ES2964020T3 - Sistema de compresión de vapor y método para la recuperación de aceite de vapor - Google Patents

Sistema de compresión de vapor y método para la recuperación de aceite de vapor Download PDF

Info

Publication number
ES2964020T3
ES2964020T3 ES21167472T ES21167472T ES2964020T3 ES 2964020 T3 ES2964020 T3 ES 2964020T3 ES 21167472 T ES21167472 T ES 21167472T ES 21167472 T ES21167472 T ES 21167472T ES 2964020 T3 ES2964020 T3 ES 2964020T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
heat exchanger
compressor
phase
working fluid
operating load
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.)
Active
Application number
ES21167472T
Other languages
English (en)
Inventor
Anthony S Molavi
Scott T Mcdonough
William T Slay
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.)
Carrier Corp
Original Assignee
Carrier Corp
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 Carrier Corp filed Critical Carrier Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2964020T3 publication Critical patent/ES2964020T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0411—Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23—Separators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

Un sistema de compresión de vapor 100 que incluye: un compresor 10 que tiene un puerto de succión del compresor 110 y un puerto de descarga del compresor 112 configurado para hacer circular un fluido de trabajo a través de un circuito de flujo; un primer intercambiador de calor 20 acoplado operativamente al puerto de descarga del compresor 112; un segundo intercambiador de calor 30 acoplado operativamente al puerto de succión del compresor 110; un intercambiador de calor de recuperación de calor 40 acoplado operativamente al primer y segundo intercambiadores de calor 20, 30 en el que el intercambiador de calor de recuperación de calor 40 está configurado para: recibir el fluido de trabajo en una primera fase desde el primer intercambiador de calor 20; recibir el fluido de trabajo en una segunda fase desde el segundo intercambiador de calor 30; intercambiar calor entre el fluido de trabajo en la primera fase y la segunda fase; y una válvula de derivación 66 situada entre la descarga del intercambiador de calor 40 de recuperación de calor y el segundo intercambiador de calor 30 y que define una primera vía de flujo 62 y una segunda vía de flujo 69. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de compresión de vapor y método para la recuperación de aceite de vapor
Esta invención se refiere en general a sistemas de compresión de vapor, y más particularmente a vaporizadores de reciclaje de aceite para sistemas de compresión de vapor.
Un sistema de compresión de vapor, que incluye un sistema refrescador, elimina el calor de un líquido a través de un ciclo de refrigeración por compresión de vapor. Luego, este líquido se puede hacer circular a través de un intercambiador de calor para enfriar el equipo o se puede proporcionar a otra corriente de proceso. En los sistemas de aire acondicionado, el agua refrescada típicamente se distribuye a los intercambiadores de calor o serpentines en las unidades de tratamiento de aire u otros tipos de dispositivos terminales que enfrían el aire en los espacios respectivos. Luego, el agua se recircula de regreso al refrescador para enfriarse nuevamente. Los serpentines de enfriamiento transfieren el calor latente y sensible del aire al agua refrescada, enfriando así y generalmente deshumidificando la corriente de aire. En aplicaciones industriales, el agua refrescada u otros líquidos del refrescador se pueden bombear a través de equipos de proceso o de laboratorio para enfriar el equipo de laboratorio.
En los últimos años, la tecnología de accionamiento de velocidad variable (VSD, por sus siglas en inglés) se ha desarrollado para aumentar las eficiencias de los refrescadores de compresión de vapor, en particular, y los refrescadores ahora se diseñan comúnmente con capacidad VSD. Dichos refrescadores pueden denominarse «refrescadores de velocidad variable» y pueden satisfacer de manera eficiente las demandas de enfriamiento de un sistema en el que se implementan. Cuando se aplica a un compresor de refrigeración, el VSD permite variar continuamente la velocidad del compresor, lo que proporciona la ventaja de una operación suave y un mejor rendimiento de carga parcial. Sin embargo, cuando un compresor opera a baja carga y baja velocidad, puede ser más difícil mantener la viscosidad adecuada del aceite, lo que dificulta la recuperación del aceite. Mantener la viscosidad adecuada del aceite es fundamental para la operación confiable del compresor. En algunos sistemas se ha abordado este problema mediante el empleo de un tipo de derivación en que se usa una línea de cobre y una válvula que permite que una mezcla de vapor (gas) de refrigerante/aceite a alta presión fluya desde un primer intercambiador de calor, como un condensador, a un segundo intercambiador de calor, como un evaporador. Sin embargo, se pueden lograr varios beneficios dirigiendo un vapor refrigerante de alta presión y temperatura desde un condensador a un intercambiador de calor de recuperación de calor, como un vaporizador, y luego a través de un puerto de derivación controlado al evaporador. Los beneficios pueden incluir una salida de aceite de mayor viscosidad que permita una mayor reducción de la velocidad del compresor con cargas variables y una mayor eficiencia operativa.
