二管路与所述第十三管路相接处,所述三通阀四的三个端分别与所述第十二管路、所述第十三管路和所述第十六管路连通,所述第十六管路的另一端与所述蒸发器三的载冷管路的一端连通;
所述三通阀五设置在所述第十四管路与所述第十五管路相接处,所述三通阀五的三个端分别与所述第十四管路、所述第十五管路和所述第十七管路连通,所述第十七管路的另一端与所述蒸发器三的载冷管路的另一端连通。
在一些实施方式中,
所述蒸发制冷单元二还包括蒸发器四和节流装置四,所述蒸发器二和所述节流装置二串联在第三制冷管路上,所述蒸发器四和所述节流装置四串联在第四制冷管路上,所述第三制冷管路与所述第四制冷管路并联;所述载冷系统二包括第二末端热载荷和所述散热器二,所述第二末端热载荷能与所述散热器二连通以在所述散热器二处对载冷剂进行散热降温,所述第二末端热载荷还能与所述蒸发器四连通以在所述蒸发器四处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统二中,所述散热器二断开,所述第二末端热载荷与所述蒸发器四连通以通过所述蒸发器四进行降温;
在第二温度工况下,所述载冷系统二中,所述蒸发器四断开,所述第二末端热载荷与所述散热器二连通以通过所述散热器二进行散热;
在第三温度工况下,所述载冷系统二中,所述散热器二断开,所述第二末端热载荷与所述蒸发器四连通以通过所述蒸发器四进行降温。
在一些实施方式中,
所述第二末端热载荷的另一端通过第十八管路与所述蒸发器四的载冷管路的一端连通,所述第二末端热载荷的另一端还通过第十九管路与所述散热器二的第三端连通,所述散热器二的第四端通过依次连通的第二十管路和第二十一管路与所述蒸发器四的载冷管路的另一端连通,使得所述散热器二与所述蒸发器四能形成并联。
在一些实施方式中,
还包括三通阀六和第二十二管路,所述三通阀六设置在所述第二十管路与所述第二十一管路的相接处,所述三通阀六的三个端分别与所述第二十管路、所述第二十一管路和所述第二十二管路连通,所述第二十二管路的另一端与所述蒸发器四的载冷管路的另一端连通。
在一些实施方式中,
所述蒸发制冷单元一还包括储液罐一、第五制冷管路、第六制冷管路和第七制冷管路以及过冷器一和节流装置五,所述储液罐一与所述冷凝器一的下游端管路连通,所述储液罐一的出口通过所述第五制冷管路与所述过冷器一的入口一连通,所述储液罐一的出口还通过第六制冷管路与所述过冷器一的入口二连通,所述第五制冷管路上设置所述节流装置五,所入口一进入的制冷剂与所述入口二进入的制冷剂在所述过冷器一中热交换,所述入口一进入的制冷剂在经过热交换后通过出口一与所述蒸发器一或所述蒸发器三连通,所述入口二进入的制冷剂在经过热交换后通过出口二经所述第七制冷管路与所述压缩机一的补气口连通。
在一些实施方式中,
所述蒸发制冷单元二还包括储液罐二、第八制冷管路、第九制冷管路、第十制冷管路以及过冷器二和节流装置六,所述储液罐二与所述冷凝器二的下游端管路连通,所述储液罐二的出口通过第八制冷管路与所述过冷器二的入口一连通,所述储液罐二的出口还通过第九制冷管路与所述过冷器二的入口二连通,所述第九制冷管路上设置所述节流装置六,所入口一进入的制冷剂与所述入口二进入的制冷剂在所述过冷器二中热交换,所述入口一进入的制冷剂在经过热交换后通过出口一与所述蒸发器二或所述蒸发器四连通,所述入口二进入的制冷剂在经过热交换后通过出口二经所述第十制冷管路与所述压缩机二的补气口连通。
在一些实施方式中,
所述蒸发制冷单元一中,所述冷凝器一与所述散热器一相邻设置,冲压空气先流经所述冷凝器一再流经所述散热器一,或者冲压空气先流经所述散热器一再流经所述冷凝器一;
所述蒸发制冷单元二中,所述冷凝器二与所述散热器二相邻设置,冲压空气先流经所述冷凝器二再流经所述散热器二,或者冲压空气先流经所述散热器二再流经所述冷凝器二;
所述冷却系统为飞机辅助冷却系统,所述第一末端热载荷为前回路末端热载荷,所述第二末端热载荷为后回路末端热载荷。
本发明还提供一种如前述的冷却系统的控制方法,其中:
在第一温度工况下,所述三通阀一能被控制使得所述第一管路与所述第二管路连通,所述第五管路断开,所述三通阀二能被控制使得所述第三管路与所述第四管路连通,所述第六管路断开,使得所述载冷系统一中,所述散热器一与所述蒸发器一串联,且所述载冷剂先流经所述散热器一中进行散热,再流经所述蒸发器一中进行降温;
在第二温度工况下,所述三通阀一能被控制使得所述第一管路与所述第二管路连通,所述第五管路断开,所述三通阀二能被控制使得所述第三管路与所述第六管路连通,所述第四管路断开,使得所述载冷系统一中,所述散热器一接通载冷剂进行散热,所述蒸发器一被短路而不接通载冷剂;
在第三温度工况下,所述三通阀一能被控制使得所述第一管路与所述第五管路连通,所述第二管路断开,所述三通阀二能被控制使得所述第三管路与所述第四管路连通,所述第六管路断开,使得所述载冷系统一中,所述蒸发器一接通载冷剂而与制冷剂换热被降温,所述散热器一被短路而不接通载冷剂。
在一些实施方式中,
当包括蒸发器二、散热器二、三通阀三、第九管路、第十管路、第十一管路时:
在第一温度工况下,所述三通阀三能被控制使得所述第十管路与所述第十一管路连通,所述第九管路断开,使得所述载冷系统一中,所述第一末端热载荷与所述蒸发器二连通以在所述蒸发器二处使得制冷剂对载冷剂进行降温,所述散热器二断开;
在第二温度工况下,所述三通阀三能被控制使得所述第九管路与所述第十管路连通,所述第十一管路断开,使得所述载冷系统一中,所述第一末端热载荷与所述散热器二连通以通过所述散热器二进行散热,所述蒸发器二断开;
在第三温度工况下,所述三通阀三被控制使得所述第十管路与所述第十一管路连通,所述第九管路断开,使得所述载冷系统一中,所述第一末端热载荷与所述蒸发器二连通以在所述蒸发器二处使得制冷剂对载冷剂进行降温,所述散热器二断开。
在一些实施方式中,
当包括载冷系统二、第二末端热载荷、蒸发器二、三通阀四、三通阀五、第十二管路、第十三管路、第十四管路、所述第十五管路和第十六管路时:
在第一温度工况下,所述三通阀四能被控制使得所述第十二管路与所述第十三管路连通,所述第十六管路断开,所述三通阀五被控制使得所述第十四管路与所述第十五管路连通,所述第十七管路断开,使得所述载冷系统二中,所述散热器一与所述蒸发器三串联,且所述载冷剂先流经所述散热器一中进行散热,再流经所述蒸发器三中进行降温;
在第二温度工况下,所述三通阀四被控制使得所述第十二管路与所述第十三管路连通,所述第十六管路断开,所述三通阀五被控制使得所述第十四管路与所述第十七管路连通,所述第十五管路断开,使得所述载冷系统二中,所述散热器一接通载冷剂进行散热,所述蒸发器三被短路而不接通载冷剂;
在第三温度工况下,所述三通阀四被控制使得所述第十二管路与所述第十六管路连通,所述第十三管路断开,所述三通阀五被控制使得所述第十四管路与所述第十五管路连通,所述第十七管路断开,使得所述载冷系统中,所述蒸发器三接通载冷剂而与制冷剂换热被降温,所述散热器一被短路而不接通载冷剂。
在一些实施方式中,
当包括载冷系统二、第二末端热载荷、蒸发器四、散热器二、三通阀六、第二十管路、第二十一管路、第二十二管路时:
在第一温度工况下,所述三通阀六被控制使得所述第二十一管路与所述第二十二管路连通,所述第二十管路断开,使得所述载冷系统二中,所述第二末端热载荷与所述蒸发器四连通以通过所述蒸发器四进行降温,所述散热器二被断开;
在第二温度工况下,所述三通阀六被控制使得所述第二十管路与所述第二十一管路连通,所述第二十二管路断开,使得所述载冷系统二中,所述蒸发器四断开,所述第二末端热载荷与所述散热器二连通以通过所述散热器二进行散热;
在第三温度工况下,所述三通阀六被控制使得所述第二十一管路与所述第二十二管路连通,所述第二十管路断开,使得所述载冷系统二中,所述第二末端热载荷与所述蒸发器四连通以通过所述蒸发器四进行降温,所述散热器二被断开。
本发明提供的一种冷却系统及其控制方法具有如下有益效果:
1.本发明通过设置相结合的载冷系统和蒸发制冷单元,载冷系统和蒸发制冷单元通过蒸发器相互换热,并且还设置散热器,使得载冷系统中的载冷剂能够通过散热器进行换热,并且本发明根据不同的温度工况选择性地使用散热器和/或蒸发器进行换热,能够适用于不同的工况,进而能够有效地保证对末端热载荷进行有效的散热和冷却作用,尤其是在第一温度工况(正常工况)下,使得载冷剂先通过散热器散热,降低一定的温度,起到预制冷的作用(此时冲压空气的温度低于载冷剂的温度),再进入蒸发器进行制冷,通过预制冷能够防止因为蒸发温度过低导致冷媒和冷冻油溶解度降低,防止出现压缩机磨损的情况,提高制冷效果,保证压缩机的正常启动,并且还能降低蒸发制冷单元的负荷,降低系统的能耗;
