CN112400087B - 两级单气体冷却器hvac循环 - Google Patents

两级单气体冷却器hvac循环 Download PDF

Info

Publication number
CN112400087B
CN112400087B CN202080003486.8A CN202080003486A CN112400087B CN 112400087 B CN112400087 B CN 112400087B CN 202080003486 A CN202080003486 A CN 202080003486A CN 112400087 B CN112400087 B CN 112400087B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coolant
stage
outlet
heat exchanger
circulation system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080003486.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112400087A (zh
Inventor
马子都
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carrier Corp
Original Assignee
Carrier Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carrier Corp filed Critical Carrier Corp
Publication of CN112400087A publication Critical patent/CN112400087A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112400087B publication Critical patent/CN112400087B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02—Subcoolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/053—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the storage receiver and another part of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/12—Inflammable refrigerants
    • F25B2400/121—Inflammable refrigerants using R1234
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/16—Receivers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/18—Optimization, e.g. high integration of refrigeration components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2509—Economiser valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2102—Temperatures at the outlet of the gas cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2116—Temperatures of a condenser
    • F25B2700/21163—Temperatures of a condenser of the refrigerant at the outlet of the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21175—Temperatures of an evaporator of the refrigerant at the outlet of the evaporator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于冷却结构的冷却剂循环***，其包括两级压缩机，该两级压缩机构造成压缩冷却剂。该两级压缩机具有带有第一级入口和第一级出口的第一级以及带有第二级入口和第二级出口的的第二级。第二级是相对于第一级的高压级。气体冷却器具有流体地连接到第二级出口的冷却剂入口且具有气体冷却器出口。气体冷却器出口流体地连接到热交换器和流体储存罐。该热交换器构造成冷却流体储存罐，并且具有流体地连接到第二级入口的热交换器冷却剂出口。流体储存罐具有流体地连接到蒸发器的冷却剂入口的流体储存罐出口。蒸发器的冷却剂出口流体地连接到压缩机的第一级入口。压缩机的第一级出口流体地连接到第二级入口。

