专利名称：冷却的方法和装置的制作方法
本申请是1992年6月10日提交的编号为07/896，701申请的部分继续申请。
本发明涉及一种通过强制循环使传热流体沿一循环路径循环以冷却一热负荷的方法和装置。本发明尤其涉及这样一种方法和装置，在这种方法和装置中，一种致冷剂(最好以一种低温冷却的液体形式)，通过接触一种饱和的气体形态的致冷剂，转变为一种饱和的液体，所述饱和液体、饱和蒸气或两者的热力能的一部分至少被用于促进传热流体的循环，而传热流体则由所述的饱和液体和/或饱和蒸汽冷却。
现有技术已提供多种冷却方法和装置，在这些方法和装置中，一种致冷剂(诸如固体或液体二氧化碳、液体氮等)，被用来冷却一种热负荷和促进一传热流体的循环，这种传热流体可包含释放出的低温蒸汽或低温蒸汽与进入或离开热负荷的空气的混和物。这类装置的一个例子见美国专利3，163，022，在其中，所述的热负荷是在一隔绝的冷冻室内的易腐品。一绝热的冷冻剂室由供给管道和返回管道连结于所述的冷冻室。所述的冷冻剂室有一含有干冰的热交换器和一喷嘴，该喷嘴从该热交换器伸入到设置在供给管道内的一文杜里管型喷射器内。干冰升华为气体，该气体进入供给管道的喷射器内，然后进入冷冻室以冷却易腐品。在冷却易腐品的过程中被加热后，该气体就通过返回管道返回冷冻剂室。该返回气体经过热交换器把热量传递给干冰，此后与在喷射器内的升华气体混和。喷射器产生一个侈压区以抽吸来自冷冻室的返回气体且使之通过在冷冻剂室内的热交换器。这样，升华的气体的可用总热力能的一部分(即焓和动能的和)被用来作功使升华的气体在冷冻剂室和冷冻室之间作强制循环。同时，升华气体的冷却势能被用于冷却易腐品。
由于装置的自增压作用，冷却量和循环量是相互联系的。因此，冷却的程度和循环量必定受到限制。正如下面将要讨论的，本发明提供一种冷却方法和装置，在这种方法和装置中，与022’专利所揭示的已有技术的装置相比，所提供的冷却和冷却液的循环可单独地控制在一个较大的工作范围内。
本发明提供一种使传热流体沿着一循环路径循环以冷却一热负荷的方法。根据这种方法，一种致冷剂被装在一个压力容器内，在其中饱和液体和饱和气体是以一液-汽分界面彼此分开。该液-气分界面保持在预定的水平面上。致冷剂以不大于其饱和温度的温度输入到压力容器内且至少以饱和液体或饱和蒸汽的形式排离所述的压力容器。在致冷剂从压力容器排出后，热量从传热流体传向致冷剂，而传热流体通过所述的循环路径进行循环以使传热流体冷却所述的热负荷，由此而自身被加热，随后由排离压力容器的致冷剂冷却。传热流体的循环至少因饱和冷却剂排出后的总的可用热力的一部分被转变成循环功而得到促进。
另方面，本发明提供了一种用于冷却热负荷的装置。该装置装有一压力容器，所述的压力容器用作容纳一种致冷剂，致冷剂由饱和液体和饱和蒸汽组成，而由一个液-气分界面互相分开。压力容器有一进口用于以把不大于饱和温度的致冷剂输入压力容器内。一被加热的溢流管伸进压力容器内，使过量的饱和液体溢流到溢流管内，并被汽化以形成饱和气体。设有一使饱和致冷剂以饱和液体和饱和汽体的至少一种形态排出的排出装置。还设置一用于加热所述的被加热的溢流管的装置。此外，一装置连结于该排出装置，在饱和致冷剂排出后至少将其总的可用热力能的一部分转化为循环功，用于传热流体在循环路径中的循环。在循环路径中，传热流体冷却热负荷，自身由此被加热。
