CZ335690A3 - Způsob regulování výkonu parního kompresorového okruhu - Google Patents

Description

Způsob regulování výkonu parního kompresorového okruhu

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení s kompresním parním chladicím cyklem, jako chladičů, klimatizačních jednotek a tepelných čerpadel při užití chladivá, pracujícího v uzavřeném okruhu za nadkritických podmínek, a zejména á-ctké- způsobu modulování a regulace výkonu takových zařízení.

Dosavadní stav techniky

Obvyklý parní kompresorový okruh pro účely chlazení, klimatizace nebo tepelných čerpadel je v zásadě znázorněn na obr.Jlí Zařízení sestává z kompresoru, kondenzačního výměníku tepla, škrtícího ventilu a odpařovacího výměníku tepla. Tyto složky jsou spojeny v okruhu s uzavřeným^otem, ve kterém je uváděno do oběhu chladivo. Pracovní princip zařízení s parním chladicím cyklem je následující: tlak a teplota páry chladivá se kompresorem zvýší^ než vstoupí do kondenzátoru, kde se ochladí a kondenzuje, přičemž odevzdá teplo sekundárnímu chladivu. Vysokotlaká kapalina se pak expanzním ventilem srazí na tlak a teplotu výparníku. Ve výparníku chladivo vře

a) absorbuje teplo ze svého okolí. Pára se na výstupu z výparníku odvádí do kompresoru, čímž je cyklus uzavřen.

Obvyklá zařízení s parním kompresorovým okruhem užívají chladiv (jako například R-12, CF₂C1₂) , pracujících zcela při podkritických tlacích. Jako chladivá lze užít celé řady různých látek nebo směsí látek. Volba chladivá je mimo jiné ovlivňována kondenzační teplotou, jelikož kritická teplota tekutiny bude horní mez pro nastávající kondenzaci. Za účelem udržení přijatelné účinnosti je normálně žádoucí použít chladivá s kritickou teplotou nejméně 20 až 30 K nad kondenzační teplotou. Při konstrukci a provozu běžných soustav se obvykle obcházejí teploty blízké kritické teplotě.

O dnešní technologii pojednává literatura velmi podrobně, jak lze zjistit například v Handbooks of American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers lne., Fundamentals 1989 a **Refrigeration 1986^ Okolnost, že dnes běžně užívaná chladivá (halogenované uhlovodíky) ničí ozónovou vrstvu zeměkoule, vedla k silné mezinárodní £fci, aby používání těchto tekutin bylo sníženo nebo zapovězeno. Je zde tedy nezbytně zapotřebí nalézt vhodné alternativy dosavadní technologie.

Řízení výkonu u běžných zařízení parních kompresoro- _r ft- f oli vých okruhů se dosahuje hlavně regulací Ánrntnvnhn ΐοκγchladiva procházejícího výparníkem. To se provádí například regulací výkonu kompresoru, přiškrcováním neboxobtokem. Tyto postupy zahrnují složitější průtočný okruh a s-íyžkyj mrcndst přídavného vybavení a příslušenství, sníženou účinnost dílčího zatížení a jiné komplikace. _Λ

Obvyklým, typem zařízení pro regulaci jkápáíiny je termostatický expaně-ní ventil, který ^e •šÁaen přehřátími Správné činnosti ventilu při proměnlivých pracovních podmínkách se dosáhne použitím velké části výparníku pro přehřívání chladivá, což vede k nízkému koeficientu přenosu tepla.

Kromě toho nastává odvádění teploty v kondenzátoru /ζ obvyklým parním kompresorovým okruhem hlavně při konstantní teplotě. Termodynamické ztráty proto nastávají v důsledku velkých rozdílů teploty, když se teplo odevzdává sekundárnímu chladivu s velkým nárůstem teploty, jako při aplikacích tf tepelným čerpadlem nebo když je dostupný juzfe sekundární^ chladivá malý.

