[发明专利]包含流体的热力学系统以及用于降低其中的压力的方法

说明书

本发明公开了一种包含工作流体的热力学系统。该热力学系统至少包括工作流体收集容器(11)，该工作流体收集容器适于包含处于热力学平衡的该工作流体的液相和气相。冷却装置在(51)功能上联接到该流体收集容器(11)，并且适于从收集在该工作流体收集容器(11)中的该工作流体中移除热量，从而降低所述热力学系统中的压力。本发明还公开了用于对包含处于液体/气体平衡的工作流体的热力学系统减压的方法。

说明书

技术领域

本公开涉及热力学系统和方法。本文所公开的实施方案具体地涉及热力学系统，该热力学系统包括闭合回路，其中工作流体被处理并且经历循环热力学转变，包括压缩、冷却、冷凝、膨胀和蒸发。本文还公开了用于在增压装置诸如压缩机关闭后降低热力学系统中闭合回路的停机稳定压力(SOP)以促进系统的启动的方法。

背景技术

在热力学系统中，其中工作流体在闭合回路中处理并且经历包括液态和气态之间的相变的热力学转变，关闭压缩机或其他升压设施导致闭合回路中的压力均衡，直到实现所谓的停机稳定压力。除其他因素外，停机稳定压力取决于回路的温度。

停机稳定压力可显著增加并达到远高于设计条件的值，从而不利地影响压缩机驱动器的启动能力。这在热力学系统包括制冷回路并被布置在热环境中的情况下尤其如此。当热力学系统关闭并且在高环境温度下保持不工作相对较长的时间时，热力学系统开始升温。积聚在闭合压缩环路中的液体开始蒸发并给闭合回路加压，直到在环境温度下或在限定闭合回路的金属结构的温度下实现平衡压力。由于例如太阳辐照，该温度可高达50℃或更高。所得的停机稳定压力可能远高于设计点，并且可能使得压缩机驱动器不能再次启动压缩机。

为了重新启动热力学系统中的循环，有时使用回收压缩机，该回收压缩机在冷凝器中传递气体，并且所得冷凝和液化的工作流体在液体收集容器中传递，从而降低闭合回路中的压力，直到达到足够低的压力以使压缩机驱动器再次启动压缩机。

在当前技术的其他实施方案中，需要对回路进行排气以从其中移除气体并降低压力。排放的气体在火炬中燃烧。

这两种方法均对系统的运行成本产生负面影响，并且可具有不利的环境影响。

一般来讲，在热力学系统中可出现类似的问题，该热力学系统包括适于包含工作流体的加压回路并且包括适于包含工作流体的至少两种相(具体地讲，在热力学平衡条件下的液相和气相)的至少一个工作流体收集容器。由于双相系统中的平衡压力取决于流体的温度，因此当温度增加时，系统中的平衡压力也增加并且可变得高于阈值压力。这可损害或不利地影响系统的一个或多个功能或者完全阻止其操作。如果发生这种情况，则需要对热力学系统进行排气或需要专用压缩机以使流体在冷凝器中循环，以降低其中的压力。排气可能导致有价值的产品的损失，导致环境污染或引起其他缺点。

因此，用于启动热力学系统以解决当前技术的系统的复杂性和流体浪费问题的改进系统和方法将是有益的，并且在该技术中将是受欢迎的。更一般来讲，期望提供适于更有效地解决热力学系统中由增加的温度和平衡压力引起的问题的方法和系统，该热力学系统包括流体收集容器，该流体收集容器包含在液体-气体平衡条件下的工作流体。

发明内容

在一个方面，本文所公开的主题涉及热力学系统，该热力学系统包含工作流体并且至少包括流体收集容器，该流体收集容器适于包含处于热力学平衡的工作流体的液相和气相。如本文所理解的，术语气相可包括工作流体的蒸气相。冷却装置在功能上联接到流体收集容器，并且适于从包含在流体收集容器中的工作流体中移除热量，从而降低热力学系统中的压力。因此，热力学系统的内部流体压力可在不排出工作流体或不采取其他复杂措施的情况下下降。