在又一方面，本发明提供一种使传热流体沿循环路径循环以冷却热负荷的装置，它有一个压力容器。所述的压力容器用于含钠由饱和液体和饱和汽体组成的一种致冷剂，饱和的液体和汽体由一液-汽界面彼此分开。压力容器有一进口，用于将不大于饱和温度的致冷剂输入压力容器内，一溢流管伸进压力容器使过量的饱和液体溢流到溢流管内。设置一排出装置用于使致冷剂以至少一种液体和蒸汽的形态从压力容器排出。一装置连结于所述的排出装置，在饱和致冷剂排出后，至少使其总的可用热力能的一部分转化为循环功用于使传热流体在循环路径中循环。在循环路径中，传热流体冷却热负荷，同时自身被加热。前述的装置由从压力容器排出的致冷剂冷却传热流体。一热交换器至少有一通路连结于溢流管。所述的热交换器的位置和结构可使热量进一步从传热流体传向已溢流到溢流管内的过量饱和液体。结果，在被由从压力容器排出的致冷剂冷却之前，传热流体先被冷却。还设有一装置，用于从溢流管抽吸过量饱和液体使之通过热交换器并把所述的过量饱和液体再输入压力容器内。
输入的致冷剂可以是不大于其饱和温度的任何致冷剂而且事实上可以是两相的致冷剂流。而最好是，输入的致冷剂由一种低温冷却液体组成，这种低温冷却液在与饱和蒸汽接触时将转变为一种饱和液体。用于转变的转换能量来自相应的凝缩为饱和液体形态的一部分蒸汽。这种转变使输入的低温冷却液的热焓增加由此增加它在传热流体循环中的做功的能力。在一个采用一被加热的溢流管的装置中，所述的被加热的溢流管可通过进一步使热量从传热流体传递到已溢流进入被加热的溢流管内的过量饱和液体而被加热。进一步传递的热量将使低温冷却液转变为饱和的致冷剂，而不依赖于流速及在一较广的工作范围内无需使用任何附加的控制系统或别的过程调节技术。上面所讨论的本发明的这些方面都是重要的，因为它们允许由该装置供给的实际的冷却势能可通过对低温液体的流速的调节而加以调节。此外，可从饱和的致冷剂取得的功的相对量(与冷却量相比较)可通过改变致冷剂的源压力加以调节，因为饱和致冷剂的热焓将是这种压力的一个函数。这个功的相对量还可通过调节气/液排出的比例来加以控制。这样，根据本发明，所供给的冷却势能和从致冷剂取用的功可在装置中独立地预先确定。请注意“低温冷却液态致冷剂”一词是指具有低于该致冷剂的饱和温度的、以液体形态存在的任何致冷剂。此外，在此处及权利要求书中所使用的“传热流体”可以指致冷剂本身。例如，该饱和的致冷剂，无论是以液体形态、气体形态或液汽两者的组合都可循环流向和流离热负荷，随后通过与从压力容器排出的饱和的致冷剂混合而重新被冷却。或者“传热流体”可以是原来作为从压力容器排出的致冷剂以及一另外的流体例如存在于一冷冻容器内的空气的混合物。此外，“传热流体”可以与所述的致冷剂完全不同，例如在一个冷冻容器内的循环，不直接与该致冷剂接触的空气。下面将详细说明，“传热流体”的组成取决于利用本发明的具体装置。还有，饱和的致冷剂的“总热力能”一词是指它的热焓和动能之和。
虽然本说明书所附的权利要求书清楚地指出了申请人所认为的本发明的主题，但相信如果结合附图来讨论时，将能更好地理解本发明。
图1是根据本发明的一个致冷的强制循环冷却装置，它与储存低温冷却液的致冷剂储存容器相连;
图2是根据本发明的一个致冷的强制循环冷却装置的一不完全的横剖示意视图;
参见图1。图中示出了一根据本发明的装置10。装置10与一储存容器12相连，该储存容器经专门设计成储存低温冷却状态的液体氮。储存容器12是一种压力容器，它也可以设计成盛装别的致冷剂，例如液体的二氧化碳、液体的氧、液体的氩等等。在这一方面，所述的术语“致冷剂”在此处或权利要求书中都将被理解为是指液体氮、二氧化碳、氧和氩。