US 2014/0174112 A1 describe un sistema de refrigeración según el preámbulo de la reivindicación 1 que comprende un intercambiador de calor usado para separar una mezcla de refrigerante/lubricante.
Según la presente invención, se proporciona un sistema de compresión de vapor que tiene los rasgos de la reivindicación 1 y un método para operar dicho sistema de compresión de vapor según la reivindicación 5. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
Opcionalmente, el fluido de trabajo en la primera fase comprende una mezcla de vapor refrigerante y aceite, y el fluido de trabajo en la segunda fase comprende una mezcla de refrigerante líquido y aceite.
Opcionalmente, el intercambiador de calor de recuperación de calor tiene una primera porción para recibir la primera fase y una segunda porción para recibir la segunda fase.
Opcionalmente, la capacidad predeterminada de carga operativa comprende el 25 % de la capacidad de carga máxima operativa.
Opcionalmente, un controlador está acoplado operativamente a un compresor y una válvula de derivación, incluyendo el controlador: una memoria configurada para almacenar al menos un límite de capacidad de carga operativa predeterminado; y un procesador acoplado operativamente a la memoria, en donde el controlador está configurado para recibir una señal indicativa de la capacidad de carga operativa del compresor; comparar la capacidad de carga operativa con al menos una señal indicativa de al menos uno de un límite predeterminado de capacidad de carga operativa del compresor; y accionar la válvula de derivación cuando la capacidad de carga operativa es menor que al menos un límite predeterminado de capacidad de carga operativa.
Opcionalmente, el límite de capacidad de carga operativa predeterminado es mayor o igual que el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima del compresor.
Según otro aspecto, la invención proporciona un método para operar un sistema de compresión de vapor según la reivindicación 5.
Opcionalmente, la capacidad de carga operativa predeterminada comprende el 25%de la capacidad operativa máxima del compresor.
Opcionalmente, el compresor incluye un compresor de tomillo configurado para operar con cargas variables.
Opcionalmente, el fluido de trabajo incluye una mezcla de refrigerante/aceite que tiene una primera fase y una segunda fase, en donde la primera fase es una mezcla de vapor refrigerante y aceite, y la segunda fase es una mezcla de refrigerante líquido y aceite.
Opcionalmente, la capacidad de carga operativa predeterminada es mayor o igual que el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima del compresor.
Los dibujos adjuntos forman parte de la memoria descriptiva. A lo largo de los dibujos, números de referencia similares identifican elementos similares.
La FIG. 1 ilustra un sistema de compresión de vapor según realizaciones de la invención.
La FIG. 2 ilustra un método para operar un sistema de compresión de vapor según la invención.
Estas y otras ventajas y rasgos se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción tomada junto con los dibujos.
En la presente memoria se presenta una descripción detallada de una o más realizaciones del aparato y método explicados a modo de ejemplo y sin limitación haciendo referencia a las figuras.
La FIG. 1 ilustra un sistema 100 de compresión de vapor según realizaciones de la invención. El sistema 100 de compresión de vapor puede incluir muchos otros rasgos convencionales no representados por simplicidad de los dibujos. El sistema 100 de compresión de vapor está dirigido a sistemas de refrigeración y puede incluir sistemas refrescadores y sistemas que tienen una disposición de compresor de etapas múltiples. Las personas con conocimientos ordinarios en esta técnica comprenderán fácilmente que las realizaciones y los rasgos de esta invención se contemplan para incluir y aplicarse no solo a compresores/refrescadores de una sola etapa, sino también a refrescadores de compresión de múltiples etapas.
