专利名称：用于限制双压缩机冷却装置中的压力差的系统的制作方法
用于限制双压缩机冷却装置中的压力差的系统相关申请的相互参引本申请要求于2009年6月29日提交的标题为“System for Limiting PressureDifference in Dual Compressor Chillers”的第61/221，130号美国临时申请的优先权和利益，该美国临时申请以参引的方式纳入本文。
背景技术：
本发明总体涉及一种用于限制双压缩机冷却装置(dual compressor chiller)中的压力差的系统。某些制冷空调系统通常依赖于冷却装置来降低过程流体(process fluid)—典型 地，水一的温度。然后在空气处理器中空气可穿过变冷的过程流体，并且在建筑物中循环。在典型的冷却装置中，通过蒸发器来冷却该过程流体，所述蒸发器通过蒸发制冷剂来从该过程流体吸收热。然后该制冷剂可在压缩机中被压缩，并且被传递至一个冷凝器。在液体冷却的冷凝器中，制冷剂通常被次级过程流体冷却，使得制冷剂冷凝为液体。然后该液体制冷剂可被传递回至蒸发器，以开始另一制冷循环。可通过将多个冷却装置以一种串流(series flow)配置连接在一起来提高制冷系统效率。例如，在一种双冷却装置串流布置中，蒸发器过程流体顺序穿过两个冷却装置循环。该配置允许蒸发器过程流体以两个分立的增量被冷却。较暖的过程流体进入第一或“在先(lead)”冷却装置的蒸发器中，并且以一初始量冷却。然后，较冷的过程流体进入所述第二或“在后(lag)”冷却装置的蒸发器中，使得该过程流体的温度被进一步降低。由于进入所述在先蒸发器的过程流体较暖，因此相对于所述在后蒸发器，所述在先蒸发器将以较高的压力运行。所述较高的蒸发器压力减少了压缩机头，产生了较高的效率。为了进一步提高效率，来自冷却塔的过程流体可循环穿过两个冷凝器。在该配置中，较冷的过程流体首先进入所述在后冷却装置的冷凝器。所述过程流体在该冷凝器中被加热，之后流动至所述在先冷却装置的冷凝器。这种配置称为冷却装置的逆流配置，并且由于在先冷却装置具有较高的蒸发器过程流体温度和较高的冷凝器过程流体温度而产生了较高的效率。较高的温度导致了在先冷却装置的蒸发器和冷凝器中的较高的压力，从而减少了压缩机头，并产生了较高的效率。串流冷却装置的一个不利之处在于，由于必须安装额外的蒸发器、冷凝器和管道，导致它们通常更昂贵。此外，多个冷却装置要求大量空间，使得一些设施可能不能够容纳它们。这些约束条件可妨碍串流冷却装置的使用，并且迫使所述设施来采用较低效率的单个冷却装置系统。因而，单个冷却装置实现串流配置的效率优势将是有利的。
发明内容
本发明涉及一种制冷系统，该制冷系统包括冷凝制冷剂的冷凝器。该制冷系统还包括蒸发器，该蒸发器蒸发所述制冷剂，从而从过程流体提取热。通过一个蒸发器隔板将该蒸发器分隔为第一蒸发器室和第二蒸发器室，其中所述第一蒸发器室在运行时以第一压力运行，以及所述第二蒸发器室在运行时以第二压力运行。此外，所述制冷系统包括第一压缩机，其被联接至所述第一蒸发器室，用于压缩传送至所述冷凝器的气相制冷剂；以及，第二压缩机，其被联接至所述第二蒸发器室，用于压缩传送至所述冷凝器的气相制冷剂。该制冷系统还包括用于限制所述第一压力和所述第二压力之间的差的装置。本发明还涉及一种运行双压缩机冷却装置的方法，包括压缩第一压缩机中的制冷齐 ，其中所述第一压缩机与冷凝器的第一室流体连通。该方法还包括冷凝所述冷凝器的第一室中的制冷剂，其中所述冷凝器的第一室与蒸发器的第一室流体连通；以及，蒸发所述蒸发器的第一室中的制冷剂，其中所述蒸发器的第一室与所述第一压缩机流体连通。此外，该方法包括压缩第二压缩机中的制冷剂，其中所述第二压缩机与所述冷凝器的第二室流体连通；冷凝所述冷凝器的第二室中的制冷剂，其中所述冷凝器的第二室与所述蒸发器的第二室流体连通；以及，蒸发所述蒸发器的第二室中的制冷剂，其中所述蒸发器的第二室与所述第二压缩机流体连通。该方法还包括将来自所述蒸发器的第一室的制冷剂与所述来自蒸发器的第二室的制冷剂组合。