本技术领域中的人都知道，容器12是具有增压和调节系统的储存容器。因此，从储存容器12所供给的液体氮的压力是可以预先确定的。装置10本身与一冷冻室14相连，该冷冻室可以是一冷冻车的挂车或别的用于储藏易腐品的绝热容器。因此，冷冻室14是要由装置10冷却的热负荷。然而，值得注意的是，这仅仅是列举的一个例子，本发明适用于多种冷却应用场合，例如在形成塑料制品时作冷却之用。
装置10设有一压力容器16，它适用于盛装饱和液氮和饱和蒸气20两者由一液-汽分界面22分开。储存容器12的低温冷却液氮通过一进口24进入压力容器16。进入后，低温冷却液氮转化为饱和液体18，此点在下文将加以充分说明。设置一系列的档板25以确保进入的低温冷却液氮能接触到饱和蒸汽20。
应指出的是，在举例说明中采用低温冷却液氮并不意味着本发明的范围限于低温冷却液氮。一种饱和液体致冷剂，例如饱和液氮也可用于装置10中。另外，致冷剂也可以在两相流的情况或状态下进入压力容器16。
一溢流管26伸入压力容器16内，用于预定液-气界面22的高度或换句话说是预定压力容器16将贮装的饱和液体18或饱和蒸汽20的数量。下面将再详细讨论，饱和液体18和/或饱和蒸汽20在装置10的使用过程中，是从压力容器16排出的。相对于低温冷却液氮(或别的热力学状态下的其他可能的致冷剂)进入压力容器16的速度的排出速度，造成过量的饱和液体18的产生。这个过量的饱和液氮(饱和液体18)使饱和液体18溢入溢流管26。这样，液-汽界面22的高度将保持恒定。应予以指出的是，如果液氮是在饱和的两相流的条件下进入压力容器16的，则蒸汽离开压力容器16的速度就必须大于蒸汽进入压力容器16的速度以便产生过量的饱和液体溢入溢流管26中。
如下面将讨论的那样，溢流管26被加热以使其中的饱和液体18汽化成饱和蒸汽20。在溢流管26被加热时，传递到饱和液18的总热量将足以刚好产生饱和蒸汽20，这是因为在溢流管26内的饱和液体汽化时，饱和蒸汽20将沿溢流管26上升，由于热量传给了溢流管26，饱和蒸汽基本上不再参与任何热量的传递。溢流量很自然地将是两部分饱和液体18之和，一部分是转变输入的低温冷却液所必需的饱和蒸汽20的冷凝所产生，另一部分是由直接排出气体而溢出的。很明显，当只有饱和液体18被取出时，供给溢流管26的热量将被有效地传递其量刚好足以完成低温冷却液体和饱和液体之间的转变。
如图所示，溢流管26、压力容器16和冷冻室14都以本技术领域所熟知的方式包复着一层绝热层27。
压力容器16还设置一排出饱和液体18的出口28和排出饱和蒸汽20的出口30。饱和液体18被排向一喷射器32而饱和蒸汽被排向喷射器34。被排离压力容器16的氮，或所用的任何其他的冷剂，被用作所述的传热流体。正如下面将被讨论的那样，传热流体可以完全分开且与所用的致冷剂不同。然而，在图示的装置中，氮将从喷射器32和34排入带有数个分配喷咀38的一分配歧管36内。随后氮将从各分配喷咀38排到被冷冻的物品上。这使热量从物品传回于氮。如此被加热的氮然后通过包含有两分支40a和40b的一分支导管40被吸入喷射器32和34，以与被排离压力容器16的饱和液体18和饱和蒸汽20混和。循环的方向或循环路径如带箭头的线41所示。应理解到喷射器32和34可被连接到冷冻容器14或连接到由供给和返回导管冷却的任何别的热负荷上。