2.本发明还通过在第二温度工况下(第二温度工况的温度小于第一温度工况),即超低温工况下,只开启散热器而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器而不运行,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;本发明还通过在第三温度工况下(第二温度工况的温度大于第一温度工况),即高温工况范围下,只开启蒸发器对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;
3.本发明还通过在同一载冷系统中连接两个以上的蒸发制冷单元,能够通过两个以上的蒸发制冷单元来对载冷系统的末端热载荷进行降温冷却,减小了单个蒸发制冷单元中压缩机的功耗,保证末端热载荷能够被降温至指定温度区间;本发明还通过同一蒸发制冷单元中设置两个以上的蒸发器,能够分别对不同的末端热载荷进行制冷降温,能够保证对多个不同的末端热载荷起到有效的降温冷却的作用,提高冷却系统的适应性能。
附图说明
图1是本发明的适用于多工况运行的冷却系统的系统结构图。
附图标记表示为:
100、载冷系统一;200、蒸发制冷单元一;1、压缩机一;2、冷凝器一;3、节流装置一;4、蒸发器一;5、第一末端热载荷;6、散热器一;7、三通阀一;8、三通阀二;400、蒸发制冷单元二;9、压缩机二;10、冷凝器二;11、节流装置二;12、蒸发器二;13、散热器二;14、三通阀三;300、载冷系统二;15、蒸发器三;16、节流装置三;17、第二末端热载荷;18、三通阀四;19、三通阀五;20、蒸发器四;21、节流装置四;22、三通阀六;23、储液罐一;24、过冷器一;25、节流装置五;26、储液罐二;27、过冷器二;28、节流装置六;
101、第一管路;102、第二管路;103、第三管路;104、第四管路;105、第五管路;106、第六管路;107、第七管路;108、第八管路;109、第九管路;110、第十管路;111、第十一管路;112、第十二管路;113、第十三管路;114、第十四管路;115、第十五管路;116、第十六管路;117、第十七管路;118、第十八管路;119、第十九管路;120、第二十管路;121、第二十一管路;122、第二十二管路;
201、第一制冷管路;202、第二制冷管路;203、第三制冷管路;204、第四制冷管路;205、第五制冷管路;206、第六制冷管路;207、第七制冷管路;208、第八制冷管路;209、第九制冷管路;210、第十制冷管路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示,本发明提供了一种适用于多工况运行的冷却系统,其特包括:
载冷系统一100和蒸发制冷单元一200,所述蒸发制冷单元一200包括压缩机一1、冷凝器一2、节流装置一3和蒸发器一4,所述载冷系统一100包括第一末端热载荷5和散热器一6,所述第一末端热载荷5能与所述散热器一6连通以在所述散热器一6处对载冷剂进行散热降温,所述第一末端热载荷5还能与所述蒸发器一4连通以在所述蒸发器一4处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统一100中,所述散热器一6与所述蒸发器一4串联,所述第一末端热载荷5与所述散热器一6和所述蒸发器一4均连通,且所述载冷剂能先流经所述散热器一6中进行散热,再流经所述蒸发器一4中进行降温,所述第一温度工况的温度为T1。
本发明通过设置相结合的载冷系统和蒸发制冷单元,载冷系统和蒸发制冷单元通过蒸发器相互换热,并且还设置散热器,使得载冷系统中的载冷剂能够通过散热器进行换热,并且本发明根据不同的温度工况选择性地使用散热器和/或蒸发器进行换热,能够适用于不同的工况,进而能够有效地保证对末端热载荷进行有效的散热和冷却作用,尤其是在第一温度工况(正常工况)下,使得载冷剂先通过散热器散热,降低一定的温度,起到预制冷的作用(此时冲压空气的温度低于载冷剂的温度),再进入蒸发器进行制冷,通过预制冷能够防止因为蒸发温度过低导致冷媒和冷冻油溶解度降低,防止出现压缩机磨损的情况,提高制冷效果,保证压缩机的正常启动,并且还能降低蒸发制冷单元的负荷,降低系统的能耗。
在一些实施方式中,
还包括三通阀一7、三通阀二8、第一管路101、第二管路102、第三管路103和第四管路104,所述三通阀一7设置在所述第一管路101与所述第二管路102相接处,所述三通阀二8设置在所述第三管路103与所述第四管路104相接处,
所述第一末端热载荷5的一端通过依次连通的第一管路101、所述三通阀一7、所述第二管路102与所述散热器一6的第一端连通,所述散热器一6的第二端通过依次连通的所述第三管路103、所述三通阀二8和所述第四管路104与所述蒸发器一4的载冷管路的一端连通,使得所述散热器一6与所述蒸发器一4能形成串联。
这是本发明的形成蒸发器一和散热器一之间串联连接的优选连接方式,即通过依次连通的第一管路、三通阀一、第二管路、散热器一、第三管路、三通阀二和第四管路能够与蒸发器一的载冷管路形成连通,从将蒸发器一与散热器一串联在一起,以在第一温度工况下使得载冷剂先经过散热器一预冷,再进入蒸发器一进行制冷,从而能够有效地防止因为蒸发温度过低导致冷媒和冷冻油溶解度降低的情况发生,避免出现压缩机磨损的情况,提高制冷效果,并且降低蒸发制冷单元的负荷,降低系统能。
在一些实施方式中,
还包括第五管路105和第六管路106,所述三通阀一7的三个端分别与所述第一管路101、所述第二管路102和所述第五管路105连通,所述第五管路105的另一端与所述蒸发器一4的载冷管路的一端连通;
所述三通阀二8的三个端分别与所述第三管路103、所述第四管路104和所述第六管路106连通,所述第六管路106的另一端与所述蒸发器一4的载冷管路的另一端连通。
这是本发明的进一步优选结构形式,通过三通阀一和二、第五和第六管路,能够使得蒸发器一与散热器一在第一温度工况下形成串联连接,在第二温度工况下第六管路、三通阀二、散热器一、第二管路、三通阀一和第一管路形成连通,将蒸发器一短路,能够形成超低温工况下,只开启散热器而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器而不运行的连通形式,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;还能够在第三温度工况下蒸发器一、第五管路、三通阀一和第一管路形成连通,将散热器一短路,能够形成高温工况范围下,只开启蒸发器对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
在第二温度工况下,所述载冷系统一100中,所述蒸发器一4断开,所述第一末端热载荷5与所述散热器一6连通以通过所述散热器一6进行散热,所述第二温度工况的温度为T2,其中T2小于T1;
在第三温度工况下,所述载冷系统一100中,所述散热器一6断开,所述第一末端热载荷5与所述蒸发器一4连通以通过所述蒸发器一4进行降温,所述第三温度工况的温度为T3,其中T3大于T1。
本发明还通过在第二温度工况下(第二温度工况的温度小于第一温度工况),即超低温工况下,只开启散热器而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器而不运行,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;本发明还通过在第三温度工况下(第二温度工况的温度大于第一温度工况),即高温工况范围下,只开启蒸发器对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
本发明通过一级蒸气压缩制冷循环、一级补气蒸气压缩制冷循环和强迫散热相结合的方式,使得制冷系统能够在不同温度工况下正常运行,提高了系统的灵活性,使其能够适应各种工况要求,保证辅助冷却系统能够满足全工况下的冷量需求。解决了:1.正常温度工况下出现的压缩机启动失败及磨损等故障的问题,解决了能耗过高的问题;2.解决了超低温制冷工况下,由于冷冻油粘度增大、冷冻油和制冷剂互溶性降低等问题;3.解决了高温工况下冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的问题。
针对背景技术中提出的问题,本发明综合考虑了压缩机运行状态、冷冻油粘度和溶解度等提出一种可满足宽温可靠运行的冷却系统,该系统采用两台(或多台)蒸发制冷单元(CRU)串联方式为末端热负荷设备(如厨房餐车和大型电子设备)提供冷量需求,且两台或多台蒸发制冷单元串联方式将降低压缩机排量从而满足需求。其中蒸发制冷单元采用一级蒸气压缩式循环(对应正常工况,-25~40℃)、一级补气蒸气压缩式循环(对应高温工况,40~55℃)和强迫散热(对应超低温工况,-55~-25℃)相结合的方式进行制冷,不仅有效解决了高温工况和超低温工况中压缩比过大、排气温度过高、压缩机启动失败及磨损等问题,且可以满足全工况下的冷量需求。此外,还可降低正常工况和超低温工况下的能耗。
