压缩制冷设备和压缩制冷设备的操作方法_2

文档序号:9544482阅读:来源:国知局
为压缩气体的致冷剂,附图标记3表示在气体冷却器4的出口处的作为冷却的过临界气体的致冷剂,状态3'表示在膨胀装置16的入口处的进一步冷却的过临界的气态的致冷剂,附图标记4表示在膨胀装置16的出口处以及在蒸发器18的入口处的具有液态部分和蒸汽部分的膨胀的致冷剂,4'表示在收集器24中的致冷剂的液相,而4"表示在收集器24中的致冷剂的气相。
[0043]在图la中,以压焓图示出了循环过程。在等容线上可以读出分别存在的致冷剂的密度。压缩机12中的压缩从状态1向状态2进行。密度从92g/m3改变为188g/m3。压缩机12的低压部分例如具有设备容积的10.83%的比例,高压部分具有0.40%的比例。到气体冷却器14的压力线路具有4.93%的比例,与状态2相对应的密度是188g/m3。
[0044]在第一截止阀34后面,在气体冷却器14中的致冷剂从状态2向状态3冷却。在此,密度上升到621g/m3。气体冷却器14分为具有相同效能的3个部分。平均密度和占设备容积的比例分别是219g/m3和4.85%,317g/m3和10.92%,488g/m3和30.91%。气体冷却器14的最热的部分由于较大的温度差而需要最小的面积和最小的容积用于进行热传递。直到第二截止阀36和膨胀装置16的线路具有设备容积的1.98%的比例。与状态3相对应的密度是621g/m3。
[0045]膨胀装置16没有明显的占设备容积的比例。焓膨胀从状态3向状态4进行。部分液态的致冷剂在蒸发器18中汽化,从而在蒸发器18的输出端处又达到状态1。蒸发器18分为具有相同效能的3个部分。平均密度和占设备容积的比例分别为156g/m3和7.22%,124g/m3和7.22%,101g/m3和8.24%。由于汽化温度保持不变,所有部分大约同样大。到压缩机12的抽吸线路具有设备容积的12.49%的比例。与状态1相对应的密度是92g/m3。
[0046]设备的总填充度为268g/m3。在91.8巴的压力下,等容线将与55°C的等温线42相交。必须针对该最大静态压力设计压缩机12。通过具有截止阀34和36的有利的第一实施例,将设备分为包括气体冷却器14和气体冷却器14与第二截止阀36之间的线路的高压部分40以及低压部分38。高压部分40具有设备容积的48.67%的比例和428g/m3的平均密度或填充度。低压部分38具有51.33%的比例和117g/m3的平均密度或填充度。绘制了高压和低压部分的等容线46、44,并且这些等容线在110.9巴或55.7巴下与55°C的等温线42相交。这是最大静态压力。在图la中,低压部分38中的低压填充度用附图标记44表示;高压部分40中的高压填充度用位置46表示。
[0047]在压缩制冷设备10的静态下,第二截止阀36闭合。在气体冷却器14中致冷剂仍然处于工作压力下。在压缩制冷设备10的其余部分、即膨胀装置16、蒸发器18和压缩机12中,发生压力均衡,并且致冷剂在那里处于例如55.7巴的较低的静态压力下。
[0048]在此构建为止回阀的第一截止阀34阻止致冷剂从气体冷却器14回流到压缩机12中,并且由此阻止气体冷却器14和压缩机12之间的压力均衡。第二截止阀36阻止致冷剂从气体冷却器14流到膨胀装置16中,并且由此阻止气体冷却器14和膨胀装置16之间的压力均衡。
[0049]由此,压缩制冷设备10在静态下被截止阀34、36分成尚压部分和低压部分。在此,气体冷却器14处于高压部分中,而压缩机12处于低压部分中,在低压部分中,存在例如最大55.7巴的静态压力。
[0050]在压缩制冷设备10的静态下,膨胀装置16和蒸发器18也处于低压部分中。
[0051]在第一实施例的第一变形例中,第二截止阀36布置在膨胀装置16和蒸发器18之间的线路中。在这种情况下,在压缩制冷设备10的静态下,膨胀装置16处于高压部分中。
[0052]在第一实施例的第二变形例中,第二截止阀36布置在蒸发器18和压缩机12之间的线路中。在这种情况下,在压缩制冷设备10的静态下,膨胀装置16和蒸发器18处于高压部分中。
[0053]根据第二实施例的压缩制冷设备10的结构和工作方式与根据第一实施例的压缩制冷设备10类似。因此,下面特别讨论不同之处。
