专利名称：操作换热器的组件用于亚临界状态和跨临界状态的方法和换热器的组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过最初将至少两个换热器并行布置用于亚临界状态，操作换热器的组件用于亚临界状态和跨临界状态的方法，并且涉及换热器的组件。
背景技术：
在传统冷冻系统中，来自致冷剂的放热基于致冷剂的冷凝。在冷凝期间恒定的温度是临界点。在临界点以下操作换热器的组件定义为亚临界模式。先前已知在这种亚临界模式中将换热器并行布置。然而，在利用C02作为致冷剂的热泵和冷冻应用中，存在对在跨临界模式，即在临界点以上，以及在临界点以下操作的需要。利用C02作为致冷剂的跨临界冷冻系统为本领域所熟知。C02的临界温度是31. 0°C并且临界压力是73. 8巴。在更高的温度和压力下在液体与蒸汽之间不能找到明显的区别，并且C02据称在所谓超临界流体区域。用于这两种操作模式的热状态显著不同。在跨临界模式期间冷侧，典型地是盐水或水的流动速率远低于在亚临界模式期间。在热方面，致冷剂的热侧的过程也非常不同。在跨临界模式中当紧密接近窄点和出口时要求大的温度下降。这一起要求换热器的两种不同的设计，以能够以最优方式操作系统。考虑在换热器中需要的温差，即大约10°C，用于基于C02的冷凝的放热的上限将为大约20°C的外界温度。在该温度以下，C02停留在临界点以下并且冷冻系统在亚临界模式中操作。对于在超级市场中利用的冷冻系统，在世界的大部分的夏天期间外界温度将超过20°C。在这些温度，C02的冷却是单相冷却，即气体冷却。C02在系统的高压侧在临界点以上，并且冷冻系统在跨临界模式中操作。冷冻系统的效率和冷却能力在跨临界操作中低于在亚临界操作中。已知C02冷冻系统的重要缺点是在高于大约20°C的提高的外界温度中，即实际上期望高性能时，它们具有降低的性能。本发明的一个目标是提供带有在跨临界操作期间改进的性能的跨临界冷冻系统。
发明内容
本发明的一个目标是建立对用于气体冷却器和冷凝器的换热器设计的对立要求的问题的解决方案。本领域技术人员可在系统中利用多个换热器，而不是寻找用于典型地由亚临界状态决定并且然后将它用于跨临界操作的换热器的设计。根据本发明的第一方面，这些目标通过如下实现将至少一个换热器在跨临界状态与其它换热器串行布置，并且将进口和出口布置在组件的相对端部，并且通过在第一换热器后面和在每两个换热器之间关闭连接所述进口到各换热器的第一导管的第一管路，和通过在其它换热器之间关闭连接所述出口到各换热器的第二导管的第二管路，将换热器从并行布置切换到串行布置。
该方法包括在冷凝期间利用并行的多个换热器并且然后在跨临界操作期间变成以串行或者以串行与并行的联合来利用它们。因为热长度和传热增加并且因而致冷剂的出口温度可降低，所以这在跨临界模式中相当大地改进了系统效率。此外，通过在第一换热器后面和在每两个换热器之间关闭连接所述进口到各换热器的第一导管的第一管路，和通过在其它换热器之间关闭连接所述出口到各换热器的第二导管的第二管路，将换热器从并行布置切换到串行布置。通过为所述换热器提供用于两种基本液态介质，诸如致冷剂与盐水之间的传热的双重回路，将各回路从并行布置切换到串行布置是优点。通过这增加了灵活性并且使得能够对亚临界模式以及跨临界模式优化系统的性能。本发明的另一方面是换热器的组件，其具有在组件的相对端部的进口和出口、连接到所述进口并且连接到各换热器的第一导管的第一管路和连接到所述出口和各换热器的第二导管的第二管路，其特征在于，阀设置在第一管路中在第一换热器后面并且在每两个换热器之间，并且阀设置在第二管路中在其它换热器之间，其中，并行布置的换热器使所有阀处于打开位置并且串行布置的换热器使所有阀处于闭合位置。
本发明的这些和其它方面现在将通过参考示出本发明的当前优选实施例的附图更详细地描述。图Ia示出根据本发明根据第一并行布置操作状态的换热器的组件的示意图。图Ib示出用于根据图Ia的操作状态的温度/位置表。图加示出根据本发明根据第二串行布置操作状态的换热器的组件的示意图。图2b示出用于根据图加的操作状态的温度/位置表。