Description

两级单气体冷却器HVAC循环
技术领域
本公开大体上涉及供热、通风、空气调节和制冷(HVAC＆R)循环，并且更具体地涉及两级压缩节能循环，其包括集成的热交换器和制冷剂存储容积。
相关专利申请的交叉引用
本申请请求享有2019年6月12日提交的美国临时专利申请No.62/860445的优先权。
背景技术
典型的两级制冷***利用节能器热交换器或闪蒸罐来获得高效的冷却性能并在高环境温度下维持对于运行所期望的排放压力和温度。将节能器热交换器或闪蒸罐并入到***设计中通常会导致相对复杂和更昂贵的***。对于如在超市中的应用，制冷***通常包含多个压缩机和热交换器，并且并入节能器或闪蒸罐的设计已成为常规做法。相反，对于小型独立应用，***复杂性和成本尤其显著。
对于诸如移动制冷***、冰淇淋机等高效率小规模制冷实施方案，期望降低典型的中间冷却的制冷***设计的复杂性和成本。
发明内容
在一个示例性实施例中，用于冷却结构的冷却剂循环***包括两级压缩机，该两级压缩机构造成压缩冷却剂且具有带有第一级入口和第一级出口的第一级以及带有第二级入口和第二级出口的第二级，其中第二级是相对于第一级的高压级，气体冷却器具有流体地连接到第二级出口的冷却剂入口且具有流体地连接到热交换器和流体储存罐的气体冷却器出口，该热交换器构造成冷却流体储存罐，并且具有流体地连接到第二级入口的热交换器冷却剂出口，该流体储存罐具有流体地连接到蒸发器的冷却剂入口的流体储存罐出口，蒸发器的冷却剂出口流体地连接到压缩机的第一级入口，并且其中压缩机的第一级出口流体地连接到第二级入口。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***的另一个实施例中，冷却剂循环是跨临界的冷却剂循环。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，冷却剂是非合成冷却剂。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，非合成冷却剂是R-744(CO2)、R-290(丙烷)、R32(二氟甲烷)、R1234ze(E) (反式1,3,3,3-四氟丙烯)、R454B / R454A(二氟甲烷和2,3,3,3-四氟丙烯的混合物)、R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)中的一种或以上的任何组合。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，非合成冷却剂是CO2。
用于冷却结构的上述冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例还包括在热交换器入口上游并且构造成控制冷却剂到热交换器中的流动的第一可控阀。
用于冷却结构的上述冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例还包括第一传感器，该第一传感器包括在热交换器出口的下游的温度传感器和压力传感器中的至少一个，并且其中控制器配置成至少部分地基于第一传感器的传感器输出来控制第一可控阀。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，第一传感器在冷却剂合并点的上游，并且冷却剂合并点是来自热交换器出口和第一级出口的冷却剂的合并。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，第一传感器在冷却剂合并点的下游，并且冷却剂合并点是来自热交换器出口和第一级出口的冷却剂的合并。
用于冷却结构的上述冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例还包括第二可控阀，该第二可控阀设置在流体储存罐出口和蒸发器的冷却剂入口之间。
用于冷却结构的上述冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例还包括第二传感器，该第二传感器设置在蒸发器的冷却剂出口的下游，并且其中，控制器配置成基于第二传感器的输出来控制第二可控阀。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，第二传感器是温度传感器和压力传感器中的至少一个。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，冷却剂循环的特征在于缺少中间冷却器热交换器。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，热交换器包括围绕流体储存罐设置的热交换器管。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，热交换器的入口设置成紧邻流体储存罐的出口。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，热交换器的出口设置成紧邻流体储存罐的入口。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，两级压缩机是具有两个级的单个压缩机。
在上述用于冷却结构的冷却剂循环***中的任一个的另一个实施例中，两级压缩机是成对的不同的压缩机，并且其中，这些压缩机经由驱动轴机械地连结。
从以下说明书和附图中可以最好地理解本发明的这些和其他特征，以下是简要描述。
附图说明
图1示出了示例性的两级跨临界制冷***。
图2示意性地示出了根据权利要求1所述的用于制冷***的备选示例性压缩机构造。
具体实施方式