Como se muestra, el sistema 100 de compresión de vapor incluye un compresor 10, un primer intercambiador de calor (p. ej., condensador) 20, una válvula de expansión (no mostrado), un segundo intercambiador de calor (p. ej., evaporador o enfriador) 30, un intercambiador de calor de recuperación de calor (por ejemplo, vaporizador) 40, un calentador 42 y un depósito 50 de sumidero. Adicionalmente, el sistema 100 de compresión de vapor también incluye un sistema 60 de derivación controlado que incluye una primera vía 62 de flujo que permite que un fluido de trabajo (por ejemplo, refrigerante) y una mezcla no refrigerante fluyan a través de un orificio 64 en ciertas condiciones operativas, y una válvula 66 de derivación, que cuando es accionada por un controlador 230 con ciertas otras condiciones operativas, abre la válvula 66 de derivación para permitir que la mezcla fluya a través de una segunda vía 69 de flujo (que puede incluir una o más válvulas 68 de retención). El compresor 10, el primer intercambiador 20 de calor, el segundo intercambiador 30 de calor, el intercambiador 40 de calor de recuperación de calor, el depósito 50 de sumidero y el sistema 60 de derivación controlado están conectados en serie para formar un sistema de refrigeración de circuito cerrado semihermético o totalmente hermético.
El sistema 100 de compresión de vapor puede hacer circular un fluido de trabajo para controlar la temperatura en un espacio como una habitación, una casa o un edificio. El fluido de trabajo puede circular para absorber y eliminar el calor del espacio y, posteriormente, puede rechazar el calor en otro lugar. El fluido de trabajo puede ser un refrigerante o una mezcla de refrigerante y un no refrigerante o una mezcla de estos en fase gaseosa, líquida o múltiple. Como se usa en la presente memoria, el término «primera fase» se refiere a una mezcla de vapor refrigerante/aceite que se puede caracterizar además como una mezcla de alta o baja presión. El flujo de alta presión se representa como una vía de flujo de línea sólida. Es más, el término «segunda fase» se refiere a una mezcla líquida de refrigerante/aceite que se caracteriza generalmente como una mezcla de baja presión. El flujo de baja presión se representa como una vía de flujo de línea discontinua.
El no refrigerante puede ser un lubricante para lubricar los componentes mecánicos del compresor 10. Típicamente, el no refrigerante es aceite. En consecuencia, en la presente especificación, el no refrigerante en fase líquida se denominará aceite, pero las realizaciones de la invención abarcan cualquier otro tipo de no refrigerante capaz de realizar las funciones de lubricación requeridas. Como se muestra en la FIG. 1, el no refrigerante usualmente se caracteriza como un fluido de baja presión y se representa como una vía de flujo de línea discontinua desde el puerto 130 de salida del depósito 50 de sumidero hasta el puerto 136 de entrada del compresor 10.
Un compresor 10 ejemplar es un compresor de tornillo que tiene un motor (no mostrado) con la capacidad de operar a velocidades variables (p. ej., capacidad VSD) y, así, la capacidad de operar en condiciones de carga variables. Los compresores 10 alternativos son compresores centrífugos, compresores scroll o compresores reciprocantes. Un primer intercambiador 20 de calor tiene un puerto 114 de entrada de vapor aguas abajo del puerto 112 de descarga del compresor. En operación, el compresor 10 comprime el fluido de trabajo para impulsar un flujo de recirculación del fluido de trabajo a través del sistema 100 de compresión de vapor.
El primer intercambiador 20 de calor es un intercambiador de calor que elimina el calor de la primera fase y lo transfiere a un segundo líquido de transferencia de calor (por ejemplo, agua o mezcla de fluidos o aire) que pasa por el primer intercambiador 20 de calor. El primer intercambiador 20 de calor puede incluir una válvula de flotador (no mostrada) que actúa como dispositivo de expansión. Las implementaciones alternativas pueden incluir dispositivos de expansión alternativos.
Aguas abajo del primer intercambiador 20 de calor, hay un segundo intercambiador 30 de calor. El segundo intercambiador 30 de calor se usa para refrescar el segundo líquido de transferencia de calor. Por ejemplo, el fluido de trabajo que pasa a través del segundo intercambiador 30 de calor puede estar en relación de intercambio de calor con el agua para absorber calor del agua (para enfriar el agua). Al igual que con el primer intercambiador 20 de calor, el segundo intercambiador 30 de calor puede representar cualquier configuración apropiada existente o aún desarrollada. Los puertos adicionales del segundo intercambiador 30 de calor que cooperan con el intercambiador 40 de calor de recuperación de calor y el sistema 60 de derivación controlado se analizan a continuación.