Provoz parního kompresorového okruhu za nadkritických podmínek byl do určité míry prováděn již dříve. Až do doby, kdy se uplatnily halogenované uhlovodíky před 40 až 50 lety, •X, Ť»___ (užívaloVse běžně [CO, jako chladivá, zejména pro chlazení na lodích a chlazení zásob a nákladu. Příležitostně, zejména když loď projížděla tropickými oblastmp^mohla být chladicí teplota mořské vody příliš vysoká^gT^aísy^-p^vá d ě normální kondenzaci. a zařízení pracovalo s nadkritickou teplotou na rf ·wnu/štraně. Kritická teplota pro CO₂ je -31 C. V této si10 tuaci byla pxaxe taková, že se obsah chladivá awěLčř± na / ss» aLídiie-jdz^^o oodu,yfe^e/fiak na výpusti kompresoru se-¾vγ// JÉšei na 9 až 10 MPay—-aby se chladicí výkon udržel na přijatelné úrovni. Technologie chlazení s CO₂ je popsána ve starší literatuře, n^ří kl/d^w^c^justertagi Kalteprozesse, Springer 1933 ne^YH^J. 'Háclntire» Ref rigeration Engineering , Wiley 1937.

Obvyklá praxe ve starších soustavách s CO₂ záležela v přidání dalšího množství chladivá z oddělených zásobních vál15 ců. Sběrač, zařazený za kondenzátorem normálním způsobem nebudeVsctrOpénkogjo^ funkce zamýš lené vynálezem.

Jiná možnost zvýšení výkonu a účinnosti daného parního kompresorového okruhu pracujícího s nadkritickým tlakem na straně je známa z německého patentového spis

278 095 (1912). Tento postup zahrnuje dvoustupňovou kompresi s 2 5 -rbžntŘťLm ^chlazením v nadkritické oblasti. Ve srovnání se stannem Jfe&ržehrnúje instalaci přídavného kompresoru dardním systémem.

nebo čerpadla a výměníku tepla.

Principles of Refigeration, cuc/rr^

W.B. Gosn ^S^Cambridge Univ.^ Press 1982, poukazuje na některé zvláštnosti práce v blízkosti kritického tlaku. Navrhuje se, že by zvýšení množství chladivá na vysokotlaké straně mohlo být, q provedeno dočasným uzavřením expansního ventilur-^eby -ae-Yard-

možství chladivá z výparníku, ρτΰίί-νοιίΐσΐ Avšak zdůrazňuje se, že by tím měl výparníkynédostatek kapaliny, coz by zpusosry<J^|—b£lu oníčorrí- výkonu v době, kdy je jej nejvíce zapotřebí.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu proto je

ΙΟ zlepšen^fcř^, jednoduc^ffé) a účinn^fí^ prostředků pro modulování^¹ regulaci výkonu nadkritického parního kompresorového okruhu při odstranění shora uvedených nevýhod a nedostatků dřívějšího stavu techniky.

Dalším účelem vynálezu je vytvořit parní kompresorový okruh při vyloučení použití chladiv^CFC? a zároveň dát možnost pouzí r' pecnost, ohrození *=hco ι ί n řftfín vytvořeni nov ití různých atraktivních chladiv se zřetelem na beznovy způsob regulace

Jiným účelem vynálezu je

výkonu, který zahrnuje práci při zásadně konstantní y^-ůtofo

Který zanrnuje prací rychlosti fesftefe^čmHdřva—a—jednoduché modulaci výkonu činností ventilu.

Ještě dalším předmětem vynálezu jel^ctvoření cyklu odstraňujícího teplo při sestupné teplotě a snížení ztrát při výměně tepla v aplikacích, kde je e kundám ího ^chladivá malý, nebo když [sekundární chladivoTmá býťj zahřáV^^a^/oměrně vysokou teplotu.

Shora uvedených i jiných předmětů a účelů vynálezu se dosáhne způsobem, který jpracuju nGi~mádg?ě^2a podmínek (tj . při n^dj$/j^ick^m tlaku na ^&rt«4/^traně a podkritickém tlaku na deln/TsHraně) , přičemž se termodynamických nadkritických vlastností v nadkritickém stavu použije pro řízení chladicí zahřívacího výkonu zařízení.

Vynález zahrnuje regulaci specifické en^žt&fpie na vstupu výparníku úmyslným použitím tlaku před přiškrcením za účelem regulace výkonu. Výkon se reguluje tím, že se mění rozdíl entříí^pie chladivá ve výparníku, a to změnou specifické en/ld^pie chladivá před přiškrcením. V nadkritickém stavu se td/muze pruvéLt tíi^^ze se nezávisle mění tlak a teplota.