更具体地说，喷射器32设有一液体喷嘴42，它通过控制阀44连接到出口28上。喷射器34的一气体喷嘴46是由一控制阀48连结于出口30的。控制阀44和48是调节通向喷射器32和34的饱和液体18和饱和蒸汽20的流速的比例调节阀。液体喷嘴42和气体喷嘴46分别用作喷射器32和34的高压进口。液体喷嘴42和气体喷嘴46是以本技术领域所熟知的方式设计用以增加饱和液体18或饱和蒸汽20的速度而由此分别在喷射器32和34的混和室50和52内产生低压区。这些低压区将被加热的氮(在图示的实施例中，是被加热的氮蒸汽)，吸入连结于分支管道40的分支40a和40b的低压进口54和56。压力由喷射器32和34的扩压段部分58和60重新恢复。被加热的氮蒸汽和饱和液体以及在喷射器32和34内形成的蒸汽体的混合物随后通过连结于扩压段部分58和60的分配器歧管36排向热负荷，所述的扩压段部分58和60用作喷射器32和34的高压出口。熟悉本技术领域的人能够了解，在某些使用场合，分配器歧管36是可以省去的。
一两端密封的管子62，以一T状构形连结于溢流管26以构成一热交换器，该热交换器用在把热量进一步从已被热负荷加热的氮气传向溢流管26也传向容纳在溢流管26内的饱和液体。为此目的，管62包含在分支管道40内。本发明设想溢流管可由一分开的加热线圈或别的与致冷剂无关的装置或其他可能的分开的传热液体来加热。然而这并不太理想，因为它增加了本来比较简单的装置的复杂性。更重要的是，在图示的具体装置中所述的溢流管26的加热可以起节省冷却的作用。从传热流体(在图示的具体装置中为氮)中传递出更多的热量可以冷却氮;氮被混和或被再返回到在压力下从压力容器16排出的饱和氮中。
可以理解，由饱和液体18和饱和蒸汽20或由两者的混合所提供的冷却可与它们的流速无关以及不用任何另外的控制系统或别的过程调节技术就可以加以确定。此外，饱和致冷剂(饱和液体18、饱和蒸汽20或两者的结合)的工作势能可通过阀44和48调节与其冷却能力相平衡。大家都知道，饱和蒸汽由于其焓增加而有更多的工作势能。这样，无论使用饱和液体18或饱和蒸汽还是两者的结合都可确定所供给的工作势能。如上面所提过的那样，与从致冷剂(无论是液体，气体，还是气液两者的混和)中所行将提取的制冷量相比，作功的相对量可通过储存容器12的出口压力的调节来进一步加以控制。
根据本发明可以进行多种设计上的变化。例如，压力容器16可改为只具有一个出口28或30，以利用总的可用能量和饱和液体18或饱和蒸汽20的冷却势能。在这种情况下，可以只适当使用喷射器32或喷射器34。在这方面，也可以提供带有两个出口28和30的单个喷射器。在这种情况下，就要采取措施在所用的单个喷射器之前或之中将饱和液体18和饱和蒸汽20加以混和。例如，可以生产一既有液体又有气体喷嘴42和46的单个喷射器。另外，具有液-汽界面22的一单个出口水平面可以和一管子一起使用，该管子伸进压力容器16且有一软性段以使该管子可由一电操纵螺线管升起进入饱和蒸汽20中或被降下进入饱和液体18中。此外，如本技术领域所熟知的那样，别的文杜里管型装置也可以取代喷射器32和34。例如，这里没有画出但本技术中的人却是熟知的另一种型式的文杜里型装置是由一用于引起高速流动和一低压区的环状喷管装置所组成的。因此，应注意的是在此处和在权利要求书中所用的“文杜里型装置”一词是指其中有一高压运动流体(例如从压力容器16排出的饱和氮)带走流体和增加被带走流体(例如在由热负荷加热后的氮)的压力的任何装置。
在图示的实施例中，循环是由排出所述氮(包括所述的饱和蒸汽20和饱和液体18的混合物和已由热负荷加热的再循环的被加热的氮蒸汽)。的喷射器32和34所产生。随后在冷却了热负荷后把被加热的氮吸回喷射器32和34。这样，通过喷射器32和34，在冷冻室14内就建立起一个强制循环。此外，所述的被加热的氮在和饱和蒸汽20和饱和液体18混合而被加热后，然后被冷却。应提出的是，本发明也可以加一个辅助风扇以帮助循环。在这种情况下，喷射器32和34将只起帮助或促进的循环的作用。