[0054]除了压缩机12、气体冷却器14、膨胀装置16和蒸发器18之外,根据第二实施例的压缩制冷设备10还附加地包括中间热交换器28,它们借助线路成循环地彼此连接。在该闭合的循环中,也存在二氧化碳(C02)作为致冷剂。
[0055]中间热交换器28包括第一热交换支路30和第二热交换支路32。第一热交换支路30位于气体冷却器14和膨胀装置16之间。第二热交换支路32位于蒸发器18和压缩机12之间。
[0056]在压缩制冷设备10工作时,中间热交换器28使致冷剂的温度在进入膨胀装置16之前下降,并且使致冷剂的温度在进入压缩机12之前上升。
[0057]在压缩机12下游并且在气体冷却器14前面的线路中布置有第一截止阀34。在此,第一截止阀34直接位于气体冷却器14前面。
[0058]第一截止阀34在此构建为止回阀。在压缩制冷设备10工作时,由压缩机12压缩到工作压力的致冷剂可以通过第一截止阀34流到气体冷却器14中。在压缩制冷设备10的静态下,第一截止阀34阻止致冷剂从气体冷却器14回流到压缩机12中。
[0059]在压缩机12上游的线路中,在此在中间热交换器28的第一热交换支路30和膨胀装置16之间,布置有第二截止阀36。在此,第二截止阀36直接位于中间热交换器28的第一热交换支路30后面。
[0060]第二截止阀36在此构建为电磁阀。在压缩制冷设备10工作时,第二截止阀36打开,并且致冷剂可以从中间热交换器28通过第二截止阀36流到膨胀装置16中。在压缩制冷设备10的静态下,第二截止阀36闭合,并且阻止致冷剂进一步从中间热交换器28流到膨胀装置16中。
[0061]压缩制冷设备10在此跨临界地工作。在工作时,在压缩机12下游例如存在100巴的工作压力和100°C的温度。在这种条件下,致冷剂处于过临界状态。在工作时,在压缩机12上游例如存在34.9巴的压力和5°C的温度。在这种条件下,致冷剂处于气态。
[0062]致冷剂从压缩机12通过第一截止阀34流向气体冷却器14,在那里其被冷却。致冷剂从气体冷却器14进一步流到中间热交换器28的第一热交换支路30中,在那里其进一步被冷却。致冷剂从中间热交换器28的第一热交换支路30通过打开的第二截止阀36流向膨胀装置16,在那里其膨胀并且由此压力和温度降低。在此,致冷剂是部分液态部分气态的。致冷剂从膨胀装置16进一步流向蒸发器18,在那里致冷剂的液态部分又汽化,由此变成气态。致冷剂从蒸发器18进一步流向中间热交换器28的第二热交换支路32,在那里其被加热。从中间热交换器28的第二热交换支路32离开的气态的致冷剂被压缩机12抽吸并且压缩到工作压力。
[0063]在图2a中,以压焓图示出了循环过程。在等容线上可以读出分别存在的致冷剂的密度。压缩机12中的压缩从状态1向状态2进行。密度从92g/m3改变为188g/m3。压缩机12的低压部分例如具有设备容积的10.75%的比例,高压部分具有0.39%的比例。到气体冷却器14的压力线路具有4.90%的比例,与状态2相对应的密度是188g/m3。
[0064]在第一截止阀34后面,致冷剂在气体冷却器14中从状态2向状态3冷却。在此,密度上升到621g/m3。气体冷却器14分为具有相同效能的3个部分。平均密度和占设备容积的比例分别是219g/m3和4.81%,317g/m3和10.84%,488g/m3和30.68%。气体冷却器14的最热的部分由于较大的温度差而需要最小的面积和最小的容积用于进行热传递。
[0065]直到中间热交换器28的第一热交换支路30的线路具有设备容积的0.14%的比例。与状态3相对应的密度为621g/m3。在中间热交换器28的第一热交换支路30中,将致冷剂又冷却到状态:V和密度690g/m3。第一热交换支路30具有设备容积的0.34%的比例,并且平均密度是654g/m3。直到第二截止阀36的线路和膨胀装置16具有设备容积的1.83%的比例。与状态Y相对应的密度为690g/m3。
[0066]膨胀装置16没有明显的占设备容积的比例。焓膨胀从状态3'向状态4进行。部分液态的致冷剂在蒸
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