图I示出了采用液体冷却的冷却装置的商用HVAC系统的一个示例实施方案。图2是采用压力平衡阀的一个示例液体冷却的冷却装置的方框图。图3是采用公共液体管线的一个示例液体冷却的冷却装置的方框图。图4是采用平衡管线的一个示例液体冷却的冷却装置的方框图。图5是可被用在图2至图4所示的冷却装置中的一个示例蒸发器的横截面视图，其中通过肋状物和加强杆来支撑一个隔板。图6是可被用在图2至图4所示的冷却装置中的一个示例蒸发器的横截面视图，其中采用了一个弯曲隔板。图7是可被用在图2至图4所示的冷却装置中的一个示例蒸发器的横截面视图，其中采用了一个锯齿形隔板。图8是可被用在图2至图4所示的冷却装置中的一个示例满液式蒸发器的横截面视图。图9是可被用在图2至图4所示的冷却装置中的一个示例降膜式蒸发器的横截面视图。图10是可被用在图2至图4所示的冷却装置中的一个示例逆流式蒸发器的方框图。图11是可被用在图2至图4所示的冷却装置中的一个示例冷凝器的前视横截面图。图12是可被用在图2至图4所示的冷却装置中的一个示例冷凝器的后视横截面图。
具体实施例方式图I示出了用于建筑物环境管理的暖通空调(HVAC)系统的一个示例应用。在该实施方案中，通过制冷系统来冷却建筑物10。制冷系统可包括冷却装置12和冷却塔14。如所示出的，冷却装置12位于地下室中，冷却塔14定位在屋顶上。然而，冷却装置12可位于其他设备间中，和/或冷却塔14可与建筑物10相邻。冷却装置12可以是独立单元，或者可以是单个整套单元的一部分，所述单个整套单元包括其他设备，例如鼓风机和/或一体式空气处理器。来自冷却装置12的冷过程流体可通过管道16在建筑物10中循环。管道16被送至空气处理器18，所述空气处理器18可位于建筑物10的单个楼层上或在多个区(section)内。空气处理器18被联接至适于在空气处理器之间分配空气的管道网路20，并且可接收来自外部入口(未示出)的空气。空气处理器18包括热交换器，所述热交换器循环来自冷却装置12的冷过程流体循环，以提供冷却空气。空气处理器18内的风扇通过热交换器抽出空气，并且将经调节的空气引导至建筑物10内的环境(例如房间、隔间或办公室)，从而将该环境保持在指定温度处。当然，其他设备可被包括在该系统中，例如调节过程流体流动的控制阀，以及感测过程流体的温度和压力的压力和/或温度换能器或开关，等等。 图2是采用压力平衡阀的一个示例冷却装置的方框图。图2中描绘的冷却装置具有一个蒸发器22、一个冷凝器24和多个压缩机26。制冷剂以气相离开蒸发器22，并且经过吸入管线28流至压缩机26。然后，制冷剂在压缩机26内被压缩，并且穿过排出管线30行进至冷凝器24。制冷剂在冷凝器24内被冷却塔供应的过程流体所冷却。在冷凝器24内，热从制冷剂传递至过程流体，使得过程流体的温度升高。然后，暖过程流体行进回至冷却塔，在冷却塔中该暖过程流体被外部空气冷却。随着所述制冷剂冷却，其从蒸气冷凝为液体，然后经液体管线32流动至膨胀装置34，例如恒温膨胀阀(TXV)或孔口。这些膨胀装置34通过限制流经液体管线32的制冷剂来控制冷凝器24内的压力。然后该液体制冷剂流入蒸发器22，在该蒸发器22中，第二过程流体被蒸发制冷剂冷却。如前面所讨论的，变冷的过程流体(典型地，水)流动至使建筑物内的空气冷却的空气处理器。图2中描绘的蒸发器被蒸发器隔板36分隔为两个室。同样，冷凝器24被冷凝器隔板38分隔为两个室。每一隔板36和38形成所述室之间的密封，这可阻止各个室之间的制冷剂流动。这种密封可允许蒸发器22和冷凝器24中的每一个室都保持不同的压力。如图2中所描绘的，这些室是两个独立的制冷剂回路的部件。第一回路包括蒸发器室El和冷凝器室Cl。第二回路包括蒸发器室E2和冷凝器室C2。此外，每个制冷剂回路具有独立的吸入管线28、压缩机26、排出管线30、液体管线32和膨胀装置34。这些独立的制冷剂回路有效地允许本实施方案的制冷系统在没有多个蒸发器和冷凝器所增加的复杂性的情况下能够以串流配置运行。例如，第一制冷剂回路(包括室El和Cl)可在高于第二制冷剂回路(包括室E2和C2)的温度和压力的温度和压力下运行。在该配置中，通过使过程流体在一个室中变冷之后进入第二室来获得串流的优势。如图2中描绘的，来自空气处理器的暖过程流体可首先进入蒸发器室E1。随着室El中的制冷剂蒸发，过程流体被冷却。然后该过程流体可进入室E2，在室E2中该过程流体的温度被进一步降低。