專利名稱：操作換熱器的組件用于亞臨界狀態(tài)和跨臨界狀態(tài)的方法和換熱器的組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過最初將至少兩個(gè)換熱器并行布置用于亞臨界狀態(tài)，操作換熱器的組件用于亞臨界狀態(tài)和跨臨界狀態(tài)的方法，并且涉及換熱器的組件。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)冷凍系統(tǒng)中，來自致冷劑的放熱基于致冷劑的冷凝。在冷凝期間恒定的溫度是臨界點(diǎn)。在臨界點(diǎn)以下操作換熱器的組件定義為亞臨界模式。先前已知在這種亞臨界模式中將換熱器并行布置。然而，在利用C02作為致冷劑的熱泵和冷凍應(yīng)用中，存在對(duì)在跨臨界模式，即在臨界點(diǎn)以上，以及在臨界點(diǎn)以下操作的需要。利用C02作為致冷劑的跨臨界冷凍系統(tǒng)為本領(lǐng)域所熟知。C02的臨界溫度是31. 0°C并且臨界壓力是73. 8巴。在更高的溫度和壓力下在液體與蒸汽之間不能找到明顯的區(qū)別，并且C02據(jù)稱在所謂超臨界流體區(qū)域。用于這兩種操作模式的熱狀態(tài)顯著不同。在跨臨界模式期間冷側(cè)，典型地是鹽水或水的流動(dòng)速率遠(yuǎn)低于在亞臨界模式期間。在熱方面，致冷劑的熱側(cè)的過程也非常不同。在跨臨界模式中當(dāng)緊密接近窄點(diǎn)和出口時(shí)要求大的溫度下降。這一起要求換熱器的兩種不同的設(shè)計(jì)，以能夠以最優(yōu)方式操作系統(tǒng)?？紤]在換熱器中需要的溫差，即大約10°C，用于基于C02的冷凝的放熱的上限將為大約20°C的外界溫度。在該溫度以下，C02停留在臨界點(diǎn)以下并且冷凍系統(tǒng)在亞臨界模式中操作。對(duì)于在超級(jí)市場(chǎng)中利用的冷凍系統(tǒng)，在世界的大部分的夏天期間外界溫度將超過20°C。在這些溫度，C02的冷卻是單相冷卻，即氣體冷卻。C02在系統(tǒng)的高壓側(cè)在臨界點(diǎn)以上，并且冷凍系統(tǒng)在跨臨界模式中操作。冷凍系統(tǒng)的效率和冷卻能力在跨臨界操作中低于在亞臨界操作中。已知C02冷凍系統(tǒng)的重要缺點(diǎn)是在高于大約20°C的提高的外界溫度中，即實(shí)際上期望高性能時(shí)，它們具有降低的性能。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供帶有在跨臨界操作期間改進(jìn)的性能的跨臨界冷凍系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是建立對(duì)用于氣體冷卻器和冷凝器的換熱器設(shè)計(jì)的對(duì)立要求的問題的解決方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在系統(tǒng)中利用多個(gè)換熱器，而不是尋找用于典型地由亞臨界狀態(tài)決定并且然后將它用于跨臨界操作的換熱器的設(shè)計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這些目標(biāo)通過如下實(shí)現(xiàn)將至少一個(gè)換熱器在跨臨界狀態(tài)與其它換熱器串行布置，并且將進(jìn)口和出口布置在組件的相對(duì)端部，并且通過在第一換熱器后面和在每?jī)蓚€(gè)換熱器之間關(guān)閉連接所述進(jìn)口到各換熱器的第一導(dǎo)管的第一管路，和通過在其它換熱器之間關(guān)閉連接所述出口到各換熱器的第二導(dǎo)管的第二管路，將換熱器從并行布置切換到串行布置。
