Hvac系统中的流体管理的制作方法_2

文档序号:9264582阅读:来源:国知局
的目标值范围内的情况。当经调节的值位于所需的范围内时,例如HVAC系统的蒸发器的性能可能与为目标值时的性能没有本质上的差异。应理解的是,本文使用的术语用于描述数值和实施方案的目的,并且不应被视为限制本申请的范围。
[0025]图1A和图1B示出HVAC系统100,该HVAC系统100包括压缩机110、冷凝器120、膨胀装置130、蒸发器140和连接HVAC系统的部件的制冷剂管线125。该HVAC系统还包括位于蒸发器140的出口 129与压缩机110之间的吸入管线127。该吸入管线127用于接收从制冷剂管线125回流的润滑油,并且将该油引导至压缩机110。该HVAC系统100还包括具有容器151的溢流槽150,该容器151用于与蒸发器140的溢流端口 142流体连通并接收从溢流端口 142溢出的制冷剂。
[0026]从溢流端口 142溢出的制冷剂可包括油部分和制冷剂部分。该溢流槽150配备有流体液位传感器154,该流体液位传感器154用于测量溢流槽150内部的制冷剂159液位。该溢流槽150还具有流体出口 158。该流体出口 158可配备有流体流量调节装置156用于控制流出溢流槽150的流体流速,其中应了解该流体流量调节装置156可为任选的。该溢流槽150的一些实施例可不配备有流体流量调节装置156。
[0027]该HVAC系统100包括控制器160,该控制器160可用于控制膨胀装置130和/或流体流量调节装置156。该HVAC系统100还可包括换热器170,该换热器170用于帮助制冷剂与热源之间的换热,以蒸发制冷剂部分,其中该制冷剂可包括流出溢流槽150的油部分。在图1A示出的实施例中,该热源为流出冷凝器120的制冷剂(该制冷剂通常具有相对较高的温度)。剩余油部分可(例如以液态的形式)被引导回到吸入管线127。
[0028]应注意的是,换热器170可用于接收其它热源。例如,在一些实施方案中,换热器170可用于接收其它过程流体作为热源,诸如来自冷凝器120的冷却水。在一些实施方案中,加热元件可用作热源。大体而言,可使用的热源具有的温度高于蒸发流出溢流槽150的包含油的制冷剂的制冷剂部分所需的温度。
[0029]蒸发器140配备有管束144,该管束144从蒸发器140的底部146向上堆叠。蒸发器140还装载有制冷剂145。制冷剂145可包括制冷剂部分和用于压缩机110的润滑油部分。在一些实施方案中,期望的是保持管束144的顶部147浸润有制冷剂145,以使管束144内部的过程流体148与蒸发器140中的制冷剂145之间的换热最大化。
[0030]蒸发器140的溢流端口 142定位在管束144的顶部147附近。溢流槽150大体上定位为低于溢流端口 142,以使得从蒸发器140的溢流端口 142溢出的制冷剂可,例如,借助于重力被动地流入溢流槽150。
[0031 ] 在操作中,当管束144的顶部147浸润有制冷剂145时,一些制冷剂145可从溢流端口 142溢出。图1A中的箭头示出HVAC系统100中的制冷剂145的流体流动方向。从溢流端口 142流出至溢流槽150中的制冷剂(Fin)可由溢流槽150的容器151收集。流体液位传感器154可测量溢流槽150内部的溢流制冷剂液位Hl。溢流制冷剂液位Hl的值可发送至控制器160。
[0032]溢流槽150的出口 158可用于使得溢流槽150中收集的制冷剂159能流出溢流槽150。流出溢流槽150的制冷剂(Fwt)的流体流速可能由于例如重力作用受到溢流制冷剂液位Hl的影响。大体来说,溢流制冷剂液位Hl越高,则Fwt越高。F wt还可任选地由流体流量调节装置156调节,该流体流量调节装置156可由控制器160控制。
[0033]可包括制冷剂部分和油部分的Ftjut可通过换热器170和制冷剂管线125引导回到吸入管线127。换热器170可用于蒸发F-的制冷剂部分的至少一部分,以使得相对较高的油浓度可通过制冷剂管线125以液态形式被引导回到吸入管线127中。通过控制Ftjut,可控制至吸入管线127和压缩机110的回油。
[0034]应了解的是,在一些实施方案中,溢流槽150可能不配备有流体流量调节装置156,并且Fwt可取决于流体液位Hl和重力。然而,流体流量调节装置156可提供额外方法用于调节Fwt。例如,通过控制流体流量调节装置156,控制器160可用于控制Fwt。然而,应了解的是,可不需要由控制器160对流体流量调节装置156进行控制。例如,如图2B中示出,计量的装置可用作流体流量调节装置156来计量Fwt,而无需控制装置。