在该布置中，蒸发器室El可以高于蒸发器室E2温度的温度运行，这是因为进入室El的过程流体暖于进入室E2的过程流体。室El的较高的运行温度可导致较高的室压力。图2中描绘的过程流体的流动模式被称为双行程配置(two-pass configuration)，因为过程流体流经蒸发器22两次，每一次穿过每一个室。类似地，过程流体可以以双行程配置流经冷凝器24。例如，冷凝器室Cl可在高于冷凝器室C2压力的压力下运行。如图2中所示，来自冷却塔的冷过程流体可进入室C2，之后进入室Cl。随着所述冷过程流体流动穿过室C2，由于制冷剂冷凝，热从制冷剂传递至过程流体。所述热传递使得过程流体温度升高。然后，所述较暖的过程流体进入室Cl，并且从室Cl内的冷凝制冷剂提取热。由于进入室Cl的过程流体的温度高于进入室C2的过程流体的温度，因此室Cl中的制冷剂温度可高于室C2的制冷剂温度。对于蒸发器室，较高温度的制冷剂可在室Cl内形成较高的运行压力。在图2中描绘的配置中，可通过单个蒸发器和单个冷凝器来实现串流系统的优势。由于室El和Cl都以高压运行，所以连接这些室的压缩机26的容量被减小，这是因为这些室之间的压力差减小。类似地，由于室E2和C2都以较低压力运行，所以连接这两个室的压缩机26的容量可被减小。由于每一压缩机26都可以以减小的容量运行，所以制冷系 统的效率可大于相似的采用单个制冷剂回路的系统。蒸发器隔板36和冷凝器隔板38必须保持蒸发器22和冷凝器24的各室之间的压力差。换句话说，如果所述室之间的压力差超过所述隔板的结构限制时，则所述隔板可失效。因而，可采用一种配置来限制制冷剂回路之间的压力差。在图2中描绘了一种所述配置。在该实施方案中，可采用压力平衡阀40来限制蒸发器的室之间的压力差。压力平衡阀40可与蒸发器室El和E2流体连通。如所示出的，阀40被直接联接至室El和E2。在替代实施方案中，阀40可被联接至蒸发器22的上游的吸入管线28。在正常运行期间，该阀可保持闭合，以实现上文所描述的双制冷剂回路的优势。然而，该阀可响应于升高的压力差而被手动或者被自动系统打开。例如，在制冷剂系统的正常运行期间，由于室El和E2中每一室内的过程流体的温度相似，室El和E2之间的压力差会很小。然而，在系统维修期间，可能有必要从一个制冷剂回路移除填充物(charge)。如果在该过程期间压力平衡阀40保持闭合，则填充室和未填充室之间的压力差可能会不期望地升高。因而，压力平衡阀40可在所述情况下被打开，以便于系统维护而不影响所述隔板。类似地，图2中示出的制冷系统可被配置，使得一个制冷剂回路可运行而另一个未被启动。在一个压缩机未运行时，该系统以所述配置运行是有利的，因为该系统可以以较低容量连续运行。此外，当仅要求较低容量时，一个压缩机可被关闭，以降低该制冷系统的功耗。由于一个压缩机未运行，可在蒸发器22和冷凝器24的室之间形成相当大的压力差。为了补偿该压力差，压力平衡阀40可被打开，以允许制冷剂从一个回路流至另一回路。此夕卜，用于未运行回路的膨胀装置34可被闭合，以进一步便于制冷剂的混合。为了避免压力平衡阀40未被打开时大的压力差，内部泄压阀42可被启动。内部泄压阀42可被配置为响应于制冷剂回路之间的压力差而自动打开。例如，内部泄压阀42可被联接至蒸发器室El和E2。当室El和E2之间的压力差超过预期水平时，阀42可自动打开，以平衡所述室之间的压力。当所述阀打开时，可失去串流运行的效率优势。然而，当压力返回至预期限制以内的水平时，阀42可自动闭合，使该系统返回至正常运行。此外，还可采用外部泄压阀44。例如，图2示出了两个泄压阀44，一个附接至蒸发器22的一个室。随着蒸发器22内的压力升高，阀44可打开以排放制冷剂。所述排放可降低蒸发器22内的压力。在该配置中，由于一个外部泄压阀44被用于一个室，因此每一个阀44都可仅被要求处理用于保护蒸发器22所必须的总流动的一半。此外，打开外部泄压阀44所要求的压力可大于打开内部泄压阀42所要求的压力。在该配置中，一个室中的过度的制冷剂压力将首先流至另一室，然后仅当达到较高的压力阈值时排放至外部。在冷凝器24上可单独使用相似的内部泄压系统和外部泄压系统，或者与蒸发器22的泄压系统结合使用。