跨临界制冷剂蒸气压缩系统中的级转变的制作方法_2

文档序号:8435615阅读:来源:国知局
装在冷藏货柜10的柜顶、底板或其它壁中。另外,冷藏货柜10具有至少一个通路门16,通过所述通路门,可以将易腐货物(例如新鲜或冷冻的食品)装载到冷藏货柜10的载货空间12中以及从冷藏货柜10的载货空间12移除。
[0015]现在参看图2,示意性地描绘了适合于用在运输制冷单元14中的用于对从温度受控载货空间12抽出且供应回温度受控载货空间12的空气制冷的制冷剂蒸气压缩系统20的实施方案。虽然本文中将结合通常用于由船、由铁路、由陆路或通过联合运输来运输易腐货物的那类冷藏货柜10来描述制冷剂蒸气压缩系统20,但是将理解制冷剂蒸气压缩系统20还可以在用于对用于运输新鲜或冷冻的易腐货物的卡车、拖车或类似者的载货空间制冷的运输制冷单元中使用。制冷剂蒸气压缩系统20还适合于用来调节将供应给住宅、办公楼、医院、学校、餐馆或其它设施内的气候受控舒适区的空气。制冷剂蒸气压缩系统20还可以用来对供应给陈列柜、柜台、冷冻柜、冷库或商业机构中的其它易腐和冷冻产品储藏区域的空气制冷。
[0016]制冷剂蒸气压缩系统20包括多级压缩装置30、制冷剂排热热交换器40、闪蒸槽60以及制冷剂吸热热交换器50 (本文中也被称作蒸发器),其中制冷剂管路22、24和26将前述部件按串联制冷剂流动次序连接成初级制冷剂回路。高压膨胀装置(HPXV) 45 (例如电子膨胀阀)安置于制冷剂管路24中在闪蒸槽60上游且在制冷剂排热热交换器40下游。与蒸发器50操作性地相关联的蒸发器膨胀装置(EVXV) 55 (例如电子膨胀阀)安置于制冷剂管路24中在闪蒸槽60下游且在蒸发器50上游。
[0017]如将在下文更详细地论述,压缩装置30压缩制冷剂且使制冷剂在初级制冷剂回路中循环。压缩装置30可以包括具有第一压缩级30a和第二级30b的单个多级制冷剂压缩机,例如往复式压缩机或漩涡式压缩机,其中从第一压缩级30a排放的制冷剂传递到第二压缩级30b以进行进一步压缩。或者,压缩装置30可以包括经由制冷剂管路在初级制冷剂回路中按串联制冷剂流动关系进行连接的一对单独压缩机,其中一个构成第一压缩级30a且其中另一个构成第二压缩级30b,所述制冷剂管路将构成第一压缩级30a的压缩机的排放口与构成第二压缩级30b的压缩机的吸入口连接成制冷剂流体连通以进行还压缩。在双压缩机实施方案中,压缩机可以是漩涡式压缩机、螺杆式压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机或任何其它类型的压缩机或任何所述压缩机的组合。在这两种实施方案中,在第一压缩级30a中,将制冷剂蒸气从较低压力压缩到中间压力,且在第二压缩级30b中,将制冷剂蒸气从中间压力压缩到较高压力。
[0018]在图2中描绘的制冷剂蒸气压缩系统20的实施方案中,压缩装置30通过变速压缩机电动机32驱动,所述变速压缩机电动机通过经由变频驱动器34递送的电流来供电。电流可以是从例如船舶电站等外部电源(未图示)或从附接至货柜前部的燃料发动机牵引式发电机单元(例如柴油发动机驱动式发电机组)供应给变速驱动器34。可通过改变由变频驱动器34输出到压缩机驱动电动机32的电流的频率来改变变速压缩机30的速度。然而,将理解,在其它实施方案中,压缩装置30可以包括固定速度压缩机。
[0019]制冷剂排热热交换器40可以包括翅片管式热交换器42,通过所述翅片管式热交换器,从第二压缩级30b排放的热的、高压制冷剂(即,最后的压缩填料)与二次流体(最常见为通过扇44经由热交换器42抽出的环境空气)成热交换关系来传递。翅片管式热交换器42可以包括(例如)翅片和圆管式热交换盘管或翅片和平面微通道管式热交换器。在所描绘的实施方案中,通过变频驱动器供电的变速扇电动机46驱动与排热热交换器40相关联的扇44。如图2中所描绘,变速扇电动机46可以通过对压缩机电动机供电的同一变频驱动器34或通过单独的专用变频驱动器48来供电。
[0020]当制冷剂蒸气压缩系统20按跨临界循环操作时,从第二压缩级30b排放且通过制冷剂排热热交换器40的制冷剂的压力(本文中被称作高侧压力)超过制冷剂的临界点,且制冷剂排热热交换器40充当气体冷却器。然而,应理解,如果制冷剂蒸气压缩系统20仅按亚临界循环操作,那么从压缩机排放且通过制冷剂排热热交换器40的制冷剂的压力低于制冷剂的临界点,且制冷剂排热热交换器40充当冷凝器。由于本文中公开的操作方法与制冷剂蒸气压缩系统20按跨临界循环的操作有关,因此制冷剂排热热交换器在本文中也将被称作气体冷却器40。