具体实施例方式图Ia和图加示出换热器2的组件1。换热器2各具有用于两种基本液态介质，诸如致冷剂与盐水之间的传热的双重回路。然而，本发明在仅仅带有一种液态介质的换热器中也是可用的。换热器2的组件1具有在组件1的相对端部的例如来自致冷剂回路中的压缩器(未示出)的进口 A和例如到膨胀阀(未示出)的出口 B。组件1具有在组件1的相对端部的用于盐水回路的相应进口 C和出口 D。此外，组件1具有连接到所述进口 A并且连接到各换热器2的第一导管5的第一管路4，和连接到所述出口 B和各换热器2的第二导管7的第二管路6。而且，阀3设置在第一管路4中，在第一换热器2后面并且在每两个换热器2之间，并且阀3设置在第二管路6中在其它换热器2之间，其中如图Ia所示，并行布置的换热器2使所有阀3处于打开位置，并且如图加所示，串行布置的换热器2使所有阀 3处于闭合位置。在图Ia中，换热器2并行布置用于亚临界状态，即处于致冷剂的冷凝状态以下的温度。传热在图Ib中示出，其中上部曲线对应致冷剂的从进口 A到出口 B的温度下降，该致冷剂在冷凝期间具有大约恒定的温度，并且下部曲线对应盐水从进口 C到出口 D的温度上升。在图加中，换热器2在跨临界状态，即处于致冷剂的冷凝状态以上的温度，彼此串行布置。传热在图2b中示出，其中上部曲线对应致冷剂的从进口 A到出口 B的温度下降，并且下部曲线对应盐水的从进口 C到出口 D的温度上升。换热器2通过关闭阀3从并行布置切换到串行布置，阀3交替布置在连接到各换热器2的第一导管5的第一管路4中在每两个换热器之间和布置在连接到各换热器2的第二导管7的第二管路6中在其它换热器2之间。盐水回路(未示出)具有分别与进口 C和出口 D连通的相应管路8和管路9，以及阀10。盐水回路可同样地从并行布置切换到串行布置。阀10设置在管路8中，在参照进口 C的第一换热器2后面并且在每两个换热器2之间，并且阀10设置在第二管路9中在其它换热器2之间，其中如图Ia所示，并行布置的换热器2使所有阀10处于打开位置，并且如图加所示，串行布置的换热器2使所有阀10处于闭合位置。本领域技术人员意识到本发明决不受限于上文所述的优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内的许多修改和变型是可能的。例如根据本发明，可操作双重回路换热器的仅仅一个回路。
权利要求
1.一种通过最初将至少两个换热器(2)并行布置用于亚临界状态，操作换热器O)的组件(1)用于亚临界状态和跨临界状态的方法，其特征在于，将至少一个换热器(2)在跨临界状态与其它换热器串行布置，并且将进口㈧和出口⑶布置在所述组件⑴的相对端部，并且通过在第一换热器( 后面和在每两个换热器( 之间关闭连接所述进口(A)到各换热器( 的第一导管( 的第一管路，和通过在其它换热器之间关闭连接所述出口 (B)到各换热器O)的第二导管(7)的第二管路(6)，将所述换热器( 从并行布置切换到串行布置。
2.根据权利要求1所述的方法，为所述换热器(2)提供用于两种基本液态介质，诸如致冷剂与盐水之间的传热的双重回路，其特征在于，将各回路从并行布置切换到串行布置。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其特征在于，在跨临界状态将所有换热器⑵串行布置。
4.一种换热器(2)的组件(1)，所述组件⑴具有在所述组件⑴的相对端部的进口 (A)和出口(B)、连接到所述进口(A)并且连接到各换热器O)的第一导管(5)的第一管路 (4)和连接到所述出口(B)和各换热器O)的第二导管(7)的第二管路(6)，其特征在于， 阀(3)设置在所述第一管路中在第一换热器( 后面并且在每两个换热器( 之间， 并且阀C3)设置在所述第二管路(6)中在其它换热器( 之间，其中，并行布置的所述换热器(2)使所有阀(3)处于打开位置并且串行布置的所述换热器(2)使所有阀(3)处于闭合位置。
全文摘要
本发明涉及一种通过最初将至少两个换热器(2)并行布置用于亚临界状态，操作换热器(2)的组件(1)用于亚临界状态和跨临界状态的方法。
文档编号F28D1/04GK102472588SQ201080030191
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月23日 优先权日2009年6月30日
发明者R·克里斯坦森 申请人:阿尔法拉瓦尔股份有限公司