在一些实施方式中,
还包括蒸发制冷单元二400,所述蒸发制冷单元二400包括压缩机二9、冷凝器二10、节流装置二11和蒸发器二12,所述载冷系统一100还包括散热器二13,所述第一末端热载荷5还能与所述散热器二13连通以在所述散热器二13处对载冷剂进行散热降温,所述第一末端热载荷5还能与所述蒸发器二12连通以在所述蒸发器二12处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统一100中,所述散热器二13断开,所述第一末端热载荷5与所述蒸发器二12连通以通过所述蒸发器二12进行降温;
在第二温度工况下,所述载冷系统一100中,所述蒸发器二12断开,所述第一末端热载荷5与所述散热器二13连通以通过所述散热器二13进行散热;
在第三温度工况下,所述载冷系统一100中,所述散热器二13断开,所述第一末端热载荷5与所述蒸发器二12连通以通过所述蒸发器二12进行降温。
本发明还通过在同一载冷系统中连接两个以上的蒸发制冷单元,能够通过两个以上的蒸发制冷单元来对载冷系统的末端热载荷进行降温冷却,减小了单个蒸发制冷单元中压缩机的功耗,保证末端热载荷能够被降温至指定温度区间;并且本发明的蒸发制冷单元二与载冷系统一之间也能根据不同的温度工况选择性地使用散热器和/或蒸发器进行换热,适用于不同的工况,进而能够有效地保证对末端热载荷进行有效的散热和冷却作用,尤其是在第一温度工况(正常工况)下,使得载冷剂先通过散热器二散热,降低一定的温度,起到预制冷的作用(此时冲压空气的温度低于载冷剂的温度),再进入蒸发器二进行制冷,通过预制冷能够防止因为蒸发温度过低导致冷媒和冷冻油溶解度降低,从而出现压缩机磨损的情况,影响制冷效果,并且还能降低蒸发制冷单元的负荷,降低系统的能耗。
本发明还通过在第二温度工况下(第二温度工况的温度小于第一温度工况),即超低温工况下,只开启散热器二而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器二而不运行,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;本发明还通过在第三温度工况下(第二温度工况的温度大于第一温度工况),即高温工况范围下,只开启蒸发器二对载冷剂制冷,而关闭散热器二,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
本发明在于:针对高温制冷工况下因压缩比过大、排气温度过高等导致压缩机性能不足和可靠性等风险;超低温制冷工况下,由于冷冻油粘度增大、冷冻油和制冷剂互溶性降低等原因出现压缩机启动失败及磨损等故障,正常工况下散热器闲置问题,提出了两台(或多台)蒸发制冷单元串联提供冷量的辅助冷却系统。每台CRU包括两个蒸发器,分别为前、后载冷剂回路工作,CRU通过一级蒸气压缩、一级补气蒸气压缩和强迫散热相结合的方式产生冷量,兼顾宽温高效可靠运行和能耗问题。其中,需要注意的是,不同工况下,三通阀将根据具体情况调整载冷剂流向,多个三通阀调整载冷剂流向蒸发器或散热器以及调整载冷剂流回蒸发器或直接回载冷剂流路。
辅助冷却系统主要包括蒸发制冷单元、载冷剂回路和末端热负荷设备。蒸发制冷单元用于产生冷量,载冷剂回路用于输送载冷剂,末端热负荷设备用于冷却相应设备,如厨房餐车、大型电子设备等。其中,CRU分为制冷系统和载冷系统,包括压缩机、冷凝器、储液器、电子膨胀阀、过冷器、蒸发器、三通阀、散热器。压缩机用于将低压制冷剂气体压缩为高压制冷剂气体,为蒸气压缩式制冷循环提供动力;冷凝器用于将制冷剂热量释放到冲压空气中;储液器用于储存制冷剂液体以适应工况变化时制冷系统中所需制冷剂量的变化;电子膨胀阀用于节流、调节进入蒸发器的制冷剂流量以保证制冷剂离开蒸发器时有一定过热度;过冷器用于换热;蒸发器用于制冷剂与载冷剂间换热,为载冷剂提供冷量;三通阀用于调节载冷剂流向;散热器用于将载冷剂中热量释放到冲压空气中。
在一些实施方式中,
所述第一末端热载荷5的另一端通过第七管路107与所述蒸发器二12的载冷管路的一端连通,所述第一末端热载荷5的另一端还通过第八管路108与所述散热器二13的第三端连通,所述散热器二13的第四端通过依次连通的第九管路109和第十管路110与所述蒸发器一4的载冷管路的另一端连通,使得所述散热器二13与所述蒸发器二12能形成并联。
这是本发明的形成蒸发器二和散热器二之间并联连接的优选连接方式,即通过依次连通的第七、第八管路、散热器二、第九管路能够与载冷管路形成连通,将蒸发器二短路,能够适用于第二温度工况的运行,即在超低温工况下保证对热端负载进行冷却降温;本发明还能通过依次连通的第七管路、蒸发器二、第十一管路能够与载冷管路形成连通,将散热器二断开,能够适用于第一温度工况或第三温度工况的运行,即在正常工况以及超高温工况下保证对热端负载进行冷却降温,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
还包括三通阀三14和第十一管路111,所述三通阀三14设置在所述第九管路109与所述第十管路110的相接处,所述三通阀三14的三个端分别与所述第九管路109、所述第十管路110和所述第十一管路111连通,所述第十一管路111的另一端与所述蒸发器二12的载冷管路的另一端连通。
这是本发明的进一步优选结构形式,通过三通阀三和第十一管路,能够使得蒸发器二与散热器二在第一温度工况或第三温度工况下形成并联且接通蒸发器二断开散热器二,能够形成高温工况或正常工况范围下,只开启蒸发器对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;在第二温度工况下将散热器二接通、蒸发器二短路,能够形成超低温工况下,只开启散热器二而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器而不运行的连通形式,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
还包括载冷系统二300,所述蒸发制冷单元一200还包括蒸发器三15和节流装置三16,所述蒸发器一4和所述节流装置一3串联在第一制冷管路201上,所述蒸发器三15和所述节流装置三16串联在第二制冷管路202上,所述第一制冷管路201与所述第二制冷管路202并联;所述载冷系统二300包括第二末端热载荷17和所述散热器一6,所述第二末端热载荷17能与所述散热器一6连通以在所述散热器一6处对载冷剂进行散热降温,所述第二末端热载荷17还能与所述蒸发器三15连通以在所述蒸发器三15处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统二300中,所述散热器一6还与所述蒸发器三15串联,所述第二末端热载荷17与所述散热器一6和所述蒸发器三15均连通,且所述载冷剂先流经所述散热器一6中进行散热,再流经所述蒸发器三15中进行降温,所述第一温度工况的温度为T1。
本发明还通过同一蒸发制冷单元中设置两个以上的蒸发器,能够分别对不同的末端热载荷进行制冷降温,能够保证对多个不同的末端热载荷起到有效的降温冷却的作用,提高冷却系统的适应性能;并且载冷系统二和蒸发制冷单元一通过蒸发器相互换热,并且还通过散热器一,使得载冷系统二中的载冷剂也能够通过散热器一进行换热,并且本发明根据不同的温度工况选择性地使用散热器二和/或蒸发器三进行换热,能够适用于不同的工况,进而能够有效地保证对末端热载荷进行有效的散热和冷却作用,尤其是在第一温度工况(正常工况)下,使得载冷剂先通过散热器一散热,降低一定的温度,起到预制冷的作用(此时冲压空气的温度低于载冷剂的温度),再进入蒸发器三进行制冷,通过预制冷能够防止因为蒸发温度过低导致冷媒和冷冻油溶解度降低,从而出现压缩机磨损的情况,影响制冷效果,并且还能降低蒸发制冷单元的负荷,降低系统的能耗。
在一些实施方式中,
在第二温度工况下,所述载冷系统二300中,所述蒸发器三15断开,所述第二末端热载荷17与所述散热器一6连通以通过散热器一6进行散热,所述第二温度工况的温度为T2,其中T2小于T1;
在第三温度工况下,所述载冷系统二300中,所述散热器一6断开,所述第二末端热载荷17与所述蒸发器三15连通以通过所述蒸发器三15进行降温,所述第三温度工况的温度为T3,其中T3大于T1。
本发明还通过在第二温度工况下(第二温度工况的温度小于第一温度工况),即超低温工况下,只开启散热器一而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器三而不运行,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;本发明还通过在第三温度工况下(第二温度工况的温度大于第一温度工况),即高温工况范围下,只开启蒸发器三对载冷剂制冷,而关闭散热器一,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