喷射器32和34，或可取代它们的别的文杜里形装置，利用致冷剂无论是饱和液体、饱和蒸汽或液体和蒸汽两者)的总的可用的潜在能量的一部分来产生或至少促进循环。这样，连结于一风扇的流体驱动马达可以起着如同喷射器32和34同样的目的，当然它们的工作特性是不同的。在此情况下，氮将从流体驱动的马达排出而风扇将产生氮的循环。另一可能的具体装置将包括一个连结于流体驱动马达的出口和通向大气的热交换盘管，在这个具体装置中，所述的传热流体将包含容纳在冷冻容器内的空气。空气将循环以由热交换盘管冷却、由热负荷即易腐品加热，以及随后被吸入围绕与溢流管相关的热交换器的管道内，以加热容纳在其内的低温冷却液体。可以理解，这些空气决不会与实施例中的致冷剂相混合。这样，实施例中的传热流体将与用于冷却传热流体和产生使空气循环的循环功的致冷剂完全不同和彼此分开。然而在该实施例中，所述的传热流体是被加到冷冻容器14中的致冷剂，因而设有一个出口60以放出过多的致冷剂。
图2示出了根据本发明的另一个实施例的装置100。在使用时，装置100与一个如储存容器12那样的储存容器相连。所述的液体致冷剂通过一进入管路102从储存器进入装置100。装置100可被用在一冷冻室(如冷冻室14)内，在此情况下，箭头104和106(代表传热流体的进入和排出)将位于循环路径的终端和开始端。或者，装置100可用于把由饱和致冷剂形成的低温的传热流体供向一外部的热负荷。虽然未图示出，装置100可以与装置10相同的方式被装在绝热层内以减小热量的泄漏。
装置100装有一压力容器108，它用于盛装作为饱和液体110和饱和蒸汽114的氮致冷剂，所述液体和蒸汽由一液-汽界面114分开。最好低温冷却液体氮通过压力容器108的一进口116进入压力容器108。在进入后所述的低温冷却液氮转变成饱和液体110。设置一盘118，它使输入的致冷剂以一薄层的形式沿其表面经过并从而与饱和气体112紧密接触以促进冷凝工作的进行。
如对装置10已指出的那样，在装置100中，图示使用低温冷却液氮决不是意味着是对本发明的限制。另外，装置10可使用一种饱和液体致冷剂在两相流状况下进入压力容器108溢流管120伸进压力容器108以预先确定液-汽界面114的水平面位。过量的饱和液体112将溢入溢流管120内。在装置10中，热量还通过一热交换器(最好是一热交换器122)进一步从传热流体传向饱和液体。
清注意装置10的一个主要优点是其自动调节的性质。这就是，通过把已随传热流体溢入溢流管的过量饱和液体汽化的方式使足够数量的热量进入装置10以把输入的低温冷却液体转化成饱和液体。这种自动调节也可能是一个缺点，因为它有可能限制装置10的可操作范围。例如，如果液体致冷剂是以太快的速度供给或者气体的致冷剂的太快的速度离开压力容器，则在溢流管26内将会发生双向流动的状态，可使溢流管产生堵塞。此外，热交换器62的优化设计(占用较少的空间)也就比较困难。这些问题在装置100内通过使饱和液体强制通过溢流管120和热交换器122而大体上得到了解决。
