[发明专利]基于排放时制冷剂状况的吸入过热控制

说明书

背景技术

本发明涉及制冷剂过热控制，以增强系统性能和改善压缩机可靠性，其依靠排放时的制冷剂热力学状况来提供可靠的吸入过热控制。

在空气调节、热泵和制冷系统中，需要精密地控制离开蒸发器的制冷剂的过热。正常来说，制冷剂在其实际温度高于相应的饱和温度的过热的热力学状态下离开蒸发器(过热被定义为这两个温度之差)。通常需要一定的(正的)过热以确保很少的液态制冷剂或没有液态制冷剂进入压缩机并且系统工作稳定。如果显著量的液态制冷剂进入压缩机，那么公知为“溢流(flooding)”的不期望状况将会发生。溢流会导致损坏或破坏压缩元件的“液击(liquid hammer)”状况、会稀释润滑油并将其从轴承表面洗刷掉、会将润滑油从压缩机油盘泵出、并最终会劣化制冷系统的性能和工作。

另一方面，已知的是，为了确保制冷系统的最高性能(效率和能力)，应将离开蒸发器的制冷剂保持接近于零过热值。此外，通过降低吸入过热，也能改善向压缩机的回油，因为油通常累积在蒸发器的过热部分。此外，油的粘度随着过热降低而减小，因为在更低过热值的情况下有更多的制冷剂在油中被稀释，并且到较小程度，因为饱和吸入温度升高。相反，当过热值升高时，制冷剂从油中汽化出来，从而增大油的粘度并使油更易瘀滞在蒸发器的出口部分或者瘀滞在将蒸发器连接至压缩机的管道中。当然，改善回油是制冷系统设计者的一个目标，因为这通过防止油滞留在蒸发器和相关联管道中而增强压缩机的可靠性并改善系统性能。而且，在某些工作条件下，较高的吸入过热值会导致升高的排放温度、工作范围的减少、潜在的油分解和压缩元件的热变形。

尽管已知期望将过热降低至可能的最小值，但迄今为止，大多数制冷系统充其量不过是在蒸发器出口处的过热值处于5至10°F范围内的情况下工作。同时发生在制冷系统内的以下因素通常给进一步减小过热设定设置了实践障碍：因温度传感器的测量公差、校准和分辨率而引起的测量误差可能；系统构件的制造可变性；对系统工作的环境影响；负载需求波动及相关联的瞬时现象。

如上所述，由于相关联的可靠性问题，不期望在压缩机中具有显著的溢流。因此，制冷系统设计者在“应用足够的过热值以消除在整个工作条件范围内发生这种溢流的任何可能性”方面做过了头。如上所述，不受控的溢流导致压缩机能力和效率大幅降低，并且还可能对压缩机造成严重的损坏。

发明内容

本发明利用了以下事实：吸入过热的给定变化将引起离开压缩机的制冷剂的排放温度(或过热)的预期变化。也就是说，在吸入过热与离开压缩机的制冷剂的排放温度(或过热)之间存在近似线性的关系。这种关系在任何给定的系统工作吸入和排放压力下均是基本线性的。

因此，通过监测排放温度(或过热)并基于排放温度改变/控制离开蒸发器或进入压缩机的制冷剂的状况(过热或品质)，可以使系统在所期望的低吸入过热下可靠地工作或者系统可具有极少的受控量的液态制冷剂进入压缩机吸入口。例如，可以通过改变膨胀阀或吸入调制阀的开度来实现基于排放温度(或过热)的对吸入过热的控制。

可通过实验确定或者可通过分析得到排放温度(或过热)与吸入过热之间的关系。而且，在工作过程中可以定期测试/检验所述关系以确保所述关系仍然成立，或者基于这些定期测试需要对这种关系进行任何小的调整。

在所公开的实施例中，本发明允许在比过去可以可靠地实现的5至10°F范围内的过热水平明显更低的过热水平下工作。采用本技术，离开蒸发器时的过热水平可低至1到2°F，或者通过合适的控制，可允许极小量的液态制冷剂进入压缩机吸入口。

从下面的说明书和附图中可以最好地理解本发明的这些和其它特征，以下是附图说明。

附图说明

图1是包含了本发明的制冷系统的视图。

图2是示出作为吸入过热的函数的排放温度变化的曲线图。

图3示出相对于吸入过热和排放温度的系统效率。

具体实施方式