所述第二末端热载荷17的一端通过依次连通的第十二管路112和第十三管路113与所述散热器一6的第一端连通,所述散热器一6的第二端通过依次连通的第十四管路114和第十五管路115与所述蒸发器三15的载冷管路的一端连通,使得所述散热器一6与所述蒸发器三15能形成串联。
这是本发明的形成蒸发器三和散热器一之间串联连接的优选连接方式,即通过依次连通的第十二、第十三管路、散热器一、第十四和第十五管路能够与蒸发器三的载冷管路形成连通,从而将蒸发器三与散热器一串联在一起,以在第一温度工况下使得载冷剂先经过散热器一预冷,再进入蒸发器三进行制冷,从而能够有效地防止因为蒸发温度过低导致冷媒和冷冻油溶解度降低的情况发生,避免出现压缩机磨损的情况,提高制冷效果,并且降低蒸发制冷单元的负荷,降低系统能。
在一些实施方式中,
还包括三通阀四18、三通阀五19、第十六管路116和第十七管路117,所述三通阀四18设置在所述第十二管路112与所述第十三管路113相接处,所述三通阀四18的三个端分别与所述第十二管路112、所述第十三管路113和所述第十六管路116连通,所述第十六管路116的另一端与所述蒸发器三15的载冷管路的一端连通;
所述三通阀五19设置在所述第十四管路114与所述第十五管路115相接处,所述三通阀五19的三个端分别与所述第十四管路114、所述第十五管路115和所述第十七管路117连通,所述第十七管路117的另一端与所述蒸发器三15的载冷管路的另一端连通。
这是本发明的进一步优选结构形式,通过三通阀四和五、第十六和第十七管路,能够使得蒸发器三与散热器一在第一温度工况下形成串联连接,在第二温度工况下第十二管路、三通阀四、第十三管路、散热器一、第十四管路、三通阀五和第十七管路形成连通,将蒸发器三短路,能够形成超低温工况下,只开启散热器一而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器三而不运行的连通形式,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;还能够在第三温度工况下蒸发器三、第十六管路、三通阀一和第十二管路形成连通,将散热器一短路,能够形成高温工况范围下,只开启蒸发器对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
所述蒸发制冷单元二400还包括蒸发器四20和节流装置四21,所述蒸发器二12和所述节流装置二11串联在第三制冷管路203上,所述蒸发器四20和所述节流装置四21串联在第四制冷管路204上,所述第三制冷管路203与所述第四制冷管路204并联;所述载冷系统二包括第二末端热载荷17和所述散热器二13,所述第二末端热载荷17能与所述散热器二13连通以在所述散热器二13处对载冷剂进行散热降温,所述第二末端热载荷17还能与所述蒸发器四20连通以在所述蒸发器四20处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统二300中,所述散热器二13断开,所述第二末端热载荷17与所述蒸发器四20连通以通过所述蒸发器四20进行降温;
在第二温度工况下,所述载冷系统二300中,所述蒸发器四20断开,所述第二末端热载荷17与所述散热器二13连通以通过所述散热器二13进行散热;
在第三温度工况下,所述载冷系统二300中,所述散热器二13断开,所述第二末端热载荷17与所述蒸发器四20连通以通过所述蒸发器四20进行降温。
本发明还通过在同一载冷系统中连接两个以上的蒸发制冷单元,能够通过两个以上的蒸发制冷单元来对载冷系统的末端热载荷进行降温冷却,减小了单个蒸发制冷单元中压缩机的功耗,保证末端热载荷能够被降温至指定温度区间;并且本发明的蒸发制冷单元二与载冷系统二之间也能根据不同的温度工况选择性地使用散热器和/或蒸发器进行换热,适用于不同的工况,进而能够有效地保证对末端热载荷进行有效的散热和冷却作用,尤其是在第一温度工况(正常工况)下,使得载冷剂先通过散热器二散热,降低一定的温度,起到预制冷的作用(此时冲压空气的温度低于载冷剂的温度),再进入蒸发器四进行制冷,通过预制冷能够防止因为蒸发温度过低导致冷媒和冷冻油溶解度降低,从而出现压缩机磨损的情况,影响制冷效果,并且还能降低蒸发制冷单元的负荷,降低系统的能耗。
本发明还通过在第二温度工况下(第二温度工况的温度小于第一温度工况),即超低温工况下,只开启散热器二而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器四而不运行,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;本发明还通过在第三温度工况下(第二温度工况的温度大于第一温度工况),即高温工况范围下,只开启蒸发器四对载冷剂制冷,而关闭散热器二,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
所述第二末端热载荷17的另一端通过第十八管路118与所述蒸发器四20的载冷管路的一端连通,所述第二末端热载荷17的另一端还通过第十九管路119与所述散热器二13的第三端连通,所述散热器二13的第四端通过依次连通的第二十管路120和第二十一管路121与所述蒸发器四20的载冷管路的另一端连通,使得所述散热器二13与所述蒸发器四20能形成并联。
这是本发明的形成蒸发器四和散热器二之间并联连接的优选连接方式,即通过依次连通的第十八、第十九管路、散热器二、第二十管路能够与载冷管路形成连通,将蒸发器四短路,能够适用于第二温度工况的运行,即在超低温工况下保证对热端负载进行冷却降温;本发明还能通过依次连通的第十八管路、蒸发器四、第二十二管路能够与载冷管路形成连通,将散热器二断开,能够适用于第一温度工况或第三温度工况的运行,即在正常工况以及超高温工况下保证对热端负载进行冷却降温,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
还包括三通阀六22和第二十二管路122,所述三通阀六22设置在所述第二十管路120与所述第二十一管路121的相接处,所述三通阀六22的三个端分别与所述第二十管路120、所述第二十一管路121和所述第二十二管路122连通,所述第二十二管路122的另一端与所述蒸发器四20的载冷管路的另一端连通。
这是本发明的进一步优选结构形式,通过三通阀六和第二十二管路,能够使得蒸发器四与散热器二在第一温度工况或第三温度工况下形成并联且接通蒸发器四断开散热器二,能够形成高温工况或正常工况范围下,只开启蒸发器四对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;在第二温度工况下将散热器二接通、蒸发器二短路,能够形成超低温工况下,只开启散热器二而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器四而不运行的连通形式,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
所述蒸发制冷单元一200还包括储液罐一23、第五制冷管路205、第六制冷管路206和第七制冷管路207以及过冷器一24和节流装置五25,所述储液罐一23与所述冷凝器一2的下游端管路连通,所述储液罐一23的出口通过所述第五制冷管路205与所述过冷器一24的入口一连通,所述储液罐一23的出口还通过第六制冷管路206与所述过冷器一24的入口二连通,所述第五制冷管路205上设置所述节流装置五25,所入口一进入的制冷剂与所述入口二进入的制冷剂在所述过冷器一24中热交换,所述入口一进入的制冷剂在经过热交换后通过出口一与所述蒸发器一4或所述蒸发器三15连通,所述入口二进入的制冷剂在经过热交换后通过出口二经所述第七制冷管路207与所述压缩机一1的补气口连通。
本发明通过在蒸发制冷单元一中设置的储液罐一、过冷器一等结构和相应管路,能够对压缩机一进行补气增焓,提高辅助冷却系统的灵活性和适应性;解决高温制冷工况下因压缩比过大、排气温度过高导致压缩机性能不足和可靠性等风险问题。
在一些实施方式中,
所述蒸发制冷单元二400还包括储液罐二26、第八制冷管路208、第九制冷管路209、第十制冷管路210以及过冷器二27和节流装置六28,所述储液罐二26与所述冷凝器二10的下游端管路连通,所述储液罐二26的出口通过第八制冷管路208与所述过冷器二27的入口一连通,所述储液罐二26的出口还通过第九制冷管路209与所述过冷器二27的入口二连通,所述第九制冷管路209上设置所述节流装置六28,所入口一进入的制冷剂与所述入口二进入的制冷剂在所述过冷器二27中热交换,所述入口一进入的制冷剂在经过热交换后通过出口一与所述蒸发器二12或所述蒸发器四20连通,所述入口二进入的制冷剂在经过热交换后通过出口二经所述第十制冷管路210与所述压缩机二9的补气口连通。