該方法包括在冷凝期間利用并行的多個(gè)換熱器并且然后在跨臨界操作期間變成以串行或者以串行與并行的聯(lián)合來利用它們。因?yàn)闊衢L(zhǎng)度和傳熱增加并且因而致冷劑的出口溫度可降低，所以這在跨臨界模式中相當(dāng)大地改進(jìn)了系統(tǒng)效率。此外，通過在第一換熱器后面和在每?jī)蓚€(gè)換熱器之間關(guān)閉連接所述進(jìn)口到各換熱器的第一導(dǎo)管的第一管路，和通過在其它換熱器之間關(guān)閉連接所述出口到各換熱器的第二導(dǎo)管的第二管路，將換熱器從并行布置切換到串行布置。通過為所述換熱器提供用于兩種基本液態(tài)介質(zhì)，諸如致冷劑與鹽水之間的傳熱的雙重回路，將各回路從并行布置切換到串行布置是優(yōu)點(diǎn)。通過這增加了靈活性并且使得能夠?qū)喤R界模式以及跨臨界模式優(yōu)化系統(tǒng)的性能。本發(fā)明的另一方面是換熱器的組件，其具有在組件的相對(duì)端部的進(jìn)口和出口、連接到所述進(jìn)口并且連接到各換熱器的第一導(dǎo)管的第一管路和連接到所述出口和各換熱器的第二導(dǎo)管的第二管路，其特征在于，閥設(shè)置在第一管路中在第一換熱器后面并且在每?jī)蓚€(gè)換熱器之間，并且閥設(shè)置在第二管路中在其它換熱器之間，其中，并行布置的換熱器使所有閥處于打開位置并且串行布置的換熱器使所有閥處于閉合位置。


本發(fā)明的這些和其它方面現(xiàn)在將通過參考示出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述。圖Ia示出根據(jù)本發(fā)明根據(jù)第一并行布置操作狀態(tài)的換熱器的組件的示意圖。圖Ib示出用于根據(jù)圖Ia的操作狀態(tài)的溫度/位置表。圖加示出根據(jù)本發(fā)明根據(jù)第二串行布置操作狀態(tài)的換熱器的組件的示意圖。圖2b示出用于根據(jù)圖加的操作狀態(tài)的溫度/位置表。
具體實(shí)施例方式圖Ia和圖加示出換熱器2的組件1。換熱器2各具有用于兩種基本液態(tài)介質(zhì)，諸如致冷劑與鹽水之間的傳熱的雙重回路。然而，本發(fā)明在僅僅帶有一種液態(tài)介質(zhì)的換熱器中也是可用的。換熱器2的組件1具有在組件1的相對(duì)端部的例如來自致冷劑回路中的壓縮器(未示出)的進(jìn)口 A和例如到膨脹閥(未示出)的出口 B。組件1具有在組件1的相對(duì)端部的用于鹽水回路的相應(yīng)進(jìn)口 C和出口 D。此外，組件1具有連接到所述進(jìn)口 A并且連接到各換熱器2的第一導(dǎo)管5的第一管路4，和連接到所述出口 B和各換熱器2的第二導(dǎo)管7的第二管路6。而且，閥3設(shè)置在第一管路4中，在第一換熱器2后面并且在每?jī)蓚€(gè)換熱器2之間，并且閥3設(shè)置在第二管路6中在其它換熱器2之間，其中如圖Ia所示，并行布置的換熱器2使所有閥3處于打開位置，并且如圖加所示，串行布置的換熱器2使所有閥 3處于閉合位置。在圖Ia中，換熱器2并行布置用于亞臨界狀態(tài)，即處于致冷劑的冷凝狀態(tài)以下的溫度。傳熱在圖Ib中示出，其中上部曲線對(duì)應(yīng)致冷劑的從進(jìn)口 A到出口 B的溫度下降，該致冷劑在冷凝期間具有大約恒定的溫度，并且下部曲線對(duì)應(yīng)鹽水從進(jìn)口 C到出口 D的溫度上升。在圖加中，換熱器2在跨臨界狀態(tài)，即處于致冷劑的冷凝狀態(tài)以上的溫度，彼此串行布置。傳熱在圖2b中示出，其中上部曲線對(duì)應(yīng)致冷劑的從進(jìn)口 A到出口 B的溫度下降，并且下部曲線對(duì)應(yīng)鹽水的從進(jìn)口 C到出口 D的溫度上升。