图3描绘了便于制冷剂从一个回路流动至另一回路的另一配置。该配置包括一个公共液体管线32和公共膨胀装置34。制冷剂可在这些公共部件内混合，从而限制制冷剂回路之间的压力差。在该配置中，随着制冷剂离开冷凝器室Cl和C2，制冷剂在公共液体管线32中混合，之后进入公共膨胀装置34。然后混合的制冷剂进入蒸发器室El和E2。在图3描绘的流动布置中，冷凝器室和蒸发器室可尤其被配置为保持制冷剂回路之间的压力差。如果制冷剂被允许从高压冷凝器室Cl穿过公共液体管线32流动至低压冷凝器室C2，则可失去串流运行的优势。类似地，如果来自高压蒸发器室El的制冷剂被允许 流入低压蒸发器室E2，则该系统的效率可被降低。因而，蒸发器22和冷凝器24都可采用系统来保持所述室之间的压力差。例如，高压蒸发器室El可采用一个比低压蒸发器室E2更有限制性(restrictive)的液体分配器。蒸发器室的压力基本上由进入每一室的过程流体的温度所确定。在图3中描绘的配置中，较暖的过程流体进入室E1，以及较冷的过程流体进入室E2。因而，室El内的压力可大于室E2内的压力。如果每一室内的液体分配器有同样的限制性，则更多的来自公共液体管线32的制冷剂将进入低压室E2。这种制冷剂流动可导致该系统内的制冷剂的不平衡，导致效率降低。通过将低压蒸发器室E2内的液体分配器配置得比高压蒸发器室El内的液体分配器更有限制性，则使得尽管有压差，但等体积的制冷剂可进入每一室。对于给定的液体分配器配置，仅有一个制冷剂压力将确保相等的制冷剂流入两个蒸发器室。然而，如果液体分配器被调整为提供用于正常运行压力的相等的流动，则该状况的微小改变对于制冷系统的效率可以仅具有小的影响。类似地，尽管以不同压力运行，但冷凝器室可被配置为将相似量的制冷剂排至公共液体管线32中。对于蒸发器22，冷凝器室内的压力由进入该室的过程流体的温度确定。例如，图3中描绘的配置示出了从冷却塔进入冷凝器室C2的较冷的过程流体。过程流体在室C2内被加热，并且在进入室Cl之前变得更暖。因而，室Cl内的压力可大于室C2内的压力。在没有任何冷凝器室流动限制的情况下，更多的制冷剂被高压室Cl排出。因而，高压室Cl可被配置为具有比低压室C2更大的流动限制。可通过改变穿过每个冷凝器室内的子冷却装置的制冷剂的流动来实现该布置。子冷却装置是冷凝器24的一个区域，在该区域中，制冷剂在被冷凝之后其温度被进一步降低。通过限制穿过子冷却装置的液体制冷剂的流动，可减少由高压室Cl所排出的制冷剂的量。例如，高压冷凝器室Cl内的子冷却装置可被配置为排出与低压冷凝器室C2相同体积的制冷剂。这样，对于冷凝器24的两个室，进入公共液体管线32的制冷剂体积可以相同。然而，对于蒸发器22，该配置仅对于一个冷凝器压力完全有效。因而，子冷却装置可被配置为在正常运行状态时排出等量的制冷剂。图4描绘了一个相似的实施方案，其中采用了两个液体管线32和两个膨胀装置34，但是一个平衡管线46连接膨胀装置34下游的两个液体管线32。在该配置中，每一冷凝器室具有不同的子冷却装置限制可以是不必要的，这是因为膨胀装置34可被调整控制冷凝器室外部的液体制冷剂流动。例如，如果冷凝器室Cl以高于冷凝器室C2的压力运行，则联接至离开室Cl的液体管线32的膨胀装置34可以比联接至离开室C2的液体管线32的膨胀装置34更有限制性。与前一实施方案的子冷却装置限制相似，该配置可便于等体积制冷剂进入膨胀装置34下游的液体管线32。此外，可通过允许制冷剂穿过平衡管线46在液体管线32之间流动来限制该系统内的压力。本实施方案的一个优势是可基于冷凝器室的压力来改变穿过膨胀装置34的流速。因而，对于非正常(off-nominal)运行状态，等量的制冷剂可进入膨胀装置34下游的液体管线32。在图2至图4所呈现的每一实施方案中，蒸发器22和冷凝器24都被分隔为两个室。然而，其他配置可采用单个蒸发器室或单个冷凝器室，即，没有隔板分开所述室。例如，当期望高流速的过程流体穿过冷凝器24时，单行程(single-pass)配置可优选于图2至图4中描绘的双行程布置。在单行程配置中，可采用单个冷凝器室。因为制冷剂可被允许在所述单个冷凝器室内混合，因此在图2中描绘的压力平衡阀40或图4中示出的平衡管线46对于利于压力差限制可以是不必要的。在单行程配置中，可采用公共液体管线32或单独的液体管线32。然而，如之前所描述的，低压蒸发器室E2内的液体分配器可以比高压蒸发器室El内的液体分配器更有限制性，以保持各室之间的压力差。