本发明通过在蒸发制冷单元二中设置的储液罐二、过冷器二等结构和相应管路,能够对压缩机二进行补气增焓,提高辅助冷却系统的灵活性和适应性;解决高温制冷工况下因压缩比过大、排气温度过高导致压缩机性能不足和可靠性等风险问题。
在一些实施方式中,
所述蒸发制冷单元一200中,所述冷凝器一2与所述散热器一6相邻设置,冲压空气先流经所述冷凝器一2再流经所述散热器一6,或者冲压空气先流经所述散热器一6再流经所述冷凝器一2;
所述蒸发制冷单元二400中,所述冷凝器二10与所述散热器二13相邻设置,冲压空气先流经所述冷凝器二10再流经所述散热器二13,或者冲压空气先流经所述散热器二13再流经所述冷凝器二10;
所述冷却系统为飞机辅助冷却系统,所述第一末端热载荷5为前回路末端热载荷,所述第二末端热载荷17为后回路末端热载荷。
这是本发明的冷却系统的进一步优选结构形式,通过冷凝器与散热器的相邻布置,能够进一步提高散热器的散热效果,并且共用风机,使得体积减小。
本发明还提供一种如前述的冷却系统的控制方法,其中:
在第一温度工况下,所述三通阀一7能被控制使得所述第一管路101与所述第二管路102连通,所述第五管路105断开,所述三通阀二8能被控制使得所述第三管路103与所述第四管路104连通,所述第六管路106断开,使得所述载冷系统一100中,所述散热器一6与所述蒸发器一4串联,且所述载冷剂先流经所述散热器一6中进行散热,再流经所述蒸发器一4中进行降温;
在第二温度工况下,所述三通阀一7能被控制使得所述第一管路101与所述第二管路102连通,所述第五管路105断开,所述三通阀二8能被控制使得所述第三管路103与所述第六管路106连通,所述第四管路104断开,使得所述载冷系统一100中,所述散热器一6接通载冷剂进行散热,所述蒸发器一4被短路而不接通载冷剂;
在第三温度工况下,所述三通阀一7能被控制使得所述第一管路101与所述第五管路105连通,所述第二管路102断开,所述三通阀二8能被控制使得所述第三管路103与所述第四管路104连通,所述第六管路106断开,使得所述载冷系统一100中,所述蒸发器一4接通载冷剂而与制冷剂换热被降温,所述散热器一6被短路而不接通载冷剂。
本发明综合考虑了压缩机运行状态、冷冻油粘度和溶解度等提出一种可满足宽温可靠运行的辅助冷却系统,该系统采用两台(或多台)蒸发制冷单元(CRU)串联方式为末端热负荷设备(如厨房餐车和大型电子设备)提供冷量需求。其中蒸发制冷单元采用一级蒸气压缩式循环(对应正常工况)、一级补气蒸气压缩式循环(对应高温工况)和强迫散热(对应超低温工况)相结合的方式进行制冷,不仅有效解决了高温工况和超低温工况中压缩比过大、排气温度过高、压缩机启动失败及磨损等问题,且可以满足全工况下的冷量需求。此外,还可降低正常工况和超低温工况下的能耗。
本发明提高了辅助冷却系统的灵活性和适应性,本发明通过一级蒸气压缩制冷循环、一级补气蒸气压缩制冷循环和强迫散热相结合的方式,使得制冷系统能够在不同温度工况下正常运行,提高了系统的灵活性,使其能够适应各种工况要求,保证辅助冷却系统能够满足全工况下的冷量需求,尤其是正常工况下,利用散热器进行预换热,降低能耗和运行成本,并且能够防止因为蒸发温度过低导致冷媒和冷冻油溶解度降低,从而出现压缩机磨损的情况,影响制冷效果;本发明在超低温制冷工况下,仅由强迫散热方式提供冷量而蒸气压缩式制冷循环不启动,还解决了超低温制冷工况下,由于冷冻油粘度增大、冷冻油和制冷剂互溶性降低等原因,出现压缩机启动失败及磨损等故障的问题。
在一些实施方式中,
当包括蒸发器二12、散热器二13、三通阀三14、第九管路109、第十管路110、第十一管路111时:
在第一温度工况下,所述三通阀三14能被控制使得所述第十管路110与所述第十一管路111连通,所述第九管路109断开,使得所述载冷系统一100中,所述第一末端热载荷5与所述蒸发器二12连通以在所述蒸发器二12处使得制冷剂对载冷剂进行降温,所述散热器二13断开;
在第二温度工况下,所述三通阀三14能被控制使得所述第九管路109与所述第十管路110连通,所述第十一管路111断开,使得所述载冷系统一100中,所述第一末端热载荷5与所述散热器二13连通以通过所述散热器二13进行散热,所述蒸发器二12断开;
在第三温度工况下,所述三通阀三14被控制使得所述第十管路110与所述第十一管路111连通,所述第九管路109断开,使得所述载冷系统一100中,所述第一末端热载荷5与所述蒸发器二12连通以在所述蒸发器二12处使得制冷剂对载冷剂进行降温,所述散热器二13断开。
这是本发明的进一步优选控制形式,通过三通阀三和第十一管路,能够使得蒸发器二与散热器二在第一温度工况或第三温度工况下形成并联且接通蒸发器二断开散热器二,能够形成高温工况或正常工况范围下,只开启蒸发器对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;在第二温度工况下将散热器二接通、蒸发器二短路,能够形成超低温工况下,只开启散热器二而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器而不运行的连通形式,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
当包括载冷系统二300、第二末端热载荷17、蒸发器二12、三通阀四18、三通阀五19、第十二管路112、第十三管路113、第十四管路114、所述第十五管路115和第十六管路116时:
在第一温度工况下,所述三通阀四18能被控制使得所述第十二管路112与所述第十三管路113连通,所述第十六管路116断开,所述三通阀五19被控制使得所述第十四管路114与所述第十五管路115连通,所述第十七管路117断开,使得所述载冷系统二300中,所述散热器一6与所述蒸发器三15串联,且所述载冷剂先流经所述散热器一6中进行散热,再流经所述蒸发器三15中进行降温;
在第二温度工况下,所述三通阀四18被控制使得所述第十二管路112与所述第十三管路113连通,所述第十六管路116断开,所述三通阀五19被控制使得所述第十四管路114与所述第十七管路117连通,所述第十五管路115断开,使得所述载冷系统二300中,所述散热器一6接通载冷剂进行散热,所述蒸发器三15被短路而不接通载冷剂;
在第三温度工况下,所述三通阀四18被控制使得所述第十二管路112与所述第十六管路116连通,所述第十三管路113断开,所述三通阀五19被控制使得所述第十四管路114与所述第十五管路115连通,所述第十七管路117断开,使得所述载冷系统中,所述蒸发器三15接通载冷剂而与制冷剂换热被降温,所述散热器一6被短路而不接通载冷剂。
这是本发明的进一步优选控制形式,通过三通阀四和五、第十六和第十七管路,能够使得蒸发器三与散热器一在第一温度工况下形成串联连接,在第二温度工况下第十二管路、三通阀四、第十三管路、散热器一、第十四管路、三通阀五和第十七管路形成连通,将蒸发器三短路,能够形成超低温工况下,只开启散热器一而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器三而不运行的连通形式,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;还能够在第三温度工况下蒸发器三、第十六管路、三通阀一和第十二管路形成连通,将散热器一短路,能够形成高温工况范围下,只开启蒸发器对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
在一些实施方式中,
当包括载冷系统二300、第二末端热载荷17、蒸发器四20、散热器二13、三通阀六22、第二十管路120、第二十一管路121、第二十二管路122时:
在第一温度工况下,所述三通阀六22被控制使得所述第二十一管路121与所述第二十二管路122连通,所述第二十管路120断开,使得所述载冷系统二300中,所述第二末端热载荷17与所述蒸发器四20连通以通过所述蒸发器四20进行降温,所述散热器二13被断开;
在第二温度工况下,所述三通阀六22被控制使得所述第二十管路120与所述第二十一管路121连通,所述第二十二管路122断开,使得所述载冷系统二300中,所述蒸发器四20断开,所述第二末端热载荷17与所述散热器二13连通以通过所述散热器二13进行散热;