这种强制流动是通过与喷射器32相同设计的一个第一喷射器124来实现的。喷射器124有一低压进口126和一高压进口128。由于文杜里管效应，饱和液体以及可能还有一部分被夹带的气体将会通过热交换器并随后与被排出第一喷射器124的高压出口130的输入液体致冷剂相混合而进入压力容器108的进口116。在此要注意的是，在装置100的情况下，溢流的液体将完全气化，此外在热交换器122内还可能被过热。如果没有饱和气体从压力容器108抽出，则热交换器122将交换一定数量的热能在没有任何的主动控制的情况下实现低温冷却液向饱和液体的转变。这个工作过程是与装置10的工作过程相类似的。很明显，如果抽出气体的话，热交换器122还必须针对可能通过进口102供应的气体量交换足够供给被抽出气体的适量的热能。简言之，通过热交换器的能量将自动地满足在致冷剂的输入和流出之间的能量的平衡。
饱和液体和/或气体从压力容器抽出，然后被引入一第二喷射器142，该第二喷射器142带有一第二组的低压和高压进口(分别为144和146)和一第二高压出口148。控制阀150和152以与装置10的控制阀44和48相同的方式控制这个过程。饱和的致冷剂进入第二喷射器142的高压进口146以吸入从喷射器142的高压出口148排出的已循环通过冷却热负荷的传热路径的传热流体(如氮)。可用管道159来围绕热交换器122和在进入喷射器142的低压进口144之前以与热交换器122进行热传递的方式传导传热流体。
本发明中最好使用一个液位探测器以及阀162和164。液位探测器160(见美国专利NO.5，157，154)，用于检测位于溢流管下面的饱和液体110的一个低液位。在阀150和152处在关闭位置的情况下如果饱和液体到达这个低液位时，阀162就将被控制打开以在压力容器108内添加饱和液体。就像液位探测器160探测到饱和液体处于低液位的情况一样，阀164被关闭以防止气体的进一步产生。虽未图示，但正如熟悉本技术的人将会想到的那样，根据被液位探测器160所检测的液位和位置的检测而对阀162和164进行驱动的驱动动作以及对阀150和152的控制都可能由一传统的控制器来控制。未图示出的该控制器可以是一个模拟控制器或一个被编程以完成上述工作的可编程逻辑计算机。
如同装置10一样，对装置100也可以做出许多变化。例如，压力容器108可被改成具有一个单一的出口(出口132或出口140)。此外，别的文杜里管型装置可以取代喷射器124和124。如同装置10一样，可用辅助风扇来帮助循环和/或用一个流体驱动马达来取代喷射器142。如前所述装置100可被用在一个冷冻室内，并且如果这样，一个热交换盘管可连结到一流体驱动的马达的出口上，而同时该热交换管则暴露于大气中。在这种情况下，所述的传热流体将包括容纳在冷冻容器内的留驻空气。
尽管以上揭示和描述了本发明的一个最佳实施例，然而对熟悉本技术领域的人来说在不违背本发明的精神和范围的情况下，完全可以在此基础上增增减减，还可以有所省略或作出其他种种改变。
权利要求
1.一种使一种传热流体沿着一循环路径循环来冷却一热负荷的方法，所述的方法包括在一压力容器内盛装一种致冷剂，这种致冷剂是由一饱和的液体和一饱和的蒸汽组成，被一液-汽分界面彼此分开；通过从所述的压力容器排出过量的饱和液体、使该过量的饱和液体汽化并随后把被汽化的饱和液体再引入所述的压力容器内从而使液-汽分界面保持在一个预定的水平面上；以不大于所述致冷剂的饱和温度的一个温度把该致冷剂引入该压力容器中；以所述的饱和液体和饱和蒸汽中的至少一种的形式从所述的压力容器排出该致冷剂；在致冷剂排出后热量从所述的传热流体传向该致冷剂；以及使该传热流体循环通过所述的循环路径以使传热流体冷却热负荷而由此使传热流体本身被加热，以及此后被从压力容器排出的致冷剂冷却；传热流体的循环至少是通过该饱和的致冷剂的总的可用热力能的一部分在排出后转化成循环功而加以促进的。