类似地，某些实施方案可采用单个蒸发器室。这些实施方案可利用公共液体管线32或双液体管线32，但是可以不需要压力平衡阀40或平衡管线46来限制冷凝器室之间的压力差。为了保持冷凝器室之间的压力差，冷凝器24可采用具有不同流动限制的子冷却装置。在具有两个冷凝器室的实施方案中，第二压力平衡阀(未示出)可被联接至每个冷凝器室。在某些实施方案中，制冷剂可在冷凝器室24中被隔离，使得维修可在压缩机26上执行，而不需要将制冷剂从整个系统排出。然而，由于制冷剂在冷凝器24中被隔离，先前描述的压力平衡系统可能会失效。因而，第二压力平衡阀可被打开，以释放冷凝器隔板38上的压力。图5至图7呈现了蒸发器22的正视图，示出了各种隔板配置。尽管所述图描述的是蒸发器隔板36，但是所述设计也可用于冷凝器隔板38。如前文所讨论的，隔板用作这些室之间的屏障，以允许每一室都以不同的压力运行。因而，隔板可被配置为在运行期间抵抗所述压力差。图5中示出了可支撑隔板的一个实施方案。在该配置中，隔板支撑肋状物48可被联接至隔板36，以增大其硬度。例如，如果室El内的压力大于室E2内的压力，则隔板36可趋于朝向室E2变形。通过提供额外的结构支撑，肋状物48可有助于阻止这种变形。尽管图5中仅示出了两个肋状物48，但是额外的肋状物可被联接至隔板36，例如沿着蒸发器22的纵向轴线。基于具体的隔板设计，可改变肋状物的数目、肋状物的间距和这些肋状物的附接点。类似地，隔板加强杆50可被联接至隔板36和蒸发器22的内壁。加强杆50可进一步支撑隔板36并且阻止变形。可基于隔板设计来改变加强杆50的厚度。此外，在蒸发器中22的纵向轴线的下方可采用多个加强杆。图6示出了可增大结构硬度的另一隔板设计。在该配置中，隔板36是弯曲的。例如,如果室El中的压力大于室E2中的压力，则隔板36可在室E2的方向上弯曲。如本领域技术人员应理解的，弯曲表面可以比平坦表面更能抵抗更高的压力。通过在低压室E2的方向上弯曲隔板36，隔板36可以在高压室El内支撑更大的压力。类似地，图7中描绘的隔板36被配置为锯齿样式。如本领域普通技术人员应理解的，该配置可比平坦隔板提供更大的结构硬度。由于增大的隔板强度，这些配置都可允许这些室之间更大的压力差。如前面所讨论的，该压力差可使制冷系统的效率增大。
图8和图9呈现了可在上述实施方案中采用的两种蒸发器配置。图8描绘了满液式蒸发器的一个正视图。在该配置中，携带过程流体的多个管道52位于蒸发器22内，并且沿着其纵向轴线行进。随着每一蒸发器室内的液体制冷剂54蒸发，可降低过程流体的温度。因而，离开每一蒸发器室的过程流体可处于比该过程流体进入相应室时更低的温度。可基于蒸发器的需要来改变蒸发器22内的管道52的尺寸和数目。此外，室El中的管道52的尺寸和数目可不同于室E2。图9描绘了一种称为降膜式蒸发器的替代蒸发器配置的正视图。在该配置中，通过喷嘴56将液体制冷剂喷射在过程流体管道52上。与满液式蒸发器相似，随着制冷剂蒸发，管道52内的过程流体可被冷却。图10是先前讨论的蒸发器22的逆流配置的图解视图。在该配置中，制冷剂穿过液体管线32进入蒸发器室E1，并且流动穿过该室至吸入管线28。类似地，制冷剂穿过液体 管线32流入室E2，并且向上流至吸入管线28。在每一室中，过程流体与制冷剂的流动方向相反。在图10描绘的实施方案中，室El以高于室E2的温度和压力运行。暖过程流体首先进入室E1，在室El中它在制冷剂的相反方向上流动，并且以第一量被冷却。然后过程流体在水箱58中改变方向，且进入室E2，在室E2中其以第二量被冷却。由于较暖的流体进入室E1，室El以较高的温度和压力运行。该配置允许过程流体的温度在两个阶段中降低，提高了该制冷系统的效率。图10中描绘的过程流体流动模式表示双行程流动配置。在本发明的其他实施方案中可实施其他的流动模式。例如，蒸发器可采用四行程流动配置。与图10中示出的布置相似，过程流体可在蒸发器22的第一端部处进入室El并且流动至第二端。