在第三温度工况下,所述三通阀六22被控制使得所述第二十一管路121与所述第二十二管路122连通,所述第二十管路120断开,使得所述载冷系统二300中,所述第二末端热载荷17与所述蒸发器四20连通以通过所述蒸发器四20进行降温,所述散热器二13被断开。
这是本发明的进一步优选控制形式,通过三通阀六和第二十二管路,能够使得蒸发器四与散热器二在第一温度工况或第三温度工况下形成并联且接通蒸发器四断开散热器二,能够形成高温工况或正常工况范围下,只开启蒸发器四对载冷剂制冷,而关闭散热器,避免因冲压空气的温度过高导致散热器无法对载冷剂正常冷却的情况发生,保证载冷剂能够正常地被蒸发器冷却,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用;在第二温度工况下将散热器二接通、蒸发器二短路,能够形成超低温工况下,只开启散热器二而对载冷剂进行散热,关闭蒸发器四而不运行的连通形式,能够避免因温度过低导致冷媒和冷冻油低于临界温度时粘度过大无法流动的情况发生,保证载冷系统中的载冷剂能够正常循环,保证对末端热载荷正常的散热和冷却作用。
本发明采用蒸气压缩式制冷循环提供冷量时,主要分为制冷剂循环回路和载冷剂回路。对于制冷剂回路,压缩机出口与冷凝器入口相连,冷凝器出口与储液器入口相连,储液器出口分别与过冷器二入口一和电子膨胀阀(节流装置六28)相连,节流装置六28又与过冷器二入口二相连,过冷器二出口一分别与电子膨胀阀(节流装置二11和节流装置四21)相连,过冷器二出口二与压缩机二相连,节流装置二11和节流装置四21出口分别与蒸发器二12和蒸发器四20入口相连,蒸发器二和四出口与压缩机二入口相连。对于载冷剂回路,高温工况下,前载冷剂回路和后载冷剂回路中载冷剂分别流向蒸发器二12和蒸发器四20;正常工况下,前载冷剂回路和后载冷剂回路中载冷剂在三通阀的控制下先分别通过散热器一6和散热器二13,后分别通过蒸发器一、二、三和四。高温工况下,如图1,蒸发制冷单元二中前载冷剂回路通过三通阀三14与蒸发器二12相连,后载冷剂回路通过三通阀六22与蒸发器四20相连,蒸发制冷单元一中前载冷剂回路通过三通阀一7与蒸发器一4相连,后载冷剂回路通过三通阀四18与蒸发器三15相连。正常工况下,如图,蒸发制冷单元二中前载冷剂回路通过三通阀三14与蒸发器二12相连,后载冷剂回路通过三通阀六22与蒸发器四20相连;蒸发制冷单元一中前载冷剂回路通过三通阀一7与散热器一6相连,又通过三通阀二8回到蒸发器一4(形成串联,先经过散热器一、后经过蒸发器一),后载冷剂回路通过三通阀四18与散热器一6相连,又通过三通阀五19回到蒸发器三15(形成串联,先经过散热器一、后经过蒸发器三)。
采用强迫散热提供冷量时(超低温工况),一级蒸气压缩式制冷循环不工作,主要为载冷剂回路,前载冷剂回路或后载冷剂回路中载冷剂流向散热器。具体来说,如图1,蒸发制冷单元二中前载冷剂回路通过三通阀三14与散热器二13相连,后直接回到前载冷剂回路而不流回蒸发器二12,后载冷剂回路通过三通阀六22与散热器二13相连,后直接回到后载冷剂回路而不流回蒸发器四20;蒸发制冷单元一中前载冷剂回路通过三通阀一7与散热器一6相连,又通过三通阀二8直接回到前载冷剂回路而不流回蒸发器三15,后载冷剂回路通过三通阀四18与散热器一6相连,又通过三通阀五19直接回到后载冷剂回路而不流回蒸发器三15。
综上所述,辅助冷却系统采用两台(或多台)蒸发制冷单元(CRU)串联方式提供冷量,载冷剂回路携带冷量以冷却末端热负荷设备。其中,蒸发制冷单元采用一级蒸气压缩循环、一级补气蒸气压缩循环和强迫散热相结合的方式提供制冷,解决了高温制冷工况和超低温制冷工况下压缩比过大、排气温度过高、压缩机启动失败及磨损等故障,实现了全工况下制冷系统的可靠运行,且降低了正常工况和超低温制冷工况下的能耗。
本发明的飞机辅助冷却系统主要为厨房餐车、大型电子设备等末端热负荷设备提供冷量需求,系统运行过程中主要分为两种工作方式:一级蒸气压缩制冷循环和强迫散热制冷循环。
当采用一级蒸气压缩制冷循环时,由蒸发制冷单元产生冷量,载冷剂携带冷量至末端热负荷设备以满足其冷却需求。主要分为制冷剂循环回路和载冷剂循环回路,对于蒸发制冷单元二的制冷剂循环回路,压缩机二排出的高温高压制冷剂蒸气,进入冷凝器二中将热量释放到冲压空气中变为高压液态制冷剂,进入到储液罐二中,后流经过冷器二入口一和出口二,又经电子膨胀阀(节流装置二11)和电子膨胀阀(节流装置四21)的节流过程变为低温低压湿蒸气,分别进入蒸发器二12和蒸发器四20吸收载冷剂中的热量变为低压蒸气,最后被压缩机吸入压缩为高温高压蒸气。其中,需要注意的是,当处于高温制冷工况时,将开启补气增焓功能(如图1中补气回路产生作用),储液罐二26中制冷剂流出经过电子膨胀阀(节流装置六28)的节流过程、过冷器二入口二和出口二变为低温中压制冷剂蒸气,进入到压缩机二9中进行补气以降低压缩机二的排气温度和压比。蒸发制冷单元一中的制冷剂循环回路与蒸发制冷单元一类似,不再详细描述。对于载冷剂回路,前回路载冷剂和后回路载冷剂分别流向蒸发器一、蒸发器二和蒸发器三、蒸发器四中释放热量。具体来说,如图,经过末端热负荷设备吸收热量后的前回路常温载冷剂液体在三通阀一7的控制下流向蒸发器一4与制冷剂换热,又经过三通阀三14进入到蒸发器二12与制冷剂换热变为低温载冷剂液体,后流到前回路末端热负荷设备吸收热量升温变为常温载冷剂液体;经过末端热负荷设备吸收热量后的后回路常温载冷剂液体在三通阀四18的控制下进入到蒸发器三15中与制冷剂换热,又通过三通阀六22进入到蒸发器四20与制冷剂换热变为低温载冷剂液体,后流到后回路末端热负荷设备吸收热量升温变为常温载冷剂液体。
当处于正常工况时,载冷剂回路将与高温工况存在不同,前回路载冷剂和后回路载冷剂在三通阀的控制下先通过散热器释放部分热量后,又在三通阀的控制下回到蒸发器与制冷剂换热再次释放热量。如图,经过末端热负荷设备吸收热量后的前回路常温载冷剂液体在三通阀一的控制下流向散热器一6将部分热量释放到冲压空气中,后在三通阀二8的控制下流入蒸发器一4与制冷剂换热,又经过三通阀三14进入蒸发器二12中与制冷剂再次换热变为低温载冷剂液体,从而冷却前回路末端热负荷。经过末端热负荷设备吸收热量后的后回路常温载冷剂液体在三通阀四18的控制下流向散热器一6将部分热量释放到冲压空气中,后在三通阀五19的控制下流入蒸发器三15与制冷剂换热,又经过三通阀六22进入蒸发器四20中与制冷剂再次换热变为低温载冷剂液体,从而冷却后回路末端热负荷。
当采用强迫散热制冷时,蒸气压缩制冷循环不启动,载冷剂进入到散热器中释放热量并携带冷量至末端热负荷设备以满足其冷却需求。具体来说,如图1,经过末端热负荷设备吸收热量后的前回路常温载冷剂液体经过三通阀一7进入到散热器一6中释放热量降低温度,后经三通阀二8直接回到前载冷剂回路,又经三通阀三14进入到散热器二13中释放热量变为低温载冷剂液体,后流到前回路末端热负荷设备吸收热量升温变为常温载冷剂液体;经过末端热负荷设备吸收热量后的后回路常温载冷剂液体经过三通阀四18进入到散热器一6中释放热量降低温度,后经三通阀五19直接回到后载冷剂回路,又经三通阀六22进入到散热器二13中释放热量变为低温载冷剂液体,后流到后回路末端热负荷设备吸收热量升温变为常温载冷剂液体。
总的来说,本发明具体应用时,应对不同制冷工况和系统运行状态下的制冷效果可以进行详细测试,以确保不同制冷工况下系统能够高效稳定运行。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明,但是应当理解,系统和设备仅是示例,各设备可以适当省略,替换或添加各种过程和组件。例如,蒸发制冷单元三台或多台串联,三通阀位置也可根据制冷需求随意搭配安装以调整载冷剂流路进入散热器或蒸发器换热。
此外,具体高温制冷工况、超低温制冷工况下系统运行状态及制冷效果应根据详细试验测试情况进行划分调整,且可以增加温度传感器、压力传感器等组件进行系统状态监控。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (21)
1.一种冷却系统,其特征在于:包括:
载冷系统一(100)和蒸发制冷单元一(200),所述蒸发制冷单元一(200)包括压缩机一(1)、冷凝器一(2)、节流装置一(3)和蒸发器一(4),所述载冷系统一(100)包括第一末端热载荷(5)和散热器一(6),所述第一末端热载荷(5)能与所述散热器一(6)连通以在所述散热器一(6)处对载冷剂进行散热降温,所述第一末端热载荷(5)还能与所述蒸发器一(4)连通以在所述蒸发器一(4)处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统一(100)中,所述散热器一(6)与所述蒸发器一(4)串联,所述第一末端热载荷(5)与所述散热器一(6)和所述蒸发器一(4)均连通,且所述载冷剂能先流经所述散热器一(6)中进行散热,再流经所述蒸发器一(4)中进行降温,所述第一温度工况的温度为T1。