U výhodnéHo provedení se tato modulace specifické e nósaťp ie prov<áfd<j změnou tlaku před zaškrcením. Chladivo se ochlazuje co možná nejvíce pomocí dostupného chladicího prostředími^ tlak se reguluje pro dosažení žádané enžÍB&iřpie.

Podstatu vynálezu tvoří způsob regulování kepscity— parního kompresorového okruhu, obsahujícího kompresor, chla, dič, škrticí ústrojí a výparník, zapojené do série a tvořící faxlisr.urý uzavřený okruh pracuj í cí _ qw i-Jrám t-lA-te? na

ý uzavřený okruh pracující, as vysokotlaké straně okruhu/TCegulace nou okamži těy^cftTadi cí náplně vysokotlaké straně okruhu.

oracuiici 13« ιh ^{1 1} k ť-i-tAuxJew ¹ ' ‘y se provádí změ20

Jedno τ. výhodných provedení způsobu spočívá v tem, že regulace je založena na modulaci nadkritického tlaku a prováděna měněním kapalinové zásoby nízkotlakového přijímače (16) chladivá,, umístěného mezi výparníkem (14) fa^ č^/kompresorem (10) při použití pouze škrticího ústrojí (13) jako prostředku pro regulování leapacifcy= ,

Podle dalšího provedení se iž i t eyVš .upu.j<j· Ldkj· í změna okamžitéYvság-tey chladivá vysokotlaké straně proudového okruhu provádí modulováním ventilu (21) a škrticího ústrojí (13) za účelem nadkriticky stlačené náplně chladivá v přijímači (21), upraveném v proudovém okruhu mezi ventilem (21) a škrticím ústrojím (13).

Další provedení spočívá v tom, že změna okamžitéZ^r wógky- chladivá ty&Jvysokotlaké straně proudového obvodu se provede plynulým reg^o^áním odstraňování nebo naplňování chladivá do zásobníku zařízení, popřípadě z tohoto fi-γ κτι'ίρ ^£- spojecs^Xs nízkotlakou a vysokotlakou stranou

cteá^í^Aířraně .

ft=í- ještě dalšíť^^řovedení se postupuje tak, že se stav výstupu výparníku udržuje jako dvoufázová směs páry ^^kapaliny za vytvoření nadbytku kapaliny na nízkotlakém vstupu přídavného výměníku (12) tepla, íz/dtlaké na 1 i vi? j-e před vstupem do kompresoru podrobeno vypařování a přehřívání teplem -a, vy.^nk-i-Tt· 1 A-k-pl ia j, — Ϋ* cJL/Jí/ΈQ ý

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude níže podrobněji popsán v souvislosti s výkresyy tyty ·

Obr.jl znázorňuje schematicky běžný podkritický parní kompresorový okruh)

Obr.[2 znázorňuje schematicky nadkritický parní kompresorový okruh jey/ib LiWMgy podle výhodného

Obr provedení vynálezu;

znázorňuje schematicky nadkritický parní komi/S ty ďréfa-* presorový okruh konstruovaný podle druhého /vtVózU^zžJ^^- provedení vynálezu/ýjřoto provedení zahrnuje mezilehlý zásobník tlaku zapojený přímo do

Atz-74 t oko vého okruhu mezi dvěma ventily] / / . ,

Obr .14 znázorňuje schematicky nadkritický parm kompresorový okruh í^^struov^ný podle třetího provedení vynálezu_//’tbto provedení zahrnuje zvláštní^. zásobní£pro udrž«řá^-Chladiva ^apal řny^/fíebo v nadkritickém stavu;

Obr

Obr •í je graf znázorňující vztah tlaku proti enthalpii u nadkritickéhc parního kompresorového okruhu podle obr ^2^, 3 nebo 4 za různých pracovních podmínek^ je -aouhr-n graf#* znázorňuj ící^^rTzrerrt^ch lad i čího výkonu .způsobem řízení tlaku podle vynáleΛτ zu/^ínázornené výsledky jsou měřen' torní j^nonstracnr^soustav^ koné^ruóvawé·'podle .aboravýhodného proveden£ vynálezu,*

Obr.1 y iMtava nkiig/bnT výc-iídky znázorňující

teploty entrK^fci^ v nadkritickém parním kompresorovém okruhu podle obr .^pracuj ícím pn různých tlacícn np fea^pri straně při užití oxidu uhličitého jako chladivá.