[0021]制冷剂吸热热交换器50还可以包括翅片管式盘管热交换器52,例如翅片和圆管式热交换器或翅片和平面微通道或小通道管式热交换器。无论制冷剂蒸气压缩系统是按跨临界循环还是亚临界循环操作,制冷剂吸热热交换器50都充当制冷剂蒸发器。在进入蒸发器50之前,通过制冷剂管路24的制冷剂穿越蒸发器膨胀装置55 (例如电子膨胀阀或温控膨胀阀)且膨胀至较低压力和较低温度以进入热交换器52。在制冷剂穿越热交换器52时,所述制冷剂(通常是两相(液体/蒸气混合)制冷剂)与加热流体成热交换关系来传递,借此所述液体制冷剂蒸发成蒸气且所述蒸气通常过度加热至所要程度。从热交换器52离开的低压蒸气制冷剂经制冷剂管路26传递至第一压缩级30a的吸入口。加热流体可以是通过相关联扇54从将进行冷却且通常还除湿的气候受控环境(例如与运输制冷单元相关联的易腐/冷冻货物储藏区或商业机构的食品陈列或储藏区域或与空气调节系统相关联的建筑物舒适区)抽出且之后返回气候受控环境的空气。
[0022]闪蒸槽60充当节约器和容留器,所述闪蒸槽安置于制冷剂管路24中在气体冷却器40与蒸发器50之间、在蒸发器膨胀阀55上游且在高压膨胀装置45下游。闪蒸槽60界定腔室62,已穿越高压膨胀装置45的膨胀制冷剂进入所述腔室中且分离成液体制冷剂部分和蒸气制冷剂部分。液体制冷剂聚集在腔室62中且从此处通过蒸发器膨胀装置55定量通过制冷剂管路24的下游支线以流经蒸发器50。
[0023]蒸气制冷剂聚集在腔室62中在液体制冷剂上方且可以从此处通过节约器蒸气管路64以便制冷剂蒸气注入压缩过程的中间级中。节约器流量控制装置65 (例如具有打开位置和闭合位置的电磁阀(ESV))插入于节约器蒸气管路64中。当制冷剂蒸气压缩系统20按节约模式操作时,节约器流量控制装置ESV 65打开,由此允许制冷剂蒸气从闪蒸槽60经节约器蒸气管路64传递到压缩过程的中间级中。当制冷剂蒸气压缩系统20按标准的非节约模式操作时,节约器流量控制装置ESV 65闭合,由此防止制冷剂蒸气从闪蒸槽60经节约器蒸气管路64传递到压缩过程的中间级中。
[0024]在压缩装置30具有通过冷却剂管路按串联流动关系连接的两个压缩机(一个是第一压缩级30a且另一个是第二压缩级30b)的实施方案中,蒸气注射管路64与将第一压缩级30a的出口与第二压缩级30b的入口互连的制冷剂管路连通。在压缩装置30包括具有对第二压缩级30b馈料的第一压缩级30a的单个压缩机的实施方案中,制冷剂蒸气注射管路64可以经由通向压缩腔室的专用口而直接通到压缩过程的中间级中。
[0025]制冷剂蒸气压缩系统20还包括与如先前所描述插入于各种制冷剂管路中的多个流量控制装置45、55、65和75操作性地相关联以便选择性地控制打开、闭合和(适当时)开口度的控制器100。控制器100还监测环境空气温度TA_、供应空气温度Tsbaik和返回空气温度Tebaii^在图2中描绘的制冷剂蒸气压缩系统20的实施方案中,可以设有温度传感器102,用于感测环境空气温度以及将指示环境空气温度的信号传输给控制器100。在一实施方案中,环境空气温度空气传感器102可以被安置成感测递送给热交换器盘管42上游的制冷剂排热热交换器40的环境空气的温度。温度传感器104与蒸发器50相关联地安置以便感测已穿越蒸发器热交换器盘管52且传递回温度受控空间12的供应空气的温度以及将指不供应空气温度Tsbaik的信号传输给控制器100。温度传感器106与蒸发器50相关联地安置以便感测从温度受控空间12抽出以通过蒸发器热交换器盘管52的返回空气的温度以及将指示返回空气温度Tkbaik的信号传输给控制器100。温度传感器102、104和106可以是常规温度传感器,例如温度计、热电偶或热敏电阻。控制器100还可以通过与控制器100操作性地相关联且安置于制冷剂蒸气压缩系统20中的所选位置处的各种传感器来监测各种压力和温度以及操作参数。
[0026]如本文中使用,术语“控制器”指代用于控制的任何方法或系统且应被理解为包括微处理器、微控制器、经编程数字信号处理器、集成电路、计算机硬件、计算机软件、电路、专用集成电路、可编程逻辑装置、可编程门阵列、可编程阵列逻辑、个人计算机、芯片以及离散模拟、数字或可编程部件的任何其它组合或能够提供处理功能的其它装置。
[0027]控制器100被配置成控制制冷剂蒸气压缩系统按各种操作模式(包括若干容量模式和卸载模式)的操作。容量模式是将制冷负载施加于系统上从而需要压缩机在负载条件下运行以满足冷却需求的系统操作模式。在卸载模式中,施加于系统上的制冷负载很低以致可产生充足的制冷量以通过压缩机在卸载模式下运行来满足冷却需求。控制器100还被配置成控制变速驱动器34以改变递送给压缩机驱动电动机的电流的频率以便响应于冷却需求而改变压缩机装置30的速度以改变压缩装置的容量输出。
[0028]如先前指出,在运输制冷应用中,制冷剂蒸气压缩系统20必须能够以高容量操作以在装载之后将货箱内的温度
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