Un intercambiador 40 de calor de recuperación de calor ejemplar está compuesto por una primera porción 40A que incluye al menos un conducto (por ejemplo, uno o más tubos o tuberías) dispuesto dentro de una carcasa denominada como la «segunda porción» 40B. La primera porción 40A está en comunicación fluida con el compresor 10, la derivación 60 controlada y el segundo intercambiador 30 de calor. La segunda porción 40B está en comunicación fluida con el compresor 10, el segundo intercambiador 30 de calor y el depósito 50 de sumidero, cada uno como se describe a continuación.
La primera porción 40A del intercambiador 40 de calor de recuperación de calor recibe una primera fase de alta presión a través del puerto 118 de entrada desde el primer intercambiador 20 de calor. Al menos un conducto aísla la primera fase de alta presión de la segunda fase en la segunda porción 40B, de manera que el gas caliente dentro de al menos un conducto no se mezcla con la segunda fase dentro de la segunda porción 40B. A medida que la primera fase de alta presión fluye a través de la primera porción 40A, la primera fase comenzará a calentarse y hervir inmediatamente y es útil como fuente de calor suplementaria para la segunda fase que puede acumularse en la segunda porción 40B, que se analiza a continuación. La primera porción 40A también está en comunicación fluida con una salida 120 para descargar la primera fase de alta presión al sistema 60 de derivación controlado. La primera fase de alta presión fluye a través del sistema 60 de derivación controlado donde se convierte en una primera fase de baja presión y fluye hacia el segundo intercambiador 30 de calor.
Un controlador (por ejemplo, basado en un microprocesador) 230 puede controlar varias operaciones del sistema 100 de compresión de vapor, incluido el compresor 10, el calentador 42 (que puede ser un calentador de varias etapas) y el sistema 60 de derivación controlado (incluida la válvula 66 de derivación), y puede recibir información de varios sensores y dispositivos de entrada del usuario. El controlador 230 puede tener una memoria configurada para almacenar al menos un intervalo o límite predeterminado de capacidad de carga operativa del compresor, y un procesador acoplado operativamente a la memoria. El controlador 230 puede configurarse para estar en comunicación con el sistema 60 de derivación controlado y el compresor 10. El controlador 230 puede configurarse además para tener almacenada en él una capacidad de carga operativa predeterminada del compresor. La capacidad de carga operativa predeterminada del compresor puede ser un límite o intervalo de capacidad de carga operativa máxima o mínima. El controlador 230 puede configurarse además para tener un límite o intervalo predeterminado de capacidad de carga operativa del compresor, de modo que el controlador 230 active (abra) la válvula 66 de derivación normalmente cerrada en ciertas condiciones operativas de carga.
En una realización no limitativa, el controlador 230 puede configurarse para recibir una señal indicativa de la capacidad de carga operativa del compresor; comparar la capacidad de carga operativa del compresor con al menos una señal indicativa de al menos uno de los límites predeterminados de capacidad de carga operativa del compresor; y para accionar la válvula 66 de derivación si la capacidad de carga operativa es menor que al menos un límite predeterminado de capacidad de carga operativa del compresor.
En una realización no limitativa, cuando la capacidad de carga operativa del compresor 10 es mayor o igual que el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima, la válvula 66 de derivación permanece cerrada provocando que la primera fase de alta presión fluya desde la primera porción 40A del intercambiador 40 de calor de recuperación de calor a lo largo de una primera vía 62 de flujo, y a través de un orificio 64 de flujo. Se apreciará que en otras realizaciones la válvula 66 de derivación permanece cerrada a una capacidad de carga operativa menor que el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima. El diámetro del orificio de flujo puede variar. En una realización no limitativa, el orificio 64 tiene un diámetro mayor o igual que 0,1875 pulgadas (0,4763 centímetros) y menor o igual que 0,3125 pulgadas (0,7938 centímetros). El diámetro del orificio 64 ayuda a convertir el fluido de trabajo de una primera fase de alta presión a una primera fase de menor presión.