图1示意性地示出了不具有空气冷却的中间冷却器的示例性两级冷却剂循环***100。冷却剂循环***100构造成使用制冷剂来操作冷却剂循环。制冷剂可以是任何合适的制冷剂，例如制冷剂可以包括R-744(CO2)、R-290(丙烷)、R32(二氟甲烷)、R1234ze(E)(反式-1,3,3,3-四氟丙烯) 、R454B / R454A(二氟甲烷和2,3,3,3-四氟丙烯的混合物)、R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)等，或上述的任意组合。制冷剂可以是低全球变暖潜能(GWP)制冷剂，例如具有小于或等于3000、或小于或等于2000、或小于或等于1000的GWP值或GWP为1(例如，在CO2制冷剂的情况中)。制冷剂可分级为A1(制冷剂在浓度小于或等于400 ppm时没有毒性，且在21摄氏度和101 kPa的空气中测试时无火焰传播)、A2(制冷剂在浓度小于或等于400 ppm时没有毒性，且在21摄氏度和101 kPa下具有大于0.10 kg / m3的可燃性下限和小于19 kJ / kg的燃烧热)或A3(制冷剂在浓度小于或等于400 ppm时没有毒性，且在21摄氏度和101 kPa下具有小于或等于0.10 kg / m3的可燃性下限和大于或等于19 kJ / kg的燃烧热)，或任何类似的分级，例如在提交本公开时，由ASHRAE标准34的最新修订版定义的分级。当使用二氧化碳和一些其他非合成冷却剂作为制冷剂时，采用跨临界循环，由于超临界条件，在每个级的排放输出处常常需要两个气体冷却器来代替冷凝器。如本文所用，非合成冷却剂是天然存在的和/或从处理天然存在的物质的某些方式中获得的任意冷却剂。备选的冷却剂可以包括具有低全球变暖潜能(GWP)的任何其他非合成冷却剂。举例来说，这样的冷却剂可以包括基于氨和石油的碳氢化合物。跨临界循环是热力学循环，在其中当冷却剂通过循环时，冷却剂同时经历亚临界状态和超临界状态，在该循环中使用气体冷却器代替冷凝器。
包括在冷却***100内的是两级压缩机110。两级压缩机110可包括机械输入112或电输入，其根据任何已知的压缩机驱动构造来驱动压缩机110的旋转。压缩机110的第一级包括第一输入114和第一输出115，而压缩机110的第二级包括第二输入116和第二输出117。在图1所示的示例中，压缩机110是单个的两级压缩机。在图2所示的备选示例中，两级压缩机210可以构造成两个连结的单独的压缩机211、213，其中连结的压缩机211、213中的每个对应于图1的示例性压缩机110的级之一，或者两级压缩机210可以构造成两个独立的压缩机。经由控制器102通过任何压缩机控制方案来控制压缩机110、210的操作。控制器102可以是专用控制器，并且可以经由例如硬接线或无线通信的任何通信或控制方案连接到压缩机110、210。
压缩机110的第一级是低压级，其在第一输出115处将冷却剂蒸气压缩到第一压力。相对于第一级，压缩机110的第二级是高压级，并且将冷却剂蒸汽压缩到更高的压力。在一些示例中，在第二输入116处的压力高于第一输出115处的压力，但低于第一输入114处的压力，如果要使用两个独立的压缩机，则这可能发生。在其他示例中，第一输出115处的压力与第二输入116处的压力大致相同，这是正常操作状况。
第二输出117是高压输出，并且流体连接到气体冷却器120。当加压的冷却剂通过气体冷却器120时，室外空气流122冷却压缩气体。在一个示例中，气体冷却器120是基于空气的。在备选示例中，气体冷却器可以是基于水的气体冷却器，并且冷却剂经由冷液体流被冷却。然后将冷却的、压缩的冷却剂递送至节点104，在该处将冷却的、压缩的冷却剂中的一部分递送至流体储存罐130，并将冷却的、压缩冷却剂的剩余部递送至热交换器管140。热交换器管140围绕流体储存罐130，并用于冷却流体储存罐130。
在图1所示的示例中，热交换器管140的输入142紧邻流体罐130的输出132定位，并且热交换器管140的输出紧邻流体储存罐130的输入134定位。以此方式定位输入和输出允许在两个冷却剂流之间的热交换的更好的效率，同时，通过在将冷却剂提供给蒸发器150之前使用来自气体冷却器120的过量流体流将来自出口144的冷的冷却剂与来自输出115的热的冷却剂混合以控制和维持来自流体储存罐130的低排放温度，允许中间冷却功能。
流体储存罐130的输出132连接到蒸发器150。蒸发器150接收正在被冷却的结构的内部空气152，并在使冷却的空气152返回到该结构之前冷却空气152。然后，经冷却的空气冷却结构的内部隔室。蒸发器150施加压力损失到冷却剂上，并且蒸发器150的冷却剂输出连接到压缩机110的第一输入114，在该处其被再压缩，并且冷却剂循环再开始。由于所有冷却液连续循环，并且在标准操作期间冷却液不离开或进入冷却液回路，因此该回路称为闭环回路。
由于热交换器管140的结构，最小的压力损失施加到冷却剂上，并且热交换器管140的出口144连接到压缩机110的第二输入116，并在压缩机110的第二级中被压缩。另外，在将流连接到第二输入116之前，将压缩机110的第一输出115环回并与来自热交换器管140的输出144的冷却剂流合并，以实现中间冷却功能。
为了控制通过节点104的流体储存罐130和流体热交换器管140之间的流体流动，将可控阀A定位于节点104和流体热交换器管140的入口142之间。温度传感器A'或A''定位于流体热交换器管140的出口144的下游，并与控制器102通信。然后，基于温度传感器A'、A''、 A'''、A''''处的温度，通过控制器102来控制可控阀，使用反馈控制环以确保经过流体热交换器管140维持足够的温度。
另外，冷却剂从流体储存罐130进入到蒸发器150中的流动经由第二可控阀B进行控制。第二温度传感器B'位于蒸发器150的下游，并允许基于冷却剂的输出温度来控制通过蒸发器150的流体流动。
在备选的示例中，可以基于压力或温度和压力的组合来控制冷却剂的流动。在这样的示例中，取决于被利用于对应的阀A、B的控制类型，传感器A'、A''、 A'''、A''''、B'中的每个可以是压力传感器或压力传感器和温度传感器的组合。
在一些示例中，额外的阀123可被包括在气体冷却器120的出口与节点104之间。阀123可帮助维持节点104处的压力，并且根据已知的阀控制***通过控制器102控制。
通过利用图1所示的冷却剂循环***100，可以从冷却剂循环***100中完全省略中间冷却器热交换器和闪蒸罐，从而简化了冷却剂流动和结构，并降低了冷却剂循环***100的成本和尺寸。
还应理解，上述概念中的任何概念可以单独使用，或者与其他上述概念中的任何或所有概念组合使用。尽管已经公开了本发明的实施例，但是本领域普通技术人员将认识到某些修改将落入本发明的范围内。出于该原因，应研究以下权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (18)