I

Příklady provedení vynálezu

Nadkritický parní kompresní okruh podle vynálezu obsahuje chladivo, jehož kritická teplota je mezi teplotou vstupu a průměrná teplota je dodáváné teplo, a dále obsahuje uzavřený pracovní tekutinový okruh, kde je chladivo uváděno do oběhu.

Vhodná tekutá chladivá mohou být například ethylen (C₂H₄) , diboran (B₂H₆) , oxid uhličitý (CO₂) , ethan (C₂H₆) a oxid dusný (N₂O) .

Uzavřený pracovní okruh sedává ze smyčky toku chladivá s integrovaným zásobním «egrerf^ttr. Obr J2 znázorňuje výhodné provedení vynálezu, kde zásobní Ďčigmcnt je int^jrální 4ťt*Jčástí výparníkové soustavy. Průtočný okruh obsahuje kompresor spojený do série s výměníkem 11 tepla, protiproudový výměník 12 tepla a škrticí ventil 13.. Škrticí ventil může být nahrazen vhodným expansním zařízením. Výparný výměník 14. tepla, zásobník 16 kapaliny a na nízkotlaké straně protiproudový výměník 12 tepla jsou zapojeny v proudu mezi škrticím ventilem 13 a vstupem 19 kompresoru 10.. Zásobník 16 kapaliny je spojen s výstupem 15 výparníku a výstup plynné fáze zásobníku 16 je spojen s protiproudovým výměníkem 12 tepla.

Protiproudový výměník 12 tepla není absolutně nutný pro funkci zařízení, avšak zlepšuje jeho účinnost, zejména rychlost jeho odezvy na požadavek zvýšení výkonu. Slouží také pro navrácení oleje do kompresoru. Za tím účelem je vedení kapalné fáze od zásobníku 16 (znázorněno přerušovanou čárou na obr^2) spojeno se sacím vedením buď před protiproudovým výměníkem 12 tepla v místě 17 nebo za ním v místě 18 nebo kdekoliv mezi těmito dvěma body. Tok kapaliny, tj. chladivá X

A/⁷oleje, je řízen vhodným obvyklým zařízením pro omezení proudu kapaliny (na vyobrazení neznázorněno). Tím, že se připustí, aby do parního vedení vstoupilo určité množství nadbytečného kapalného chladivá, obdrží se nadbytek kapaliny na výstupu 15 výparníku.

U^dr^hého provedení vynálezu podle obr.Ji zahrnuje zásobní acgmcrrt obvodu pracovní tekutiny zásobník 22., zařazený v proudovém okruhu mezi ventilem 21 a škrticím ventilem

Ostatní členy 10 až 14 proudového obvodu jsou tytéž jako stejně označené členy prvního provedení, i když výměník 12 tepla může být vynechán bez větších následků. Tlak v zásobníV 4-t J ku 22 se udržuje mezi tlaky na doln-ý^gTraně a ffiraí^straně proudového obvodu.

Ve^třetím provedení vynálezu podle obr .Jl zahrnuje zásobní 'pcgmo-at okruhu pracovní tekutiny zvláštní zásobník 1/ - -

. kde je tlak udržován mezi tlakem(^rfr©=řH±<strany a tlakem

Αί/β&βιϊ/ ΙΧΧ , ,

3® -atoítMyXstrany proudového obvodu. Zásobní -sogmerrt dále sestava z ventilů 23 a 24, které jsou připojeny k vysokotlaké, popřípadě k nízkotlaké části proudového okruhu.

Při provozu je chladivo stlačeno na vhodný nadkritický tlak v kompresoru 10., přičemž výpusť 20 je na obr.J5 znázorněna jako stav a. Chladivo ge v objeku výměníkem 11 tepla, kde se chladí na stav b, yWy odevzdává teplo vhodnému chladicímu činidlu, například chladicímu vzduchu nebo vodě. Je-li zapotřebí, může být chladivo dále ochlazeno do stavu c v protiproudovém výměníku 12 tepla, než se zaškrtí na stav d. Snížením tlaku ve škrtícím ventilu 13 se vytvoří dvoufázová směs plyn/kapalina, znázorněná jako stav d na obrJ3. Chladivo absorbuje teplo ve výparníku 14 vypařováním kapalné fáze. Ze stavu e na výpusti výparníku může být plynné chladivo přehříváno v protiproudovém výměníku 12 tepla na stav f, než stoupá do vstupu 19 kompresoru, čímž se cyklus dokončí.