2.如权利要求1所述的一种方法，其特征在于，所述的过量的饱和液体是在传热流体由饱和致冷剂冷却之前和由热负荷加热之后，通过进一步使热量从传热流体传向饱和液体而被汽化的。
3.如权利要求1所述的一种方法，其特征在于所述的致冷剂在引入压力容器时，是处于一种过冷(低温)状态的致冷剂;以及该饱和液体是由致冷剂以液体形式通过饱和蒸汽以使该饱和蒸汽的一部分产生冷凝所形成的。
4.如权利要求1所述的一种方法，其特征在于，所述的传热流体由该致冷剂组成。
5.如权利要求4所述的一种方法，其特征在于，在传热流体被热负荷加热后，热量进一步从所述的传热流体传向过量的饱和液体以过量的饱和液体汽化和由此产生所述的饱和蒸汽。
6.如权利要求5所述的一种方法，其特征在于所述的致冷剂在引入压力容器时处于过冷的状态;以及该饱和液体是由致冷剂以液体形式通过饱和蒸汽以使一部分饱和蒸汽冷凝而产生的。
7.如权利要求1或4所述的一种方法，其特征在于，所述的饱和液体和饱和蒸汽两者都以预定的速度排出以控制由致冷剂提供的冷却势能和循环工作的程度。
8.一种用于使一种传热流体沿着一循环路径循环以冷却一个热负荷的装置，所述装置包括一压力容器，用于容纳一种致冷剂，它由饱和液体和饱和蒸汽组成，且被一液-汽分界面相互分开;所述的压力容器带有一进口，它用于以不大于致冷剂的饱和温度的一个温度把致冷剂引入所述的压力容器;一被加热的溢流管，它伸进所述的压力容器以便使过量饱和液体溢入被加热的溢流管和被汽化以形成饱和蒸汽;和排出装置，它用于以所述的液体和蒸汽的至少一种形式使致冷剂排出;用于加热所述的被加热溢流管的装置;以及被连结于所述的排出装置的和至少把饱和致冷剂的总的可用热力能的一部分在其排出后转化成循环功的装置，用于使传热流体在该循环路径中循环以便使传热流体冷却所述的热负荷和由此使其本身被加热和用由从压力容器排出的致冷剂冷却所述的传热流体。
9.如权利要求8所述的一种装置，其特征在于所述的传热流体循环和冷却的装置至少包括一个文杜里型的装置，它带有一高压进口，用于接受从排出装置排出的致冷剂;一低压进口;和一高压出口;以及至少一个文杜里型装置的所述低压进口和高压出口用于该循环路径以便使致冷剂从该高压出口排向所述的热负荷，由此使致冷剂被加热以冷却该热负荷并在此后，一部分致冷剂被吸入该低压进口，与从排出装置排出的致冷剂混和。
10.如权利要求8所述的一种装置，其特征在于，所述的溢流管加热装置包括连结于该溢流管的一被密封的管子，和一连结于文杜里型装置的低压进口的一输送管道，以便使致冷剂，在被热负荷加热后，在形成混和物之前先把热量传向该溢流管。
11.如权利要求9所述的一种装置，其特征在于该排出装置包括该压力容器，它带有两出口，两个出口中的一个是可排出所述的饱液体而两个出口中的另一个可排出所述的饱和蒸汽，以及连结于所述两出口的控制装置，用于有选择地和单独地控制从压力容器排出的饱和液体和蒸汽的流速;以及至少一个文杜里型装置被连结于该控制装置。
12.如权利要求11所述的一种装置，其特征在于，加热装置包括一连结于溢流的密封的管子，和连结于至少一个文杜里型喷射器的低压进口的一输送管道以便使致冷剂被热负荷加热后，在形成混和物前先把热量传向溢流管。