然而，代替穿过水箱58流动至室E2，过程流体被引回至室El中，在室El中它以相反的方向流动。这时，过程流体可在蒸发器22的第一端部处被引导穿过水箱至室E2中，并且流动穿过室E2至第二端部。最后，过程流体可被再引导转回穿过室E2，离开蒸发器22的第一端部。这样，过程流体流动通过每个室两次，总共四个行程。所述双行程和四行程配置仅是可被实施的以将热从制冷剂传递至蒸发器22中的过程流体的示例流动模式。可基于制冷系统的具体设计要求来采用这些和其他配置。图11和图12示出了可在上述实施方案中采用的冷凝器24的一个示例配置。图11示出了冷凝器24的一个正视图，该冷凝器24包括第一冷凝区域60、第二冷凝区域62和两个子冷却区域64。图12呈现了同一示例冷凝器24的后视图。在这些图所描绘的配置中，来自冷却塔的冷过程流体可穿过两个子冷却区域64进入冷凝器24。如图12中所描绘的，过程流体离开这些子冷却区域64并且进入第二冷凝区域62。这种流体的传递使得流体流动的方向在第二冷凝区域62内反向。然后过程流体离开第二冷凝区域62，并且进入第一冷凝区域60，如图11所描绘的。与先前的流体传递相似，这种传递导致过程流体方向的另一改变。最后，如图12中所示，过程流体穿过第一冷凝区域60离开冷凝器24且返回至冷却塔。由于过程流体在进入子冷却装置64时最冷，所以子冷却装置64以最低温度运行。在该子冷却装置64内，随着热从次冷却装置64内的制冷剂传递至过程流体，过程流体的温度升高。因而，当过程流体进入第二冷凝区域62时，该过程流体比其进入子冷却装置64时暖。类似地，当过程流体进入第一冷凝区域60时，该过程流体比其进入第二冷凝区域62时暖。由于低温子冷却装置64的设置，冷凝器24的两个室都实现最大化的制冷温度降低，因此该配置可提高制冷系统效率。另外，第一冷凝区域60的较高温度使得室Cl能够以高于室C2的压力运行，所述室C2包含较冷的第二冷凝区域62。如前面所讨论的，这一压力差减少了压缩机头，并且提高了效率。图11和图12描绘的过程流体的流动模式表示了三行程配置。其他流动配置也可在冷凝器24内被实施。例如，在四行程配置中，过程流体可从冷凝器24的第一端部进入室C2的子冷却区域。然后过程流体可流动至冷凝器24的第二端部，并且被再引导进第二冷凝区域62中。此时，过程流体可在冷凝器24的第一端部处被再引导进室Cl的子冷却区域中。过程流体可流动至第二端部，在第二端部其被再引导进第一冷凝区域60中。最后，过程流体则可穿过第一冷凝区域60离开冷凝器24的第二端部。这样，过程流体流过每一室两次，总共是四个行程。还可采用其他四行程布置。 此外，类似于图10中关于蒸发器22描绘的双行程布置可被实施用于冷凝器24。在该配置中，过程流体可在冷凝器24的第一端部处进入室C2，流动至第二端部，并且穿过水箱被再引导进室Cl中。然后过程流体可穿过室Cl流动回至冷凝器24的第一端部，并离开冷凝器24。可基于冷凝器的具体设计要求来选定上文所描述的流动模式。尽管仅示出和描述了本发明的某些特征和实施方案，但是在实质上不背离权利要求中所引用的主题的新颖性教导和优势的前提下，本领域普通技术人员可想到许多改型和改变(例如，尺寸、维度、结构、形状和各种元件的比例、参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、取向等的变化)。根据替代实施方案，任何过程或方法步骤的次序或顺序可被改变或重新排序。因而，应理解，随附的权利要求旨在包括落入本发明的实质精神内的所有改型和改变。此外，为了提供对示例实施方案的简洁描述，可能未描述实际实施方式的所有特征(即，那些与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的，或者那些实现所要求保护的发明不相关的特征)。应理解，任何所述实际实施方式的开发，如在任何工程或设计项目中，可做出多种实施方式具体的决定。所述开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于得益于本公开文本的普通技术人员来说仅为常规的设计、制造和生产的例行任务，无需过多实验。