En otra realización no limitativa, el controlador 230 está configurado para accionar (abrir) la válvula 66 de derivación al recibir una señal del compresor 10 de que la capacidad de carga operativa del compresor 10 es menor que el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima, permitiendo que la primera fase de alta presión fluya a través de la primera vía 62 de flujo y una segunda vía 69 de flujo. Cuando el flujo de la segunda vía 69 de flujo converge con el flujo de la primera vía 62 de flujo, la primera fase de alta presión se convierte en una primera fase de menor presión y entra al segundo intercambiador 30 de calor a través del puerto 122 de entrada donde está en relación del intercambio de calor con el agua como se analizó anteriormente.
Debería ser evidente que el sistema 60 de derivación controlado y el controlador 230 pueden tener una configuración alternativa o que la válvula de derivación puede estar normalmente abierta. Por ejemplo, el controlador 230 puede configurarse para accionar la válvula 66 de derivación al recibir una señal de falla (por ejemplo, del compresor 10) que puede indicar un problema con el compresor 10 u otra falla del sistema. En este ejemplo, un modo a prueba de fallas puede habilitar la operación de carga baja.
En el segundo intercambiador 30 de calor, el fluido de trabajo continúa cambiando de fase. Algo de la primera fase se separará de la segunda fase y fluirá a través del puerto 124 de salida hacia el compresor 10. Algo de refrigerante de la segunda fase fluye a través del puerto 126 de salida entrando en la segunda porción 40B del intercambiador de calor de recuperación de calor a través del puerto 128 de entrada para su separación.
En el intercambiador 40 de calor de recuperación de calor, la segunda fase de baja presión puede separarse en una porción de vapor y una porción de aceite. El intercambio de calor entre la primera fase de la primera porción 40A y la segunda fase de la segunda porción 40B ayuda aún más a la separación del vapor. El calor de la primera porción 40A hará que hierva algo de refrigerante líquido, convirtiéndolo en vapor. El vapor en la segunda porción 40B fluirá a través de un puerto 132 de salida y regresará al compresor 10 a través del puerto 110 de entrada. Al configurar el intercambiador 40 de calor de recuperación de calor para que esté en una relación de intercambio de calor, la primera porción 40A proporciona calor suplementario a la segunda porción 40B, reduciendo de esa manera la cantidad de calor que de otro modo se requeriría para calentar la segunda fase como se analiza a continuación.
La segunda fase restante en la segunda porción 40B del intercambiador 40 de calor de recuperación de calor continuará experimentando la separación. El aceite puede separarse del refrigerante debido a diferencias en las gravedades específicas. Es más, se puede aplicar un calentador 42 a la segunda porción 40B para ayudar más en la separación. El calentador 42 también puede estar en comunicación con el controlador 230. Por ejemplo, el calentador 42, configurado con un sensor térmico, puede acoplarse eléctricamente al controlador 230 y la segunda porción 40B. El controlador 230 puede configurarse además para determinar al menos un límite o intervalo de temperatura de la segunda fase. Si la temperatura medida de la segunda fase en la segunda porción 40B es menor o igual que un límite o intervalo de temperatura predeterminado, el calentador 42 puede encenderse y aplicar calor hasta que la temperatura medida de la segunda fase sea mayor o igual que otro límite o intervalo de temperatura predeterminado. Debido a que la energía térmica del intercambio de calor proporciona algo de calentamiento, el calentador 42 puede usarse menos, aumentando de esa manera las eficiencias operativas generales.
El aceite que se acumula en la segunda porción 40B se descarga al depósito 50 de sumidero. El aceite en el depósito 50 de sumidero se puede enviar al puerto 136 de entrada del compresor 10 a través de una bomba (no mostrada) para lubricar los componentes mecánicos del compresor 10. Después de salir del depósito 50 de sumidero a través del puerto 130 de salida, el aceite puede filtrarse a través de un sistema de filtración (no mostrado) antes de entregar el aceite al compresor 10. El depósito 50 de sumidero también puede incluir un elemento calefactor (p. ej., el calentador 42) configurado para calentar el aceite en el depósito 50 de sumidero para evaporar eficazmente cualquier refrigerante residual del aceite y mantener la viscosidad del aceite, o mantener un alto grado de viscosidad. En la presente memoria descriptiva, «viscosidad rica» se refiere a un grado de viscosidad necesario en aceite proporcionado al compresor 10 u otras partes que haya que lubricar que es suficiente para lubricar eficazmente el compresor 10 u otras partes. En otras palabras, el aceite requiere un cierto espesor mínimo o una cierta viscosidad mínima para ser un lubricante eficaz.