13.一种用于使一种传热流体沿着一循环路径循环以冷却一热负荷的装置，所述的装置包括一压力容器，用于容纳一种致冷剂，致冷剂由一饱和液体和一饱和蒸汽所组成，它们被一液－汽界面彼此分开;所述的压力容器设有一进口，用于将一不大于致冷剂的饱和温度的致冷剂引入所述的压力容器内;一溢流管，伸进所述的压力容器中以使过量的饱和液体溢入溢流管内;和排出装置，用于以液体和蒸汽的至少一种形式排出该致冷剂;连结于所述的排出装置和至少把饱和致冷剂的总的可用热力能的一部分在其排出后转化为循环功的装置，以使传热流体在一循环径路中循环从而使所述的传热流体冷却该热负荷和由此其自身被加热以及用从压力容器排出的致冷剂冷却该传热流体;以及一热交换器，至少有一条通路连接到该溢流管，所述的热交换器的位置和结构适于进一步将热量从所述的传热流体传向已溢入溢流管的过量饱和液体，由此在由从压力容器排出的致冷剂冷却之前冷却所述的传热流体，以及用于从该溢流管抽吸过量饱和液体、通过所述的热交换器以及用于把过量饱和液体再引入该压力容器的装置。
14.如权利要求13所述的一种装置，其特征在于，该饱和致冷剂的汲取和引进装置包括一文杜里型的装置，它带有一组高、低压进口和一高压出口，所述的文杜里型装置连结于所述的压力容器以使致冷剂流经高压进口及通过该高压出口被排进该压力容器的进口;所述的文杜里型装置还连结于热交换器以便过量的致冷剂通过该溢流管，热交换器、随后进入低压进口以在它进入到压力容器内前与致冷剂混和。
15.如权利要求14所述的一种装置，其特征在于所述的传热流体包括从压力容器排出的致冷剂;所述的文杜里型装置包括一个第一文杜里型装置，一组高低压进口和高压出口是一第一组的高压和低压进口和一第一个高压出口;以及所述的热传递流体循环和冷却装置包括一第二文杜里型装置，它设有一第二组的高压和低压进口和一第二高压出口，该第二文杜里型装置连结于压力容器的排出装置以便从排出装置排出的致冷剂流向第二组的高、低压进口的高压进口，所述的第二高压出口和低压进口与热负荷相联系以使致冷剂从高压出口排向热负荷和它由此自身被加热以冷却热负荷，此后，一部分致冷剂被吸入低压进口以与从排出装置排出的致冷剂相混和。
16.如权利要求15所述的一种装置，还包括一输送管道，它连接于该第二文杜里型装置且与第二组高、低压进口的低压进口相连通以使该部分致冷剂流过该输送管道并进入它的第二组的低压进口。
17.如权利要求13所述的一种装置，其特征在于所述的排出装置包括所述的压力容器，它带有两个出口两个出口中的一个用于排出饱和液体而另一个用于排出饱和蒸汽;以及控制装置，连结于所述的两个出口，用于有选择地和单独地控制从压力容器排出的饱和液体和饱和蒸汽的流速;以及所述的传热流体循环和冷却的装置与所述的控制装置相连。
18.如权利要求11或17所述的装置，其特征在于，该控制装置包括两个比例调节阀。
全文摘要
一种冷却热负荷的方法和装置，其中设有一个容纳致冷剂的压力容器，压力容器容纳作为饱和液体和饱和蒸汽的致冷剂，饱和液体和饱和蒸汽由一液-汽界面分开。压力容器有一进口，用于接受过冷液体致冷剂并由此通过与饱和蒸汽接触将它转化为饱和液体。一被加热的溢流管子伸进压力容器，以便在饱和液体升高时溢入溢流管并被汽化以形成饱和蒸汽。被汽化的液体的热传导和再引入可通过由一喷射器提供的强制循环来实现。该压力容器最好设置两个出口用于排出呈饱和液体或蒸汽的饱和致冷剂。带有与压力容器的两个出口相连通的高压进口的一个或多个喷射器用于在冷却热负荷后把传热流体吸入与传热使之与溢出的传热饱体液体成传热关系然后进入与饱和液体或饱和蒸汽或两者混和并用于将前者从喷射器的一个高压出口排向热负荷。
文档编号F25D3/10GK1080389SQ9310638
公开日1994年1月5日 申请日期1993年5月28日 优先权日1992年6月10日
发明者R·C·李 申请人:波克股份有限公司