权利要求
1.一种制冷系统，包括 冷凝器，其被配置为冷凝制冷剂； 蒸发器，其被配置为使制冷剂蒸发，以从过程流体中提取热，所述蒸发器被一个蒸发器隔板分隔为第一蒸发器室和第二蒸发器室，所述第一蒸发器室在运行时以第一压力运行，以及所述第二蒸发器室在运行时以第二压力运行； 第一压缩机，其被联接至所述第一蒸发器室，用于压缩传送至所述冷凝器的气相制冷剂； 第二压缩机，其被联接至所述第二蒸发器室，用于压缩传送至所述冷凝器的气相制冷剂；以及 用于限制所述第一压力和所述第二压力之间的差的装置。
2.根据权利要求I所述的系统，其中所述冷凝器包括第一冷凝器室和第二冷凝器室，所述第一冷凝器室和第二冷凝器被一个冷凝器隔板彼此分开且在运行时以不同的压力运行。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一蒸发器室经由所述第一压缩机与所述第一冷凝器室流体连通，以及所述第二蒸发器室经由所述第二压缩机与所述第二冷凝器室流体连通。
4.根据权利要求3所述的系统，包括用于限制所述第一冷凝器室和所述第二冷凝器室之间的压力差的装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述冷凝器是双行程热交换器，所述双行程热交换器包括在所述第一冷凝器室中的第一过程流体行程，以及在所述第二冷凝器室中的第二过程流体行程。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一冷凝器室和所述第二冷凝器室中的每一个都被再分为相应的冷凝区和子冷却区。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述冷凝区和子冷却区被配置为限定一个多行程热交换器，在该多行程热交换器中，第二过程流体并行流动穿过所述第一冷凝器室和所述第二冷凝器室的所述子冷却区，然后组合，之后流动穿过第一室的冷凝区，然后穿过第二室的冷凝区。
8.根据权利要求I所述的系统，其中所述第一压力高于所述第二压力。
9.根据权利要求I所述的系统，其中所述蒸发器是双行程热交换器，所述双行程热交换器包括在所述第一蒸发器室中的第一过程流体行程，以及在所述第二蒸发器室中的第二过程流体行程。
10.根据权利要求I所述的系统，其中用于限制所述第一压力和所述第二压力之间的差的装置包括一个阀，所述阀在所述第一蒸发器室和所述第二蒸发器室之间流体连通。
11.根据权利要求I所述的系统，其中用于限制所述第一压力和所述第二压力之间的差的装置包括在所述蒸发器上游的一个公共的制冷剂管道。
12.根据权利要求I所述的系统，其中用于限制所述第一压力和所述第二压力之间的差的装置包括一个压力平衡管道，所述压力平衡管道在所述蒸发器上游的制冷剂管道之间流体连通。
13.根据权利要求I所述的系统，包括至少一个泄压阀，所述泄压阀至少与所述第一蒸发器室或所述第二蒸发器室流体连通。
14.一种制冷系统,包括 冷凝器，其被配置为冷凝制冷剂，所述冷凝器被一个冷凝器隔板分隔为第一冷凝器室和第二冷凝器室，所述第一冷凝器室在运行时以第一压力运行，以及所述第二冷凝器室在运行时以第二压力运行； 蒸发器，其被配置为使所述制冷剂蒸发，以从过程流体提取热； 第一压缩机，其被联接至所述蒸发器，用于压缩传送至所述第一冷凝器室的气相制冷剂； 第二压缩机，其被联接至所述蒸发器，用于压缩传送至所述第二冷凝器室的气相制冷剂；以及 用于限制所述第一压力和所述第二压力之间的差的装置。
15.—种制冷系统,包括 冷凝器，其具有一个冷凝器隔板，该冷凝器隔板使所述冷凝器分隔为第一冷凝器室和第二冷凝器室； 蒸发器，其具有一个蒸发器隔板，该蒸发器隔板使所述蒸发器分隔为第一蒸发器室和第二蒸发器室，其中所述第一蒸发器室与所述第一冷凝器室流体连通，以及所述第二蒸发器室与所述第二冷凝器室流体连通； 第一压缩机，其与所述第一冷凝器室和所述第一蒸发器室流体连通； 第二压缩机，其与所述第二冷凝器室和所述第二蒸发器室流体连通； 其中所述第一冷凝器室、所述第一蒸发器室和所述第一压缩机包括第一制冷剂回路，以及所述第二冷凝器室、所述第二蒸发器室和所述第二压缩机包括第二制冷剂回路，所述第一制冷剂回路被配置为以第一压力和第一温度运行，以及所述第二制冷剂回路被配置为以高于所述第一压力和第一温度的第二压力和第二温度运行； 以及，该制冷系统还包括一制冷剂互连，该制冷剂互连在所述第一制冷剂回路和所述第二制冷剂回路之间流体连通，并被配置为限制所述第一压力和所述第二压力之间的压力差。