換熱器2通過關(guān)閉閥3從并行布置切換到串行布置，閥3交替布置在連接到各換熱器2的第一導(dǎo)管5的第一管路4中在每?jī)蓚€(gè)換熱器之間和布置在連接到各換熱器2的第二導(dǎo)管7的第二管路6中在其它換熱器2之間。鹽水回路(未示出)具有分別與進(jìn)口 C和出口 D連通的相應(yīng)管路8和管路9，以及閥10。鹽水回路可同樣地從并行布置切換到串行布置。閥10設(shè)置在管路8中，在參照進(jìn)口 C的第一換熱器2后面并且在每?jī)蓚€(gè)換熱器2之間，并且閥10設(shè)置在第二管路9中在其它換熱器2之間，其中如圖Ia所示，并行布置的換熱器2使所有閥10處于打開位置，并且如圖加所示，串行布置的換熱器2使所有閥10處于閉合位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員意識(shí)到本發(fā)明決不受限于上文所述的優(yōu)選實(shí)施例。相反，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的許多修改和變型是可能的。例如根據(jù)本發(fā)明，可操作雙重回路換熱器的僅僅一個(gè)回路。
權(quán)利要求
1.一種通過最初將至少兩個(gè)換熱器(2)并行布置用于亞臨界狀態(tài)，操作換熱器O)的組件(1)用于亞臨界狀態(tài)和跨臨界狀態(tài)的方法，其特征在于，將至少一個(gè)換熱器(2)在跨臨界狀態(tài)與其它換熱器串行布置，并且將進(jìn)口㈧和出口⑶布置在所述組件⑴的相對(duì)端部，并且通過在第一換熱器( 后面和在每?jī)蓚€(gè)換熱器( 之間關(guān)閉連接所述進(jìn)口(A)到各換熱器( 的第一導(dǎo)管( 的第一管路，和通過在其它換熱器之間關(guān)閉連接所述出口 (B)到各換熱器O)的第二導(dǎo)管(7)的第二管路(6)，將所述換熱器( 從并行布置切換到串行布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，為所述換熱器(2)提供用于兩種基本液態(tài)介質(zhì)，諸如致冷劑與鹽水之間的傳熱的雙重回路，其特征在于，將各回路從并行布置切換到串行布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在跨臨界狀態(tài)將所有換熱器⑵串行布置。
4.一種換熱器(2)的組件(1)，所述組件⑴具有在所述組件⑴的相對(duì)端部的進(jìn)口 (A)和出口(B)、連接到所述進(jìn)口(A)并且連接到各換熱器O)的第一導(dǎo)管(5)的第一管路 (4)和連接到所述出口(B)和各換熱器O)的第二導(dǎo)管(7)的第二管路(6)，其特征在于， 閥(3)設(shè)置在所述第一管路中在第一換熱器( 后面并且在每?jī)蓚€(gè)換熱器( 之間， 并且閥C3)設(shè)置在所述第二管路(6)中在其它換熱器( 之間，其中，并行布置的所述換熱器(2)使所有閥(3)處于打開位置并且串行布置的所述換熱器(2)使所有閥(3)處于閉合位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過最初將至少兩個(gè)換熱器(2)并行布置用于亞臨界狀態(tài)，操作換熱器(2)的組件(1)用于亞臨界狀態(tài)和跨臨界狀態(tài)的方法。
文檔編號(hào)F28D1/04GK102472588SQ201080030191
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者R·克里斯坦森 申請(qǐng)人:阿爾法拉瓦爾股份有限公司