2.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于:
还包括三通阀一(7)、三通阀二(8)、第一管路(101)、第二管路(102)、第三管路(103)和第四管路(104),所述三通阀一(7)设置在所述第一管路(101)与所述第二管路(102)相接处,所述三通阀二(8)设置在所述第三管路(103)与所述第四管路(104)相接处,
所述第一末端热载荷(5)的一端通过依次连通的所述第一管路(101)、所述三通阀一(7)、所述第二管路(102)与所述散热器一(6)的第一端连通,所述散热器一(6)的第二端通过依次连通的所述第三管路(103)、所述三通阀二(8)和所述第四管路(104)与所述蒸发器一(4)的载冷管路的一端连通,使得所述散热器一(6)与所述蒸发器一(4)能形成串联。
3.根据权利要求2所述的冷却系统,其特征在于:
还包括第五管路(105)和第六管路(106),所述三通阀一(7)的三个端分别与所述第一管路(101)、所述第二管路(102)和所述第五管路(105)连通,所述第五管路(105)的另一端与所述蒸发器一(4)的载冷管路的一端连通;
所述三通阀二(8)的三个端分别与所述第三管路(103)、所述第四管路(104)和所述第六管路(106)连通,所述第六管路(106)的另一端与所述蒸发器一(4)的载冷管路的另一端连通。
4.根据权利要求3所述的冷却系统,其特征在于:
在第二温度工况下,所述载冷系统一(100)中,所述蒸发器一(4)断开,所述第一末端热载荷(5)与所述散热器一(6)连通以通过所述散热器一(6)进行散热,所述第二温度工况的温度为T2,其中T2小于T1;
在第三温度工况下,所述载冷系统一(100)中,所述散热器一(6)断开,所述第一末端热载荷(5)与所述蒸发器一(4)连通以通过所述蒸发器一(4)进行降温,所述第三温度工况的温度为T3,其中T3大于T1。
5.根据权利要求4所述的冷却系统,其特征在于:
还包括蒸发制冷单元二(400),所述蒸发制冷单元二(400)包括压缩机二(9)、冷凝器二(10)、节流装置二(11)和蒸发器二(12),所述载冷系统一(100)还包括散热器二(13),所述第一末端热载荷(5)还能与所述散热器二(13)连通以在所述散热器二(13)处对载冷剂进行散热降温,所述第一末端热载荷(5)还能与所述蒸发器二(12)连通以在所述蒸发器二(12)处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统一(100)中,所述散热器二(13)断开,所述第一末端热载荷(5)与所述蒸发器二(12)连通以通过所述蒸发器二(12)进行降温;
在第二温度工况下,所述载冷系统一(100)中,所述蒸发器二(12)断开,所述第一末端热载荷(5)与所述散热器二(13)连通以通过所述散热器二(13)进行散热;
在第三温度工况下,所述载冷系统一(100)中,所述散热器二(13)断开,所述第一末端热载荷(5)与所述蒸发器二(12)连通以通过所述蒸发器二(12)进行降温。
6.根据权利要求5所述的冷却系统,其特征在于:
所述第一末端热载荷(5)的另一端通过第七管路(107)与所述蒸发器二(12)的载冷管路的一端连通,所述第一末端热载荷(5)的另一端还通过第八管路(108)与所述散热器二(13)的第三端连通,所述散热器二(13)的第四端通过依次连通的第九管路(109)和第十管路(110)与所述蒸发器一(4)的载冷管路的另一端连通,使得所述散热器二(13)与所述蒸发器二(12)能形成并联。
7.根据权利要求6所述的冷却系统,其特征在于:
还包括三通阀三(14)和第十一管路(111),所述三通阀三(14)设置在所述第九管路(109)与所述第十管路(110)的相接处,所述三通阀三(14)的三个端分别与所述第九管路(109)、所述第十管路(110)和所述第十一管路(111)连通,所述第十一管路(111)的另一端与所述蒸发器二(12)的载冷管路的另一端连通。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的冷却系统,其特征在于:
还包括载冷系统二(300),所述蒸发制冷单元一(200)还包括蒸发器三(15)和节流装置三(16),所述蒸发器一(4)和所述节流装置一(3)串联在第一制冷管路(201)上,所述蒸发器三(15)和所述节流装置三(16)串联在第二制冷管路(202)上,所述第一制冷管路(201)与所述第二制冷管路(202)并联;所述载冷系统二(300)包括第二末端热载荷(17)和所述散热器一(6),所述第二末端热载荷(17)能与所述散热器一(6)连通以在所述散热器一(6)处对载冷剂进行散热降温,所述第二末端热载荷(17)还能与所述蒸发器三(15)连通以在所述蒸发器三(15)处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统二(300)中,所述散热器一(6)还与所述蒸发器三(15)串联,所述第二末端热载荷(17)与所述散热器一(6)和所述蒸发器三(15)均连通,且所述载冷剂先流经所述散热器一(6)中进行散热,再流经所述蒸发器三(15)中进行降温,所述第一温度工况的温度为T1。
9.根据权利要求8所述的冷却系统,其特征在于:
在第二温度工况下,所述载冷系统二(300)中,所述蒸发器三(15)断开,所述第二末端热载荷(17)与所述散热器一(6)连通以通过散热器一(6)进行散热,所述第二温度工况的温度为T2,其中T2小于T1;
在第三温度工况下,所述载冷系统二(300)中,所述散热器一(6)断开,所述第二末端热载荷(17)与所述蒸发器三(15)连通以通过所述蒸发器三(15)进行降温,所述第三温度工况的温度为T3,其中T3大于T1。
10.根据权利要求9所述的冷却系统,其特征在于:
所述第二末端热载荷(17)的一端通过依次连通的第十二管路(112)和第十三管路(113)与所述散热器一(6)的第一端连通,所述散热器一(6)的第二端通过依次连通的第十四管路(114)和第十五管路(115)与所述蒸发器三(15)的载冷管路的一端连通,使得所述散热器一(6)与所述蒸发器三(15)能形成串联。
11.根据权利要求10所述的冷却系统,其特征在于:
还包括三通阀四(18)、三通阀五(19)、第十六管路(116)和第十七管路(117),所述三通阀四(18)设置在所述第十二管路(112)与所述第十三管路(113)相接处,所述三通阀四(18)的三个端分别与所述第十二管路(112)、所述第十三管路(113)和所述第十六管路(116)连通,所述第十六管路(116)的另一端与所述蒸发器三(15)的载冷管路的一端连通;
所述三通阀五(19)设置在所述第十四管路(114)与所述第十五管路(115)相接处,所述三通阀五(19)的三个端分别与所述第十四管路(114)、所述第十五管路(115)和所述第十七管路(117)连通,所述第十七管路(117)的另一端与所述蒸发器三(15)的载冷管路的另一端连通。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的冷却系统,其特征在于:
所述蒸发制冷单元二(400)还包括蒸发器四(20)和节流装置四(21),所述蒸发器二(12)和所述节流装置二(11)串联在第三制冷管路(203)上,所述蒸发器四(20)和所述节流装置四(21)串联在第四制冷管路(204)上,所述第三制冷管路(203)与所述第四制冷管路(204)并联;所述载冷系统二包括第二末端热载荷(17)和所述散热器二(13),所述第二末端热载荷(17)能与所述散热器二(13)连通以在所述散热器二(13)处对载冷剂进行散热降温,所述第二末端热载荷(17)还能与所述蒸发器四(20)连通以在所述蒸发器四(20)处使得制冷剂对载冷剂进行降温;
在第一温度工况下,所述载冷系统二(300)中,所述散热器二(13)断开,所述第二末端热载荷(17)与所述蒸发器四(20)连通以通过所述蒸发器四(20)进行降温;
在第二温度工况下,所述载冷系统二(300)中,所述蒸发器四(20)断开,所述第二末端热载荷(17)与所述散热器二(13)连通以通过所述散热器二(13)进行散热;
在第三温度工况下,所述载冷系统二(300)中,所述散热器二(13)断开,所述第二末端热载荷(17)与所述蒸发器四(20)连通以通过所述蒸发器四(20)进行降温。
13.根据权利要求12所述的冷却系统,其特征在于:
所述第二末端热载荷(17)的另一端通过第十八管路(118)与所述蒸发器四(20)的载冷管路的一端连通,所述第二末端热载荷(17)的另一端还通过第十九管路(119)与所述散热器二(13)的第三端连通,所述散热器二(13)的第四端通过依次连通的第二十管路(120)和第二十一管路(121)与所述蒸发器四(20)的载冷管路的另一端连通,使得所述散热器二(13)与所述蒸发器四(20)能形成并联。