16.根据权利要求15所述的系统，包括一个内部泄压阀，其与所述第一蒸发器室和所述第二蒸发器室流体连通，并且被配置为当所述第一蒸发器室和所述第二蒸发器室之间的压力差超过一预定值时打开。
17.根据权利要求15所述的系统，包括一个或多个外部泄压阀，其被配置为当所述制冷剂压力超过一预定值时排放制冷剂。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述制冷剂互连包括一个压力平衡阀，该压力平衡阀与所述第一蒸发器室和所述第二蒸发器室流体连通。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述制冷剂互连包括一个公共的液体管线，该液体管线与所述第一蒸发器室、所述第二蒸发器室、所述第一冷凝器室和所述第二冷凝器室流体连通。
20.根据权利要求15所述的系统，其中所述制冷剂互连包括 第一液体管线，其将所述第一蒸发器室连接至所述第一冷凝器室； 第二液体管线，其将所述第二蒸发器室连接至所述第二冷凝器室；以及一个平衡管线，其将所述第一液体管线连接至所述第二液体管线。
21.根据权利要求15所述的系统，其中所述蒸发器隔板、所述冷凝器隔板或它们的组合是弯曲的，或者形成锯齿样式。
22.根据权利要求15所述的系统，其中所述蒸发器隔板、所述冷凝器隔板或它们的组合包括至少一个隔板支撑肋状物、至少一个隔板加强杆或它们的组合。
23.一种运行双压缩机冷却装置的方法，包括 压缩第一压缩机中的制冷剂，所述第一压缩机与冷凝器的第一室流体连通； 冷凝所述冷凝器的第一室中的制冷剂，所述冷凝器的第一室与蒸发器的第一室流体连通； 蒸发所述蒸发器的第一室中的制冷剂，所述蒸发器的第一室与所述第一压缩机流体连通； 压缩第二压缩机中的制冷剂，所述第二压缩机与所述冷凝器的第二室流体连通；冷凝所述第二冷凝器的第二室中的制冷剂，所述冷凝器的第二室与所述蒸发器的第二室流体连通； 蒸发所述蒸发器的第二室中的制冷剂，所述蒸发器的第二室与所述第二压缩机流体连通；以及 将来自所述蒸发器的第一室的制冷剂与来自所述蒸发器的第二室的制冷剂组合。
24.根据权利要求23所述的方法，其中组合所述制冷剂包括打开压力平衡阀，所述压力平衡阀与所述蒸发器的第一室和所述蒸发器的第二室流体连通。
25.根据权利要求23所述的方法，其中组合所述制冷剂包括在一个公共液体管线中混合所述制冷剂，所述公共液体管线与所述冷凝器的第一室、所述冷凝器的第二室、所述蒸发器的第一室和所述蒸发器的第二室流体连通。
26.根据权利要求23所述的方法，其中组合所述制冷剂包括在一个平衡管线中混合所述制冷剂，所述平衡管线与第一液体管线和第二液体管线流体连通，所述第一液体管线与所述冷凝器的第一室和所述蒸发器的第一室流体连通，所述第二液体管线与所述冷凝器的第二室和所述蒸发器的第二室流体连通。
全文摘要
提供了用于限制双压缩机冷却装置中的压力差的系统。为了在单个单元内实现串流冷却装置的效率优势，蒸发器(22)和/或冷凝器(24)可被隔板(36，38)分隔为单独的室。然后过程流体流过所述蒸发器和/冷凝器中的一个室，之后进入另一个室。该配置在所述室之间形成压力差，这可减少压缩机头并且产生较高的冷却装置效率。然而，为了保持所述蒸发器和/或冷凝器隔板的结构整体性，可采用一种用于限制所述压力差的系统。该系统可在单独的液体管线之间包括一个蒸发器压力平衡阀(40)、一个公共液体管线(32)或一个平衡管线(46)。还提供了使用这些系统来运行双压缩机冷却装置的方法。
文档编号F25B1/00GK102803864SQ201080028898
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月9日 优先权日2009年6月29日
发明者J·A·科勒, M·A·亚当斯 申请人:江森自控科技公司