Haciendo referencia a la FIG. 2, se muestra un método para operar un sistema de compresión de vapor según las realizaciones de la explicación.
El método comienza con un sistema 100 operativo de compresión de vapor, como un sistema refrescador. El método comienza en 202 con la operación de un compresor 10 para dirigir un fluido de trabajo (p. ej., refrigerante) en una primera fase a través de un primer intercambiador de calor (p. ej., condensador) 20 y un intercambiador 40 de calor de recuperación de calor (p. ej., vaporizador). El compresor 10 puede incluir un compresor de tornillo. El compresor 10 también puede incluir un compresor/refrescador de una sola etapa, refrescadores de compresión de múltiples etapas y un refrescador de compresor de una sola etapa y/o de múltiples etapas. El método puede incluir además configurar el compresor para operar a velocidades y cargas variables. Por ejemplo, el compresor 10 puede tener un motor (no mostrado) con la capacidad de operar a velocidades variables (p. ej., capacidad VSD) y, así, la capacidad de operar en condiciones de carga variables. La «primera fase» se refiere a una mezcla de vapor refrigerante/aceite, mientras que la «segunda fase» se refiere a una mezcla líquida de refrigerante/aceite. Es más, el intercambiador 40 de calor de recuperación de calor puede tener una primera porción 40A y una segunda porción 40B.
El siguiente paso en el método 204 incluye operar el intercambiador 40 de calor de recuperación de calor para dirigir el fluido de trabajo en la primera fase a través de un sistema 60 de derivación controlado que tiene al menos un orificio 64 y una válvula 66 de derivación, al segundo intercambiador 30 de calor. En este paso, la primera porción 40A del intercambiador 40 de calor de recuperación de calor recibe una primera fase del primer intercambiador 20 de calor a través de un puerto 118 de entrada y dirige la primera fase a través de un puerto 120 de salida al sistema 60 de derivación controlado. El sistema 60 de derivación controlado incluye una primera vía 62 de flujo que tiene un orificio 64 a través del cual puede fluir la primera fase; y una segunda vía 69 de flujo que tiene una válvula 66 de derivación normalmente cerrada que está en comunicación con un controlador 230 configurado para abrir la válvula 66 de derivación en ciertas condiciones operativas.
El paso 206 incluye determinar cuándo el dispositivo 10 de compresión está operando por debajo de una capacidad operativa predeterminada. En una realización no limitativa, la capacidad de carga operativa predeterminada es el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima del compresor 10.
El paso 208 incluye operar el controlador 230 para dirigir el fluido de trabajo en la primera fase a un segundo intercambiador 30 de calor (por ejemplo, evaporador o enfriador) a través de una primera vía 62 de flujo cuando la capacidad de carga operativa del compresor 10 es mayor que una capacidad de carga operativa predeterminada. En este paso, cuando la capacidad de carga operativa del compresor es mayor que la capacidad de carga operativa predeterminada, el controlador 230 está configurado para no realizar ninguna acción, dejando la válvula 66 de derivación cerrada hasta que recibe una señal (p. ej., del compresor 10) de que un predeterminado se ha alcanzado el límite operativo de carga. Hasta que se alcance el límite operativo de carga predeterminado, la primera fase fluirá a través de la primera vía 62 de flujo y a través del orificio 64 hacia el segundo intercambiador 30 de calor.
El paso 210 incluye operar el controlador 230 para dirigir el fluido de trabajo en la primera fase al segundo intercambiador 30 de calor por la primera vía 62 de flujo y una segunda vía 69 de flujo. En este paso, el controlador 230 está en comunicación eléctrica con la válvula 66 de derivación y el compresor 10. El controlador 230 está configurado para tener almacenado en él al menos un intervalo o límite de carga operativo predeterminado del compresor 10. El controlador 230 está configurado además para accionar (abrir) la válvula 66 de derivación al recibir una señal (por ejemplo, del compresor 10) de que la capacidad operativa de carga del compresor 10 es menor o igual que la capacidad operativa de carga predeterminada. Cuando el compresor 10 está operando a una capacidad menor o igual que el 25 % de la capacidad operativa de carga máxima del compresor 10, el controlador 230 opera para abrir la válvula 66 de derivación, y se permite que la primera fase fluya a través de la primera vía 62 de flujo y la segunda vía 69 de flujo. Se apreciará que, en otras realizaciones, el controlador 230 opera para abrir la válvula 66 de derivación cuando la capacidad de carga operativa es mayor que el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima.