obr

Ve výhodném provedení vynálezu, ýtk je znázorněn^/na J2, bude stav e výpusti výparníku ve dvoufázové oblasti v důsledku přebytku kapaliny na výpusti výparníku. Modulace výkonu nadkritického okruhu se provádí měněním stavu chladivá na vstupu výparníku, tj. do bodu d na obr^5. Chladicí výkon na jednotku proudu hmoty chladivá odpovídá rozdílu enidcDÍpie mezi stavem d a stavem e. Tento rozdíl enthaďpie je dán vodorovnou vzdáleností v diagramu enrlCJřřpie-tlak,<ďbr .b .

Přiškrcování je postup pro udržení konstantní •enthal·takže en£fe»£.pie v bodu d je stejná jako entfifeXpie ýC V bodu c . V důsledku jÍoho_ může být chladicí výkon b/(v kW) při konstantním toku bntot^-ťhladiva řízen měněním entfíMpie / bodu c.

Je třeba poznamenat, že v nadkritickém okruhu není pára vysokotlakého, jednofázovéhc chladivá kondenzována, nýbrž že se snižuje její teplota ve výměníku 11 tepla. Konečná teplota chladivá ve výměníku tepla (bod b) bude několik stupňů nad teplotou vstupujícího chladicího vzduchu nebo vody, užije-li se protiproudu. Vysokotlaká pára může pak být ochlazena o několik málo stupňů níže, do bodu c, v protiproudovém výměníku 12 tepla. Výsledkem však je, že při konstantní vstupní teplotě chladicího vzduchu nebo vody bude teplota v bodu c většinou konstantní, nezávislá na úrovni CfeorTií * ’ tlaku na| :rane.

Proto se modulace výkonu zařízení provádí měněním tlaku na jaorn··^-straně, zatímco teplota v bodu c je prakticky konstantní. Zakřivení izoterm v blízkosti kritického bodu vede ke změnám entESlípie s tlakem, jak je znázorněno -sa ť-/I/a) obr .Js . znázorňuje referenční okruh a-b-c-d-^H se sníženým výkonem v důsledku snížení tlaku na raně (a'-b'-c'-d'-e-f), a okruh se zvýšenou kapacitou v důsledku okruh

vyššího tlaku na.

’-b-c-d-e-f). Tlak výpar20 niku je podle předpokladu konstantní.

Tlak na vysokotlaké straně je nezávislý na teplotě, protože je naplněna jednofázovcu tekutinou. Pro změnu tlaku je zapotřebí měnit hmotnorřt chladivá na STraně, t j .

přidat nebo odstranit z okamžité náplně chladivá na 4^hít straně. Tyto změny musí být zachycovány tlumičem, aby se zabránilo přetečení kapaliny nebe vyschnutí výparníku.

U výhodného provedení vynálezu, naznačeného na obr.fe.

může být hmotno-yt chladivá n^z hs^ní_/^sTraně zvýšenA^dočasnym zmenšením otvoru škrticího ventilu 13. V důsledku náhodného snížení proudu chladivá k výparníku bude zmenšen podíl přebytečné kapaliny na výstupu 15 výparníku. Proud kapalného chladivá od zásobníku 16 do sacího vedení je však konstantní. V důsledku toho je posunuta rovnováha mezi proudem kapaliny vstupujícím do zásobníku 16 a proudem jej opouštějícím, což 5 vede k patrnému snížení obsahu kapaliny v zásobníku a k odpovídajícímu hromadění chladivá na vysokotlaké straně proudového okruhu.

t/i

Zvětšení množství vsázky na straně vede ke stoupání tlaku a tím k vyššímu chladicímu výkonu. Tento pře___·> i vod hmoty kračovat ^-žatí žením.

Otevření škrticího ventilu 13 zvětší přebytek kapalné frakce na výstupu 15 výparníku, jelikož vypařované množství chladivá je v podstatě konstantní. Rozdíl mezi tímto proudem kapaliny vstupujícím do zásobníku a mezi proudem kapaliny ze zásobníku do sacího potrubí se bude hromadit. Výsledkem je jednoznačná doprava chladivá ctd^no-rní. -strany -k- duln^straril proudového okruhu za snížení obsahu . L ^-33 - . -γ- 20 v kapalném stavu v zásobníku. Snížením obsahu na^6zho-rm?|straně, a tlaku/ se sníží výkon září zení _Λ--Ητ>1μιΗ ρ.γ» nnr^a.j-de- db rovnováhéj,

Aby se zabránilo hromadění maziva v kapalné fázi zásobníku je také zapotřebí určité dopravy kapaliny ze zásobní25 ku do sacího vedení kompresoru.