[0035]给定的Fin可在溢流槽150中产生对应的溢流制冷剂液位H1,因为溢流槽150设置为用于接收Fin,并且同时允许溢流槽150中收集的制冷剂159能通过出口 158流出溢流槽150。Fin和对应的溢流制冷剂液位Hl可能会受到蒸发器140中的制冷剂145的可运作制冷剂液位H2的影响。大体而言,提高可运作制冷剂液位H2可与较高的Fin相关联且因此与较高的Hl相关联,且降低可运作制冷剂液位H2可与较低的Fin相关联且因此与较低的Hl相关联。在一些情况下,当可运作制冷剂液位H2充分低于溢流端口 142时,Fin可为零。
[0036]蒸发器140内部的可运作制冷剂液位H2可由膨胀装置130调节。通常地,打开膨胀装置130增加装载至蒸发器140的制冷剂,因而产生较高的可运作制冷剂液位H2 ;而关闭膨胀装置130减少装载至蒸发器140的制冷剂,因而产生较低的可运作制冷剂液位H2。可运作制冷剂液位H2中的变化可引起溢流制冷剂液位Hl中的对应变化。因此,膨胀装置130可调节溢流槽150中的溢流制冷剂液位Hl。
[0037]可运作制冷剂液位H2、Fin、溢流制冷剂液位Hl与Fwt之间的相关性可使得能使用由流体液位传感器154测量的溢流制冷剂液位Hl来管理蒸发器140中的可运作制冷剂液位H2,以及例如借助于控制器160控制膨胀装置130和/或流体流量调节装置156来管理Fwt (其为回流至吸入管线127的制冷剂)。
[0038]例如,在运行期间,可运作制冷剂液位H2可需要维持在所需(或预先确定)的可运作液位,例如正好足以浸润管束144的顶部147以实现蒸发器140的最佳效率的液位。处于所需(或预先确定)的可运作制冷剂液位H2处的制冷剂145可从溢流端口 142溢出,从而引起Fin。因此,溢流槽150可具有对应的溢流制冷剂液位Hl设定点。如果通过调节膨胀装置130使得溢流槽150中的溢流制冷剂液位Hl维持在溢流制冷剂液位Hl处,那么可运作制冷剂液位H2可维持在所需(或预先确定)的可运作液位。在本领域中应理解的是,在实际运行期间,制冷剂液位H2和/或溢流制冷剂液位Hl在运行期间可波动。术语“维持”表示制冷剂液位H2和/或溢流制冷剂液位Hl的波动处于例如所需的范围内。例如,所需的范围可为制冷剂液位H2和/或溢流制冷剂液位Hl的波动可能不会显著影响蒸发器140的性能的范围。
[0039]另外,可通过调节膨胀装置130和/或控制流体流量调节装置156来控制溢流制冷剂液位Hl来控制F-的流速。提高溢流制冷剂液位Hl通常导致较高的F out,并且降低溢流制冷剂液位Hl通常导致较低的F-。
[0040]参看下文中的控制蒸发器中的流体液位和至压缩机的回油的方法的实施方案。(参看图3和图4。)
[0041]溢流端口 142的位置可变化。如图1B中示出,蒸发器140在纵向方向L上具有长度L2,该纵向方向L由长度L2限定。在该纵向方向上,溢流端口 142定位在长度L2的中点附近。在由蒸发器140的高度H5限定的竖直方向上,溢流端口 142定位在大约与制冷剂液位H2相同的高度处,该制冷剂液位H2可为正好足以将管束144的顶部147浸润的制冷剂液位(参见图1A)。
[0042]应注意的是,溢流端口 142的位置可与图1B中示出的位置不同。在一些实施方案中,溢流端口 142的位置可定位在对应于最高油浓度的位置,且位于蒸发器140内部。在一些实施方案中,溢流端口 142可定位在更容易制造的地方。
[0043]在一些实施方案中,从管束144的顶部147到蒸发器140的顶部190的净空高度H4可相对较小。在这些实施方案中,可能的是进入制冷剂出口 129中的制冷剂包含液体制冷剂传递(carry over)。可能期望的是将溢流端口 142定位在管束144的顶部147的下方,并且使得蒸发器140中的液体制冷剂145远离制冷剂出口 129,以帮助减少液体制冷剂传递。
[0044]应了解的是,本文所述的实施方案可与浸没式蒸发器设计或降膜蒸发器设计一起使用。还可对其进行适应以与具有存储池区段的可受益于制冷剂液位控制的任何其它蒸发器一起使用。本文所述的实施方案还可与任何其它类型的液体和具有存储池区段的可受益于该存储池区段中的液位控制的任何设备一起使用。例如,本文所述的实施方案可用于在设备的存储池区段中维持所需的流体液位。
[0045]还应了解的是,在一些实施方案中,可使用流量计而不是溢流槽。可运作制冷剂液位H2可产生对应的Fin的流速。可运作制冷剂液位H2中的变化可引起F in流速的对应变化。因此,可在Fin流速与蒸发器140中的可运作制冷剂
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