[发明专利]用于换热器的动态控制的系统及方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种用于换热器的操作的动态控制的系统。此外，本发明涉及一种用于换热器的操作的动态控制的方法。

背景技术

本发明大体上涉及一种包括换热器的系统，并且更具体地涉及板式换热器形式的换热器。不同类型的换热器基于不同的技术。一种类型的换热器利用诸如冷却剂的流体的蒸发来用于各种应用，诸如空气调节、冷却系统、热泵系统等。因此，换热器可用于以液体形式和以蒸发形式处理流体的双相系统中。

在蒸发器为板式换热器的情况中，这可包括板组，其包括一定数目的第一换热器板和第二换热器板。板持久地接合到彼此且以一种方式并排布置，使得形成第一流体通路的第一板空隙形成在各对相邻的第一换热器板和第二换热器板之间，且形成第二流体通路的第二板空隙在各对相邻的第二换热器板与第一换热器板之间。第一板空隙和第二板空隙与彼此分开，且以交错顺序并排设在板组中。大致各个换热器板具有至少第一端口孔和第二端口孔，其中第一端口孔形成到第一板空隙的第一入口通道，且第二端口孔形成从第一板空隙的第一出口通道。板组包括用于所述第一板空隙中的各个的单独的空间，该空间对于第二板空隙闭合。

在用于双相系统中的该大体现有技术的板式换热器中，第一流体(诸如冷却剂)以液体形式引入阀中，但在穿过阀时由于压降在第一入口通道的一端(即，第一端口孔)处膨胀成部分地蒸发的流体，以沿第一入口通道进一步分送，且在蒸发成蒸发形式期间进一步到各个独立第一板空隙中。总是存在的风险是，供应流体的能量含量过高，由此经由其入口端口供应到入口通道的流的一部分将达到入口通道的后端，且由此沿相反方向反射。由此，入口通道中的流很混乱，且难以预计和控制。

此外，冷却剂的压降可随从入口到第一入口通道的距离增大，由此将影响独立板空隙之间的第一流体的分布。

还已知的是，第一流体的液滴在从第一入口通道进入独立的板空隙时必须经历的有角流变化有助于不均匀的分布。

还有另一个影响参数为独立的第一板空隙之间的大小差异，导致了各个第一板空隙具有其独特的效率。

还已知的是，独立的第一板空隙的操作和性能取决于其在板组中的位置。板组的各侧上的最外部的第一板空隙趋于不同于板组的中部的那些表现。

由于其，很难(如果不是不可能)总体上优化换热器的操作和效率，确保供应至换热器的蒸发器的所有流体在流出蒸发器的出口之前完全蒸发，且尤其是在到达布置在蒸发器的出口下游的压缩机的入口之前，且还确保换热器在不同工作状态期间高效且高能力起作用。实际上，存在一个故障的第一板空隙对于蒸发器总体上发生的不足蒸发是足够的。例如，如果单个第一板空隙被淹没，即，不能蒸发供应到其的流体的全部量，则液滴将在蒸发器出口的下游出现。大体上，完全蒸发意思是蒸发的流体必须达到过热状态，由此蒸发的流体仅包括干蒸发流体，即，蒸发的流体应具有高于一般压力下的饱和温度的温度。

作为本领域中公知的物理参数的过热限定为当前温度与一般压力下(即，在没有留在液体中的任何液体含量时)的饱和温度之间的温差。过热对于给定流体和对于给定温度和压力是独特的。饱和温度可在常规图表或表格中发现。

不论操作任务如何，尽可能接近设置点过热值操作换热器的蒸发器的目的对于达到尽可能高的使用系数具有重要性。因此，其具有经济重要性。此外，其具有对与蒸发器(诸如压缩机)协作的其它构件的影响，因为压缩机一般对于液体含量敏感。在到达压缩机的入口时留在蒸发流体中的任何液滴可损坏压缩机。另外，存在以尽可能低的过热操作蒸发器的经济利益，因为一旦流体达到过热状态，则流体完全干燥，且额外升高温度方面大致没有收益。

以上的设置点过热由系统制造者确定以结合某些期望的安全裕度来克服将液体接收到压缩机中的风险。上述问题在蒸发器的负载变化时变得更严重。例如，这可能是将空气调节系统的操作任务从一个温度变为另一个时的情况，意味着改变供应至蒸发器的流体量。

文献EP2156112B1和WO2008151639A1公开了一种用于以一种方式控制至少两个蒸发器间的制冷剂分送以使得空气加热的蒸发器的制冷能力用到最大可能的程度的方法。这通过监测蒸发器的公共出口处的制冷剂过热来产生。此外，这通过经由选择的蒸发器改变制冷剂的质量流同时保持通过所有蒸发器的制冷剂的总质量流大致恒定来产生。该流通过为膨胀阀的单个阀控制。因此，两个文献提供了控制多个空气加热的蒸发器的操作的解决方案，在该方法中，各个蒸发器评估为完整的单元，且在该方法中，各个单元鉴于布置在相同回路中的额外蒸发器控制。