Si bien la presente explicación se ha descrito con referencia a una realización o realizaciones ejemplares, los expertos en la técnica entenderán que pueden realizarse diversos cambios y que los elementos de estas pueden sustituirse por equivalentes sin apartarse del alcance de la presente invención definido por las reivindicaciones. Es más, pueden realizarse muchas modificaciones para adaptar una situación o un material particular a las explicaciones de la presente descripción sin apartarse del alcance de las reivindicaciones. Por lo tanto, se pretende que la presente invención no se limite a la realización particular explicada como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta presente explicación, sino que la presente explicación incluya todas las realizaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (100) de compresión de vapor que comprende:
un compresor (10) que tiene un puerto de succión y un puerto (112) de descarga configurados para hacer circular un fluido de trabajo a través de un circuito de flujo;
un primer intercambiador (20) de calor acoplado operativamente al puerto de descarga del compresor; un segundo intercambiador (30) de calor acoplado operativamente al puerto de succión del compresor; un intercambiador (40) de calor de recuperación de calor acoplado operativamente al segundo intercambiador (30) de calor y al primer intercambiador (20) de calor, en donde el intercambiador (40) de calor de recuperación de calor está configurado para lo siguiente:
recibir el fluido de trabajo en una primera fase desde el primer intercambiador (20) de calor,
recibir el fluido de trabajo en una segunda fase desde el segundo intercambiador (30) de calor, intercambiar calor entre el fluido de trabajo en la primera fase y la segunda fase; y
un orificio (64) y una válvula (66) de derivación colocados entre la descarga del intercambiador de calor de recuperación de calor y el segundo intercambiador (30) de calor y que definen una primera vía (62) de flujo y una segunda vía (69) de flujo;
un controlador (230) en comunicación con la válvula (66) de derivación y el dispositivo (10) de compresión, caracterizado por que el controlador está configurado para lo siguiente:
determinar cuándo el compresor (10) está operando por debajo de una capacidad de carga operativa predeterminada;
abrir la válvula (66) de derivación permitiendo que el fluido de trabajo en la primera fase fluya desde el intercambiador (40) de calor de recuperación de calor a través de la primera vía (62) de flujo y la segunda vía (69) de flujo, al segundo intercambiador (30) de calor, cuando la carga del compresor sea menor o igual que la capacidad de carga operativa predeterminada; y
cerrar la válvula (66) de derivación permitiendo que el fluido de trabajo en la primera fase fluya desde el intercambiador (40) de calor de recuperación de calor a través de la primera vía de flujo al segundo intercambiador (30) de calor, cuando la carga del compresor sea mayor que la capacidad de carga operativa predeterminada.
2. El sistema de compresión de vapor de la reivindicación 1, en donde el fluido de trabajo en la primera fase comprende una mezcla de refrigerante vapor y aceite, y el fluido de trabajo en la segunda fase comprende una mezcla de refrigerante líquido y aceite.
3. El sistema de compresión de vapor de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el intercambiador (40) de calor de recuperación de calor tiene una primera porción (40A) para recibir la primera fase y una segunda porción (40B) para recibir la segunda fase.
4. El sistema de compresión de vapor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capacidad de carga operativa predeterminada comprende el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima.
5. Un método para operar un sistema (100) de compresión de vapor según la reivindicación 1, comprendiendo el método:
operar un compresor (10) para dirigir un fluido de trabajo en una primera fase a través de un primer intercambiador (20) de calor y un intercambiador (40) de calor de recuperación de calor;
operar el intercambiador (40) de calor de recuperación de calor para dirigir el fluido de trabajo en la primera fase a través de al menos uno de un orificio (64) y una válvula (66) de derivación;
caracterizado por determinar si la carga operativa del compresor es menor o igual que una capacidad de carga operativa predeterminada;
operar un controlador (230) para dirigir el fluido de trabajo en la primera fase a un segundo intercambiador (30) de calor por una primera vía (62) de flujo cuando la carga operativa del compresor sea mayor que una capacidad de carga operativa predeterminada; y
operar el controlador para dirigir el fluido de trabajo en la primera fase al segundo intercambiador de calor por la primera vía (62) de flujo y una segunda vía (69) de flujo cuando la carga operativa del compresor sea menor o igual que la capacidad de carga operativa predeterminada.