14.根据权利要求13所述的冷却系统,其特征在于:
还包括三通阀六(22)和第二十二管路(122),
所述三通阀六(22)设置在所述第二十管路(120)与所述第二十一管路(121)的相接处,所述三通阀六(22)的三个端分别与所述第二十管路(120)、所述第二十一管路(121)和所述第二十二管路(122)连通,所述第二十二管路(122)的另一端与所述蒸发器四(20)的载冷管路的另一端连通。
15.根据权利要求8所述的冷却系统,其特征在于:
所述蒸发制冷单元一(200)还包括储液罐一(23)、第五制冷管路(205)、第六制冷管路(206)和第七制冷管路(207)以及过冷器一(24)和节流装置五(25),所述储液罐一(23)与所述冷凝器一(2)的下游端管路连通,所述储液罐一(23)的出口通过所述第五制冷管路(205)与所述过冷器一(24)的入口一连通,所述储液罐一(23)的出口还通过第六制冷管路(206)与所述过冷器一(24)的入口二连通,所述第五制冷管路(205)上设置所述节流装置五(25),所入口一进入的制冷剂与所述入口二进入的制冷剂在所述过冷器一(24)中热交换,所述入口一进入的制冷剂在经过热交换后通过出口一与所述蒸发器一(4)或所述蒸发器三(15)连通,所述入口二进入的制冷剂在经过热交换后通过出口二经所述第七制冷管路(207)与所述压缩机一(1)的补气口连通。
16.根据权利要求12所述的冷却系统,其特征在于:
所述蒸发制冷单元二(400)还包括储液罐二(26)、第八制冷管路(208)、第九制冷管路(209)、第十制冷管路(210)以及过冷器二(27)和节流装置六(28),所述储液罐二(26)与所述冷凝器二(10)的下游端管路连通,所述储液罐二(26)的出口通过第八制冷管路(208)与所述过冷器二(27)的入口一连通,所述储液罐二(26)的出口还通过第九制冷管路(209)与所述过冷器二(27)的入口二连通,所述第九制冷管路(209)上设置所述节流装置六(28),所入口一进入的制冷剂与所述入口二进入的制冷剂在所述过冷器二(27)中热交换,所述入口一进入的制冷剂在经过热交换后通过出口一与所述蒸发器二(12)或所述蒸发器四(20)连通,所述入口二进入的制冷剂在经过热交换后通过出口二经所述第十制冷管路(210)与所述压缩机二(9)的补气口连通。
17.根据权利要求8所述的冷却系统,其特征在于:
所述蒸发制冷单元一(200)中,所述冷凝器一(2)与所述散热器一(6)相邻设置,冲压空气先流经所述冷凝器一(2)再流经所述散热器一(6),或者冲压空气先流经所述散热器一(6)再流经所述冷凝器一(2);
所述蒸发制冷单元二(400)中,所述冷凝器二(10)与所述散热器二(13)相邻设置,冲压空气先流经所述冷凝器二(10)再流经所述散热器二(13),或者冲压空气先流经所述散热器二(13)再流经所述冷凝器二(10);
所述冷却系统为飞机辅助冷却系统,所述第一末端热载荷(5)为前回路末端热载荷,所述第二末端热载荷(17)为后回路末端热载荷。
18.一种如权利要求4-17中任一项所述的冷却系统的控制方法,其特征在于:
在第一温度工况下,所述三通阀一(7)能被控制使得所述第一管路(101)与所述第二管路(102)连通,所述第五管路(105)断开,所述三通阀二(8)能被控制使得所述第三管路(103)与所述第四管路(104)连通,所述第六管路(106)断开,使得所述载冷系统一(100)中,所述散热器一(6)与所述蒸发器一(4)串联,且所述载冷剂先流经所述散热器一(6)中进行散热,再流经所述蒸发器一(4)中进行降温;
在第二温度工况下,所述三通阀一(7)能被控制使得所述第一管路(101)与所述第二管路(102)连通,所述第五管路(105)断开,所述三通阀二(8)能被控制使得所述第三管路(103)与所述第六管路(106)连通,所述第四管路(104)断开,使得所述载冷系统一(100)中,所述散热器一(6)接通载冷剂进行散热,所述蒸发器一(4)被短路而不接通载冷剂;
在第三温度工况下,所述三通阀一(7)能被控制使得所述第一管路(101)与所述第五管路(105)连通,所述第二管路(102)断开,所述三通阀二(8)能被控制使得所述第三管路(103)与所述第四管路(104)连通,所述第六管路(106)断开,使得所述载冷系统一(100)中,所述蒸发器一(4)接通载冷剂而与制冷剂换热被降温,所述散热器一(6)被短路而不接通载冷剂。
19.根据权利要求18所述的冷却系统,其特征在于:
当包括蒸发器二(12)、散热器二(13)、三通阀三(14)、第九管路(109)、第十管路(110)、第十一管路(111)时:
在第一温度工况下,所述三通阀三(14)能被控制使得所述第十管路(110)与所述第十一管路(111)连通,所述第九管路(109)断开,使得所述载冷系统一(100)中,所述第一末端热载荷(5)与所述蒸发器二(12)连通以在所述蒸发器二(12)处使得制冷剂对载冷剂进行降温,所述散热器二(13)断开;
在第二温度工况下,所述三通阀三(14)能被控制使得所述第九管路(109)与所述第十管路(110)连通,所述第十一管路(111)断开,使得所述载冷系统一(100)中,所述第一末端热载荷(5)与所述散热器二(13)连通以通过所述散热器二(13)进行散热,所述蒸发器二(12)断开;
在第三温度工况下,所述三通阀三(14)被控制使得所述第十管路(110)与所述第十一管路(111)连通,所述第九管路(109)断开,使得所述载冷系统一(100)中,所述第一末端热载荷(5)与所述蒸发器二(12)连通以在所述蒸发器二(12)处使得制冷剂对载冷剂进行降温,所述散热器二(13)断开。
20.根据权利要求18所述的冷却系统,其特征在于:
当包括载冷系统二(300)、第二末端热载荷(17)、蒸发器二(12)、三通阀四(18)、三通阀五(19)、第十二管路(112)、第十三管路(113)、第十四管路(114)、所述第十五管路(115)和第十六管路(116)时:
在第一温度工况下,所述三通阀四(18)能被控制使得所述第十二管路(112)与所述第十三管路(113)连通,所述第十六管路(116)断开,所述三通阀五(19)被控制使得所述第十四管路(114)与所述第十五管路(115)连通,所述第十七管路(117)断开,使得所述载冷系统二(300)中,所述散热器一(6)与所述蒸发器三(15)串联,且所述载冷剂先流经所述散热器一(6)中进行散热,再流经所述蒸发器三(15)中进行降温;
在第二温度工况下,所述三通阀四(18)被控制使得所述第十二管路(112)与所述第十三管路(113)连通,所述第十六管路(116)断开,所述三通阀五(19)被控制使得所述第十四管路(114)与所述第十七管路(117)连通,所述第十五管路(115)断开,使得所述载冷系统二(300)中,所述散热器一(6)接通载冷剂进行散热,所述蒸发器三(15)被短路而不接通载冷剂;
在第三温度工况下,所述三通阀四(18)被控制使得所述第十二管路(112)与所述第十六管路(116)连通,所述第十三管路(113)断开,所述三通阀五(19)被控制使得所述第十四管路(114)与所述第十五管路(115)连通,所述第十七管路(117)断开,使得所述载冷系统中,所述蒸发器三(15)接通载冷剂而与制冷剂换热被降温,所述散热器一(6)被短路而不接通载冷剂。
21.根据权利要求18所述的冷却系统,其特征在于:
当包括载冷系统二(300)、第二末端热载荷(17)、蒸发器四(20)、散热器二(13)、三通阀六(22)、第二十管路(120)、第二十一管路(121)、第二十二管路(122)时:
在第一温度工况下,所述三通阀六(22)被控制使得所述第二十一管路(121)与所述第二十二管路(122)连通,所述第二十管路(120)断开,使得所述载冷系统二(300)中,所述第二末端热载荷(17)与所述蒸发器四(20)连通以通过所述蒸发器四(20)进行降温,所述散热器二(13)被断开;
在第二温度工况下,所述三通阀六(22)被控制使得所述第二十管路(120)与所述第二十一管路(121)连通,所述第二十二管路(122)断开,使得所述载冷系统二(300)中,所述蒸发器四(20)断开,所述第二末端热载荷(17)与所述散热器二(13)连通以通过所述散热器二(13)进行散热;
在第三温度工况下,所述三通阀六(22)被控制使得所述第二十一管路(121)与所述第二十二管路(122)连通,所述第二十管路(120)断开,使得所述载冷系统二(300)中,所述第二末端热载荷(17)与所述蒸发器四(20)连通以通过所述蒸发器四(20)进行降温,所述散热器二(13)被断开。
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