U druhého provedení vynálezu znázorněného na obr.fe muže být hmotnost chladivá na/TT^ní^-s-trane zvýšený současným uzavřením ventilu 21 a modulováním škrticího ventilu 13 pro opatření výparníku dostatečným proudem kapaliny. To sníží c kg Jgr , proud chladivá ad~ ho-rraš/strany do zásobníku přes ventil 21, zatímco se TSS^zčhladiva dopravuje kompresorem od dolay^strany k. ho ihíí 1=¾¾^ s ně·Snížení náplně n

10.

ane se dosáhne otevřením ventilu 21, zatímco se proud škrticím ventilem 13 udržuje X (/podstatě konstantní. To přetfezye twaetu hiirn(?t5třany proudového okruhu k zásobníku 22 . U třetího provedení vynálezu podle obr.h může být (00^JrŽJ^~ ___ ^Á

-hnret&a· chladivá na lž©¥»^STTáne zvýšen®otevřením ventilu 24. ít^současným snížením proudu škrticím ventilem 13 ., T4in se n /m snížením proudu škrticím ventilem u.._yBH bg iias— (pbsah chladivahjnárvysokotiaké straně/ ^-dusledk^^snížení proudu škrticím ventilem 13. Dostatečný proud kapaliny <C—výparníku se obérří otevřením ventilu 24 .

Sníženi? obsa~hu B^wě-gITjr~stranemůže být dosažem ^.tehi-otaadž:

vřením ventilu 23 pro převedení části obsahu chladivá 3 ^áí^^fees^a^zasobniku 22 . Řízeni výkonu zařízeni se tak dosáh-

ne modulováním ventilů 23 a 24 a současným zapojením škrticího ventilu 13,

íéépřov

jedVýhodnéSgrťb vedení vynálezu podle obr ./2 noduchosfi ,—kde—ýV tí 7Pní výkonuf^rovád^Fře-ovládáním pouze jednoho ventilu. Dále má nadkritický parní kompresorový okruh konstruovaný podle tohoto provedení určitou samoregulační schopnost přizpůsobováním změipíy^ chladici»/zatizem změnami obsahu kapaliny v zásobníku 16, což zahrnuje změny obsaXťCna -t^Ltfž^straně ayt^chladicího výkonu. Kromě toho dává na provoz s přebytkem kapaliny na výpusti výparníku příznivé vlastnosti v ohledu přenosu, tepla^.^^^^ j ^j^C/c*2^-ídruhé^iovedeni, peé^e^obr .j3/raš—-uý 1 innost ventilu je jednodušší. Ventil 21 pouze reguluje tlak namwéstraně zařízení a škrticí ventil 13 pouze zajišťuje, že výparník je dostatečně napájen. Pro škrcení lze tak užít běžného termostatického ventilu. Návratu oleje do kompresoru se dosáhne snadno tím, že se chladivu povolá proudí tYžásobní£_, 'Jfceaxy- Toto provedení však neumožňuje řízení výkonu při tlacích

Vtraně pod kritickým tlakem. Objem zásobníku 22. musí být poměrně velký, jelikož pracuje pouze mezi vypouštěcím tlakem a tlakem kapalinového vedení.

Ještě další provedení, znázorněné na obr. 4, má tu výhodu, ž^Tprácuje jako bezny parní kompresorový okruh,-.lidy? za ytahiluí ii piji lun u,_.-y Ventily 23 a 24., spojující zá10 sobník 25 s proudovým okruhem, se uvádějí v činnost pouze při řízení výkonu. Toto provedení vyžaduje v obdobích změny výkonu užití tří různých ventilů.