6. El método de la reivindicación 5, en donde la capacidad de carga operativa predeterminada comprende el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima del compresor (10).
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en donde el compresor (10) comprende un compresor de tornillo configurado para operar con cargas variables.
8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde el fluido de trabajo comprende una mezcla de refrigerante/aceite que tiene una primera fase y una segunda fase, en donde,
la primera fase comprende una mezcla de vapor refrigerante y aceite, y
la segunda fase comprende una mezcla de refrigerante líquido y aceite.
9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en donde la capacidad de carga operativa predeterminada es mayor o igual que el 25 % de la capacidad de carga operativa máxima del compresor (10).
ES21167472T 2020-04-08 2021-04-08 Sistema de compresión de vapor y método para la recuperación de aceite de vapor Active ES2964020T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063006761P 2020-04-08 2020-04-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2964020T3 true ES2964020T3 (es) 2024-04-03

Family

ID=75438665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES21167472T Active ES2964020T3 (es) 2020-04-08 2021-04-08 Sistema de compresión de vapor y método para la recuperación de aceite de vapor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210318042A1 (es)
EP (1) EP3892941B1 (es)
CN (1) CN113494782A (es)
ES (1) ES2964020T3 (es)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5551249A (en) * 1992-10-05 1996-09-03 Van Steenburgh, Jr.; Leon R. Liquid chiller with bypass valves
EP1851491B1 (en) * 2005-02-15 2014-04-02 Carrier Corporation Compressor system with controlled lubricant reclaim
JP2007211645A (ja) * 2006-02-08 2007-08-23 Denso Corp 可変容量コンプレッサの故障診断装置
EP2748542B1 (en) * 2011-08-26 2019-10-16 Carrier Corporation Refrigerant vaporizer
US10378533B2 (en) * 2011-12-06 2019-08-13 Bitzer Us, Inc. Control for compressor unloading system
US10408508B2 (en) * 2013-06-17 2019-09-10 Carrier Corporation Oil recovery for refrigeration system
CN108139127B (zh) * 2015-10-15 2021-06-08 开利公司 多级油分批沸腾系统
US11362582B2 (en) * 2019-07-26 2022-06-14 Emerson Climate Technologies, Inc. Multi-phase converter control system and method for interleaving multi-phase converters

Also Published As

Publication number Publication date
CN113494782A (zh) 2021-10-12
EP3892941A1 (en) 2021-10-13
US20210318042A1 (en) 2021-10-14
EP3892941B1 (en) 2023-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101699712B1 (ko) 모터 냉각장치
ES2428438T3 (es) Aparato de refrigeración
ES2886603T3 (es) Sistema enfriador
KR20010087086A (ko) 증기 압축식 냉동 사이클의 효율 증가 방법 및 고효율냉동 시스템
KR20110100905A (ko) 칠러
CN110023694A (zh) 制冷循环装置
CN106440593B (zh) 变频器冷却系统、空调机组及控制方法
ES2596304T3 (es) Sistema refrigerante que descarga una derivación en la entrada del evaporador
CN107850356B (zh) 具有液体分离器应用的热回收系统
US20240183360A1 (en) Compressor lubrication supply system and compressor thereof
ES2964020T3 (es) Sistema de compresión de vapor y método para la recuperación de aceite de vapor
ES2968231T3 (es) Unidad de refrigeración de doble compresor
EP4137755A1 (en) Enhanced economizer operation in a chiller
KR102017405B1 (ko) 히트 펌프
US20220333834A1 (en) Chiller system with multiple compressors
ES2912000T3 (es) Aparato de refrigeración y uso del mismo
CN106440552A (zh) 热泵机组
US11747060B2 (en) Vapor compression system and method for operating heat exchanger
JP7564466B2 (ja) 複数の圧縮機用の油管理システム
WO2023038060A1 (ja) 空気調和装置
US20230288078A1 (en) Cooling system with intermediate chamber
AU2019292493B2 (en) Apparatus and method for transferring heat
WO2022241153A1 (en) Mechanical-cooling, free-cooling, and hybrid-cooling operation of a chiller
KR20050011135A (ko) 멀티형 공기조화기의 오일 회수 운전 방법
KR100685459B1 (ko) 2사이클 히트펌프