1.一种用于冷却结构的冷却剂循环***，包括：
两级压缩机，所述两级压缩机构造成压缩冷却剂，且具有带有第一级入口和第一级出口的第一级以及带有第二级入口和第二级出口的第二级，其中所述第二级是相对于所述第一级的高压级;
气体冷却器，所述气体冷却器具有流体地连接到所述第二级出口的冷却剂入口并且具有气体冷却器出口；
所述气体冷却器出口流体地连接到热交换器和流体储存罐，所述热交换器构造成冷却所述流体储存罐并且具有流体地连接到所述第二级入口的热交换器冷却剂出口；
所述流体储存罐具有流体地连接到蒸发器的冷却剂入口的流体储存罐出口；
所述蒸发器的冷却剂出口流体地连接到所述压缩机的第一级入口；并且
其中，所述压缩机的第一级出口流体地连接到所述第二级入口。
2.根据权利要求1所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述冷却剂循环是跨临界的冷却剂循环。
3.根据权利要求1所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述冷却剂是非合成冷却剂。
4.根据权利要求3所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述非合成冷却剂是R-744、R-290、R32、R1234ze(E)、R454B / R454A、R1234yf中的一种或以上的任何组合。
5.根据权利要求4所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述非合成冷却剂是CO2。
6.根据权利要求1所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述冷却剂循环***还包括在热交换器入口上游并且构造成控制冷却剂到所述热交换器中的流动的第一可控阀。
7.根据权利要求6所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述冷却剂循环***还包括第一传感器，所述第一传感器包括在所述热交换器出口的下游的温度传感器和压力传感器中的至少一个，并且其中，控制器配置成至少部分地基于所述第一传感器的传感器输出来控制所述第一可控阀。
8.根据权利要求7所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述第一传感器在冷却剂合并点的上游，并且所述冷却剂合并点是来自所述热交换器出口和所述第一级出口的冷却剂的合并。
9.根据权利要求7所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述第一传感器在冷却剂合并点的下游，并且所述冷却剂合并点是来自所述热交换器出口和所述第一级出口的冷却剂的合并。
10.根据权利要求1所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述冷却剂循环***还包括第二可控阀，所述第二可控阀设置在所述流体储存罐出口和所述蒸发器的冷却剂入口之间。
11.根据权利要求10所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述冷却剂循环***还包括第二传感器，所述第二传感器设置在所述蒸发器的冷却剂出口的下游，并且其中，控制器配置成基于所述第二传感器的输出来控制所述第二可控阀。
12.根据权利要求11所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述第二传感器是温度传感器和压力传感器中的至少一个。
13.根据权利要求1所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述冷却剂循环的特征在于缺少中间冷却器热交换器。
14.根据权利要求1所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述热交换器包括围绕所述流体储存罐设置的热交换器管。
15.根据权利要求14所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述热交换器的入口设置成紧邻所述流体储存罐的出口。
16.根据权利要求14所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述热交换器的出口设置成紧邻所述流体储存罐的入口。
17.根据权利要求1所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述两级压缩机是具有两个级的单个压缩机。
18.根据权利要求1所述的冷却剂循环***，其特征在于，所述两级压缩机是成对的不同的压缩机，并且其中，所述压缩机经由驱动轴机械地连结。
CN202080003486.8A 2019-06-12 2020-05-15 两级单气体冷却器hvac循环 Active CN112400087B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962860445P 2019-06-12 2019-06-12
US62/860445 2019-06-12
PCT/US2020/033118 WO2020251723A1 (en) 2019-06-12 2020-05-15 Two stage refrigeration cycle having single gas cooler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112400087A CN112400087A (zh) 2021-02-23
CN112400087B true CN112400087B (zh) 2022-05-10