Uvedené provedení mé nevýhodu vyššího tlaku v zásobníku Vfe-srovnání s výhodným provedením. Rozdíly mezi jednot15 livými systémy co do konstrukce a provozních charakteristik nejsou však vuími ~zt

Shora popsaná?provedení vynálezu jsou míněna pouze jako neomezující příklady. Je také s výhodou možné řídit výkon nadkritického okruhu tím, že se tlak na/aorn^-s-traTíe udr30 žuje v podstatě konstantní a reguluje se teplota chladivá před přiškrcením (stav c) měněním rychlostí oběhu chladicího vzduchu nebo vody. Snížením proudu chladicí tekutiny, tj. vzduchu nebo vodyT^výšíuse teplota před zaškrcením a výkon se sníží. Zvýšení proudu chladicí tekutiny sníží teplotu před zaškrcením a tím zvýší kapacitu okruhu. Je také možno kombinovat řízení tlaku a teploty.

Praktické použití vynálezu pro účely chlazení nebo tepelného čerpadla je ilustrováno následujícími příklady, udávajícími výsledky zkoušek nadkritických parních kompresorových okruhů, konstruovaných podle provedení vynálezu znázorněného na obroxidu uhličitého jako chladivá.

Laboratorní^lcouóoe^ťňří zení užívá vody jako zdroje tepla, tj. voda se ochlazuje výměnou tepla s vroucím CO₂ ve výparníku 14 . Vody je také užito jako chladicího činidla, zahřívaného pomocí CO^ve výměníku 11 tepla, ^^u^ebftrxžarizení obsahuje pístový kompresor IQ o obsahu 61 cm³ a zásobník X

fes«§^<X7, jak je naznačeno na obr. 2. Škrticí ventil 13 je ovládán ručně.

Příklad 1

Tento příklad ukazuje, jak se dosáhne řízení chladicího výkonu měněním polohy škrticího ventilu 13., čímž se mění . tlak^cv s-úTaneproudového okruhu. Měněním tlaku na proi — — straně se mění specifická encKA-ipie chladivá na vstupu výparníku, což vede k modulaci chladicího výkonu při konstantním proudu hiaoty

znázorňuje změny chladicího výkonu (Q) , v^ kon, hřídele kompresoru, tlak na horní straně, hmot ty·—CSplotu na výstupu^výparniku, teplotu (¾) na nud (ml· výstupu výměníku 11 tepla apTTadiní kapaliny v zásobní kuL- , , VLA^Uag-e.

kd^/skrtici ventil 13 ovladanytak_r^jal< je naznačeno naho— ge v-gfcra^eíz-újedinou manipulací je seřízení polohy škrticího

o / ventilu.

Jak je z škrticím ventilem 13.

ebřazoftí patrné^ je výkon Q snadno řízen

Z Íafobgazoní dále vyplývá, že oři stabilních podmínkách je obíhající proud (m) 'wfutWýn. v pndstatě konstantní a nezávislý na chladicím výkonu. Teplot

CO₂ na výstupu výměníku 11 tepla je také v podstatě konstantní. Grafy* ukazuji, že změna výkonu je výsledkem pouze měněni tlaku (p.,) na -žfor η·^^Λ stra neb - _{r z} . -__ Vy řiog€aiRU je rovněž patrn®, že zvýšený tlak na j^uiní-20 straně znamená snížení hladiny (h) kapaliny v zásobníku, yC <

důsledke^Trevodu náplně CO₂ na vysokotlakou stranu okruhu.

vněž -Ěfeee zjistit, že přechodné období při zvyšování výkonu nezahrnuje žádné výrazné přehřátí na výstupu výparníku, tj. pouze malá kolísání hodŠotyl·

Příklad 2

Při vyšší vstupní teplotě vody přiváděné do výměníku // tepla >%například vyšší okolní teplotěif/je třeba zvýšit tlak na =?rf<-sfráně pro udržení konstantního chladicího výkónu. Tabulka 1 znázorňuje výsledek zkoušek prováděných při různé teplotě (t_w) vody zaváděné do výměníku 11 tepla.

Teplota vody vystupující do výparníku je udržována konstantný^Ínl^f?ír^C/a'^>kompresor běží konstantní rychlostí.

Jak ukazuje tabulka, může být chladicí výkon udržován v podstatě konstantní, když okolní teplota stoupá, a to

2L— chladivá 3θ φ-

zvyšováním tlaku n^Z-hoi?ní^rstraně/ Proud- hmotj

-— ^Λ

V podstatě konstantní^ jak je nnánornčrnj·· Zvýšené tlaky na-daor^ _r _traně zahrnují snížení obsahu kapaliny v zásobníku, jak je naz-načene- odočt-onímrTiíaciiny kapaliny/ (/ ý

Tabulka 1

Vstupní teplota (tw)	35, 1 2,4	1 1 I 45, 9 57,3 ; pC 3
Chladicí výkon (Q)	2,2 2,2	02
lu. ψΐΜ&Λϊ pfaudž. 8 4,9	94,3 i 114,1	|_bar3 Qkg/sJ
	0,026	0,024 | 0,020
Τ&ϋ&,ϊ-β· (fá)	171	166 115	(mmj

Příklad 3

Obr^kje grafické znázornění nadkritických cyklů X diagramu entropie/teplota. Okruhy znázorněné sa diagramu jsou —-.založeny na měřeních na laboratorním⁷ zkouoc p>7 ’ L _____

X průběbfftgráťÍe^i^fe. pěti odlišných tlacích na /Korní straně. Tlak 'zařazení χ r— Z výparníku se tíeřržuje konstantní^S^Lačiivé^j e .°_t Diagram dává dobrou informaci o principu řízení výkonu, přičemž vyznačuje změny specifické en£hfc£pie ^h)na vstupu výparníku, kteréžto změny jsou vyvolány změnou tlaku mina y -liči: ttíxstraně .

Průmyslová využitelnost

Nadkritické parní kompresorové okruhy konstruované podle popsaných provedení jsou použitelné v různých oblastech. Jejich technologie je velmi vhodná pro malé a středně velké stacionární i mobilní klimatizační jednotky, malé a středně velké chladiče/zmrazovače a pro menší jednotky tepelných čerpadel. Jednou z nejslibnéjších aplikací je automobilní klimatizace, kde se jeví dnes nutná potřeba nových, .lehkých a účinných alternativ systémů ý ·

Claims (6)

1. Způsob regulování výkonu parního kompresorového okruhu, obsahujícího kompresor (10), chladič (11), škrticí prostředky (13) a výparník (14), zapojené do série a tvořící integrální uzavřený okruh, pracující na vysokotlaké straně okruhu při nadkritickém tlaku, vyzna-čující se tím, že tlak na vysokotlaké straně okruhu se reguluje změnou okamžitého množství chladivá obsaženého na vysokotlaké straně okruhu a t.ato regulace se provádí měněním množství chladivá obsaženého ve vyrovnávacím zásobníku, vřazeném do okruhu, přičemž zvyšování tlaku se uskutečňuje snižováním množství chladivá v uvedeném vyrovnávacím zásobníku a naopak a tím se působí na specifický výkon okruhu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že regulace nadkrit ického tlaku se provádí prostřednictvím změny množství chladivá o nízkém tlaku a v kapalném stavu obsaženého v zásobníku (16), vřazeném mezi výparníkem (14) a kompresorem (10)^ za použití pouze škrticích prostředků (13) jako řídících prostředků.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že změna okamžitého množství chladivá na vysokotlaké straně okruhu se dosahuje změnou množství nadkritickým tlakem stlačeného chladivá v zásobníku (.

vřazeném do okruhu mezi ventilem (21) a škrticími prostředky (13), prováděnou prostřednictvím modulace ventilu (21) a škrticích prostředků (13).

4. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že změna okamžitého množství chladivá na vysokotlaké straně okruhu se dosahuje prostřednictvím spojité regulace odebírání chladivá ze nebo přivádění chladivá do zásobníku (25), spojeného s vysokotlakou a nízkotlakou stranou okruhu prostřednictvím trubek χ ventily (23 , 24 )y a udržování tlaku v tomto zásobníku ( na hodnotě pohybující se mezi tlakem na vysokotlaké straně okruhu a na nízkotlaké straně okruhu.

5. Způsob podle nároku 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že výstup výparníku se udržuje ve formě dvoufázové směsi chladivá jtfko páry a kapalné fáze, která zajišťuje na vstupu nízkotlaké strany přídavného výměníku (12) tepla, ve kterém se chladivo o nízkém tlaku před vstupem do kompresoru podrobuje vypařování a předehřívání teplem získaným z chladivá o

nadbytek kapalné fáze chladivá.

6. Způsob podle jednoho nebo několika předcházejícíh nároků, vyznačující se tím,že chladivém je oxid uhličitý.