Family

ID=70977585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080003486.8A Active CN112400087B (zh) 2019-06-12 2020-05-15 两级单气体冷却器hvac循环

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11927371B2 (zh)
EP (1) EP3983732A1 (zh)
CN (1) CN112400087B (zh)
WO (1) WO2020251723A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112065521A (zh) * 2020-09-16 2020-12-11 天津大学 一种基于co2混合工质的增压吸热跨临界循环干热岩地热发电模型

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001004235A (ja) * 1999-06-22 2001-01-12 Sanden Corp 蒸気圧縮式冷凍サイクル
JP2005214442A (ja) * 2004-01-27 2005-08-11 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
CN1840986A (zh) * 2005-03-30 2006-10-04 三洋电机株式会社 冷冻装置及电冰箱
CN101688696A (zh) * 2007-04-24 2010-03-31 开利公司 制冷剂蒸气压缩***及跨临界运行方法
CN101688698A (zh) * 2007-05-14 2010-03-31 开利公司 带有闪蒸罐节约器的制冷剂蒸汽压缩***
CN101688725A (zh) * 2007-04-24 2010-03-31 开利公司 带有容量控制的跨临界制冷剂蒸汽压缩***

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6923011B2 (en) 2003-09-02 2005-08-02 Tecumseh Products Company Multi-stage vapor compression system with intermediate pressure vessel
NO327832B1 (no) * 2007-06-29 2009-10-05 Sinvent As Dampkompresjons-kjolesystem med lukket krets samt fremgangsmate for drift av systemet.
JP5287949B2 (ja) * 2011-07-28 2013-09-11 ダイキン工業株式会社 熱交換器
KR101278337B1 (ko) * 2011-10-04 2013-06-25 엘지전자 주식회사 스크롤 압축기 및 이를 포함하는 공기 조화기
US10634154B2 (en) * 2016-07-25 2020-04-28 Daikin Applied Americas Inc. Centrifugal compressor and magnetic bearing backup system for centrifugal compressor
US11274679B2 (en) * 2017-02-14 2022-03-15 Danfoss A/S Oil free centrifugal compressor for use in low capacity applications

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001004235A (ja) * 1999-06-22 2001-01-12 Sanden Corp 蒸気圧縮式冷凍サイクル
JP2005214442A (ja) * 2004-01-27 2005-08-11 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
CN1840986A (zh) * 2005-03-30 2006-10-04 三洋电机株式会社 冷冻装置及电冰箱
CN101688696A (zh) * 2007-04-24 2010-03-31 开利公司 制冷剂蒸气压缩***及跨临界运行方法
CN101688725A (zh) * 2007-04-24 2010-03-31 开利公司 带有容量控制的跨临界制冷剂蒸汽压缩***
CN101688698A (zh) * 2007-05-14 2010-03-31 开利公司 带有闪蒸罐节约器的制冷剂蒸汽压缩***

Also Published As

Publication number Publication date
US11927371B2 (en) 2024-03-12
CN112400087A (zh) 2021-02-23
US20210270498A1 (en) 2021-09-02
EP3983732A1 (en) 2022-04-20
WO2020251723A1 (en) 2020-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101688697B (zh) 具有双节能器回路的制冷剂蒸汽压缩***
US8528359B2 (en) Economized refrigeration cycle with expander
US7331196B2 (en) Refrigerating apparatus and refrigerator
EP2564130B1 (en) Refrigerant vapor compression system with intercooler
EP2257748B1 (en) Refrigerant vapor compression system
JP3365273B2 (ja) 冷凍サイクル
EP2223021B1 (en) Refrigerating system and method for refrigerating
US20100199715A1 (en) Refrigerant system with bypass line and dedicated economized flow compression chamber
EP2147264A1 (en) Refrigerant vapor compression system and method of transcritical operation
US11370271B2 (en) Device for an air conditioning system of a motor vehicle and method for operating the device
US20070144201A1 (en) Air conditioning systems for vehicles
US20110162396A1 (en) Capacity boosting during pulldown
CN103339449A (zh) 利用水作为制冷剂执行蒸气压缩制冷循环的***
JP2023126427A (ja) 冷媒蒸気圧縮システム
CN112400087B (zh) 两级单气体冷却器hvac循环
CN105299971A (zh) 压缩制冷设备和压缩制冷设备的操作方法
JP2018132223A (ja) 冷凍装置
EP1728662B1 (en) Refrigeration system for an air conditioner
EP4006443A1 (en) Refrigeration apparatus
WO2022162723A1 (ja) 流体温調システム
JP2010112618A (ja) 空気調和装置
JP2024073027A (ja) 冷凍システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant