ЭЖЕКТОРНЫЙ ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОНТУР Российский патент 2019 года по МПК F25B1/06 F25B41/00 F25B1/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к эжекторному холодильному контуру, в частности, эжекторному холодильному контуру, содержащему по меньшей мере два эжектора, и способу управления работой указанного эжекторного холодильного контура.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В холодильных контурах эжектор может также использоваться в качестве устройства расширения, дополнительно обеспечивающего эжекторный насос для сжатия хладагента от уровня низкого давления до уровня среднего давления с использованием энергии, которая становится доступной при расширении хладагента от уровня высокого давления до уровня среднего давления.

Соответственно, было бы полезно максимизировать эффективность работы эжекторного холодильного контура, в частности, чтобы обеспечить высокоэффективную работу эжекторного холодильного контура в широком диапазоне рабочих условий.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно типовому варианту реализации изобретения эжекторный холодильный контур содержит контур высокого давления, содержащий в направлении потока циркулирующего хладагента: теплоотводящий теплообменник/газоохладитель, имеющий входную сторону и выходную сторону; по меньшей мере два регулируемых эжектора с разной производительностью, соединенные параллельно, причем каждый из регулируемых эжекторов содержит первичный входной порт высокого давления, вторичный входной порт низкого давления и выходной порт; причем первичные входные порты высокого давления по меньшей мере двух регулируемых эжекторов соединены по текучей среде с выходной стороной теплоотводящего теплообменника/газоохладителя; приемник, имеющий входное отверстие, выпускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для газа, при этом входное отверстие соединено по текучей среде с выходными портами по меньшей мере двух регулируемых эжекторов; по меньшей мере один компрессор, имеющий входную сторону и выходную сторону, причем входная сторона по меньшей мере одного компрессора соединена по текучей среде с выпускным отверстием для газа приемника и выходной стороной по меньшей мере одного компрессора, соединенной по текучей среде с входной стороной теплоотводящего теплообменника/газоохладителя. Эжекторный холодильный контур дополнительно содержит канал холодильного испарителя, содержащий в направлении потока циркулирующего хладагента: по меньшей мере одно устройство расширения хладагента, имеющее входную сторону, соединенную по текучей среде с выпускным отверстием для жидкости приемника и выходную сторону; и по меньшей мере, один холодильный испаритель, соединенный по текучей среде между выходной стороной по меньшей мере одного устройства расширения хладагента и вторичными входными портами низкого давления по меньшей мере двух регулируемых эжекторов.

Способ управления эжекторным холодильным контуром в соответствии с типовым вариантом реализации изобретения включает избирательную работу и/или управление по меньшей мере одним из по меньшей мере двух регулируемых эжекторов.

Эффективность эжектора зависит от скорости массового потока высокого давления, который задается как управляющий сигнал по причине необходимого падения высокого давления. Типовые варианты реализации изобретения позволяют регулировать массовый поток хладагента, поступающего к эжекторам, в соответствии с фактическими температурами окружающей среды и/или потребностями в охлаждении. Это позволяет регулировать работу эжекторного холодильного контура, что обеспечивает оптимизированную эффективность в широком диапазоне рабочих условий.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Далее типовой вариант реализации изобретения будет описан со ссылкой на прилагаемые графические материалы.

На Фиг. 1 приведен схематический вид эжекторного холодильного контура в соответствии с типовым вариантом реализации изобретения.

На Фиг. 2 приведен схематический вид в разрезе регулируемого эжектора, который может использоваться в типовом варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 1 приведен схематический вид эжекторного холодильного контура 1, согласно типовому варианту реализации изобретения, содержащий эжекторный контур высокого давления 3, канал холодильного испарителя 5 и низкотемпературный канал 9, соответственно, по которым происходит циркуляция хладагента, как указано стрелками F₁, F₂ и F₃.

Эжекторный контур высокого давления 3 содержит компрессорный блок 2, содержащий множество компрессоров 2а, 2b, 2с, подключенных параллельно.

Выходы на стороне высокого давления 22а, 22b, 22с указанных компрессоров 2а, 2b, 2с соединены по текучей среде с выпускным коллектором, подающим хладагент из компрессоров 2а, 2b, 2с через впускную линию теплоотводящего теплообменника/газоохладителя к входной стороне 4а теплоотводящего теплообменника/газоохладителя 4. Отводящий тепло теплообменник/охладитель газа 4 выполнен с возможностью передавать тепло от хладагента в окружающую среду, снижая температуру хладагента. В типовом варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 1, теплоотводящий теплообменник/газоохладитель 4 содержит два вентилятора 38, выполненные с возможностью продувки воздуха через теплоотводящий теплообменник/газоохладитель 4 для улучшения передачи тепла от хладагента окружающей среде. Конечно наличие вентиляторов 38 являются необязательным, а их количество может быть скорректировано с учетом реальных потребностей.

Охлажденный хладагент, выходящий из теплоотводящего теплообменника/ газоохладителя 4 на его выходной стороне 4b, подается через впускную линию 31 высокого давления и необязательный сервисный клапан 20 в первичные входные порты высокого давления 6а, 7а двух регулируемых эжекторов 6, 7, имеющих разную производительность. Два регулируемых эжектора 6, 7 подключены параллельно и выполнены с возможностью расширения хладагента, подаваемого по входной линии высокого давления 31, до уровня сниженного (среднего) давления. Подробности работы регулируемых эжекторов 6, 7 будут более подробно описаны ниже со ссылкой на Фиг. 2.

Расширенный хладагент выходит из регулируемых эжекторов 6, 7 через соответствующие выходные порты 6 с, 7 с эжектора и подается посредством выходной линии 35 эжектора на вход 8а приемника 8. В приемнике 8 хладагент разделяется под действием силы тяжести на жидкую часть, собирающуюся на дне приемника 8, и часть газовой фазы, собирающуюся в верхней части приемника 8.

Часть газовой фазы хладагента выходит из приемника 8 через выход приемника для газа 8b, расположенный в верхней части приемника 8. При работе указанного эжекторного холодильного контура 1 в режиме эжектора, который будет более подробно описан ниже, указанная часть газовой фазы подается через выпускную линию для газа 40 приемника и переключаемый блок клапанов 15 во входные стороны 21а, 21b, 21с компрессоров 2а, 2b, 2с, что завершает цикл хладагента эжекторного контура высокого давления 3.

Хладагент из части жидкой фазы хладагента, собирающегося на дне приемника 8, выходит из приемника 8 через выпускное отверстие 8 с для жидкости, предусмотренное на дне приемника 8, и подается через выпускную линию приемника 36 для жидкости на входную сторону 10а устройства расширения хладагента 10 («среднетемпературного устройства расширения») и, необязательно, в низкотемпературное устройство расширения 14.

После выхода из устройства расширения хладагента 10, в котором произошло расширение хладагента, он поступает через выходную сторону 10b устройства расширения хладагента 10 в холодильный испаритель 12 («среднетемпературный испаритель»), выполненный с возможностью работы при «нормальных» температурах охлаждения, в частности, в температурном диапазоне от -10°С до +5°С, для обеспечения охлаждения при «нормальной температуре».

После выхода из холодильного испарителя 12 через его выпускное отверстие 12b испарившийся хладагент протекает через входную линию низкого давления 33 и, в зависимости от установки переключаемого блока клапанов 15, либо во входные стороны 21а, 21b, 21с компрессоров 2а, 2b, 2с («базовый режим») или во входные стороны двух впускных клапанов 26, 27 эжектора («режим эжектора»).

Выходные стороны указанных впускных клапанов 26, 27 эжекторов, соответственно, соединены с вторичными входными портами низкого давления 6b, 7b регулируемых эжекторов 6, 7. Впускные клапаны 26, 27 эжектора предусмотрены в качестве управляемых клапанов, которые могут выборочно открываться и закрываться согласно управляющему сигналу, подаваемому блоком управления 28. Управляемые впускные клапаны 26, 27 эжектора предпочтительно предусмотрены в качестве нерегулируемых запорных клапанов, т.е. степень открытия этих клапанов предпочтительно не является регулируемой. В случае открытия соответствующего впускного клапана эжектора 26, 27 хладагент, выходящий из холодильного испарителя 12, всасывается в соответствующий вторичный входной порт низкого давления 6b, 7b соответствующего регулируемого эжектора 6, 7 в виде потока высокого давления, поступающего через соответствующий первичный входной порт высокого давления 6а, 7а. Эта функция регулируемых эжекторов 6, 7, обеспечивающих эжекторный насос, будет описана более подробно ниже со ссылкой на Фиг. 2.

Линия выделенного газа 11, содержащая управляемый и, в частности, регулируемый клапан 13 выделенного газа, и соединяющая по текучей среде выпускное отверстие для газа 8b приемника 8 с входом блока клапанов 15, который соединен по текучей среде с выпускным отверстием 12b холодильного испарителя 12, позволяет выборочно подавать выделенный газ из верхней части приемника 8 во входные стороны 21а, 21b, 21с компрессоров 2а, 2b, 2с, когда холодильная система 1 работает в базовом режиме. Регулирование управляемого и, в частности, регулируемого клапана 13 выделенного газа позволяет регулировать давление газа в приемнике 8 для оптимизации эффективности холодильной системы 1.

Часть жидкого хладагента, доставленная и расширенная в необязательном низкотемпературном расширительном устройстве 14, входит в необязательный низкотемпературный испаритель 16, в частности, выполненный с возможностью работы при низких температурах в диапазоне от -40°С до -25°С для обеспечения низкотемпературного охлаждения. После выхода из низкотемпературного испарителя 16 хладагент доставляется на входную сторону низкотемпературного компрессорного блока 18, содержащего один или большее количество (в варианте реализации, проиллюстрированном на Фиг. 1, - два) низкотемпературных компрессоров 18а, 18b.

В процессе работы низкотемпературный компрессорный блок 18 сжимает хладагент, подаваемый низкотемпературным испарителем 16, до среднего давления, т.е., по существу, такого же давления, как и давление хладагента, подаваемого из выпускного отверстия для газа 8b приемника 8. Сжатый хладагент подается вместе с хладагентом, подаваемым из выпускного отверстия для газа 8b приемника 8 к входным сторонам 21а, 21b, 21с компрессоров 2а, 2b, 2с.

Датчики 30, 32, 34, выполненные с возможностью измерения давления и/или температуры хладагента, соответственно, предусмотрены на: входной линии 31 высокого давления, соединенной по текучей среде с первичными входными портами высокого давления 6а, 7а регулируемых эжекторов 6, 7; входной линии низкого давления 33, соединенной по текучей среде с вторичными входными портами низкого давления 6b, 7b; и на выходной линии 35, соединенной по текучей среде с выходными портами 6с, 7с эжекторов 6, 7.

Блок управления 28 выполнен с возможностью управления работой эжекторного холодильного контура 1, в частности, работой компрессоров 2а, 2b, 2b, 18а, 18b, регулируемых эжекторов 6, 7 и регулируемых клапанов 26, 27, предусмотренных во вторичных входных портах низкого давления 6b, 7b регулируемых эжекторов 6, 7, на основе значений давления и/или температуры, предоставляемых датчиками 30, 32, 34, и фактической потребности в охлаждении.

Даже когда первичный входной порт высокого давления 6а, 7а регулируемого эжектора 6, 7 открывается, соответствующий впускной клапан низкого давления 26, 27 может оставаться закрытым для работы соответствующего регулируемого эжектора 6, 7 в качестве перепускного клапана высокого давления для обхода другого регулируемого эжектора 7, 6. Входной клапан низкого давления 26, 27, связанный с указанным регулируемым эжектором 6, 7, может быть открыт для увеличения потока хладагента, протекающего через устройство расширения хладагента 10 и холодильный испаритель 12 только после того, как степень открытия первичного входного порта высокого давления 6а, 7а достигает уровня, на котором соответствующий регулируемый эжектор 6, 7 работает стабильно и эффективно.

Хотя на Фиг. 1 показаны только два регулируемых эжектора 6, 7, очевидно, что изобретение может аналогичным образом применяться к эжекторным холодильным контурам, содержащим три или большее количество параллельно подключенных регулируемых эжекторов 6, 7.

В частности, производительность второго эжектора 7 может быть в два раза больше производительности первого эжектора 6, производительность необязательного третьего эжектора (не показан) может быть в два раза больше производительности второго эжектора 7 и т.д. Такая конфигурация эжекторов 6, 7 обеспечивает широкий диапазон доступных уровней производительности, позволяя выборочно использовать подходящую комбинацию регулируемых эжекторов 6, 7. В альтернативном варианте второй эжектор 7 может иметь производительность на уровне от 45% до 80% максимальной производительности первого эжектора 6.

Каждый из множества регулируемых эжекторов 6, 7 может быть выбран для самостоятельной работы в качестве «первого эжектора» в зависимости от фактических потребностей в охлаждении и/или температуры окружающей среды по порядку для повышения эффективности эжекторного холодильного контура 1 путем использования того из регулируемых эжекторов, который может работать как можно ближе к своему оптимальному режиму.

На Фиг. 2 приведен схематический вид в поперечном сечении типового варианта реализации регулируемого эжектора 6. Регулируемый эжектор 6, проиллюстрированный на Фиг. 2, может использоваться как любой из регулируемых эжекторов 6, 7 в эжекторном холодильном контуре 1, проиллюстрированном на Фиг. 1.

Эжектор 6 образован рабочим соплом 100, установленным в наружном элементе 102. Первичный входной порт высокого давления 6а образует вход рабочего сопла 100. Выходной порт 6 с эжектора 6 является выходом внешнего элемента 102. Первичный поток хладагента 103 поступает через первичный входной порт высокого давления 6а, а затем переходит в сходящуюся секцию 104 рабочего сопла 100. Затем он проходит через горловину 106 и расходящуюся секцию расширения 108 через выход 110 рабочего сопла 100. Рабочее сопло 100 ускоряет поток 103 и уменьшает его давление. Вторичный входной порт низкого давления 6b образует вход наружного элемента 102. Уменьшение давления, вызванное первичным потоком рабочего сопла, вытягивает вторичный поток 112 из вторичного входного порта низкого давления 6b в наружный элемент 102. Наружный элемент 102 содержит смеситель, имеющий сходящуюся секцию 114 и удлиненную горловину или секцию смешивания 116. Наружный элемент 102 также имеет расходящуюся секцию или диффузор 118 ниже по потоку от удлиненной горловины или секции смешивания 116. Выход 110 рабочего сопла расположен в сходящейся секции 114. Когда поток 103 выходит из выхода 110, он начинает смешиваться с вторичным потоком 112 с последующим смешиванием, происходящим в секции смешивания 116, обеспечивающей зону смешивания. Таким образом, соответствующие первичный и вторичный каналы потока, проходят, соответственно, от первичного входного порта высокого давления 6а и вторичного входного порта низкого давления 6b к выходному порту 6 с, соединяясь на выходе.

В процессе работы первичный поток 103 может быть сверхкритическим при входе в эжектор 6 и подкритическим после выхода из рабочего сопла 100. Вторичный поток 112 может быть газообразным или представлять собой смесь газа, содержащую меньшее количество жидкости, после входа во вторичный входной порт низкого давления 6b. Полученный объединенный поток 120, представляющий собой смесь жидкости/пара, замедляется и восстанавливает давление в диффузоре 118, оставаясь смесью.

Иллюстративные регулируемые эжекторы 6, 7, используемые в типовых вариантах реализации изобретения, являются управляемыми эжекторами. Их управляемость обеспечивается игольчатым клапаном 130, содержащим иглу 132 и приводной механизм 134. Приводной механизм 134 выполнен с возможностью смещения наконечника 136 иглы 132 в горловину 106 рабочего сопла 100 и из нее, чтобы модулировать поток через рабочее сопло 100 и, в свою очередь, через эжектор 6 в целом. Иллюстративные приводные механизмы 134 являются электрическими, например, соленоидами или т.п. Приводной механизм 134 может быть соединен с блоком управления 28 и управляется им. Блок управления 28 может быть соединен с приводным механизмом 134 и другими управляемыми компонентами системы с использованием проводных или беспроводных средств. Блок управления 28 может содержать один или большее количество: процессоров; запоминающих устройств (например, для хранения программы для выполнения процессором с целью реализации способов работы и для хранения данных, используемых или генерируемых программой (программами)); и аппаратных интерфейсных устройств (например, портов) для взаимодействия с устройствами ввода/вывода и управляемыми компонентами системы.

Другие варианты реализации изобретения

Ниже приведен ряд дополнительных признаков. Эти признаки могут быть реализованы в конкретных вариантах реализации изобретения, отдельно или в сочетании с любым из других признаков.

В варианте реализации изобретения максимальная производительность, т.е. максимальный массовый поток второго регулируемого эжектора, находится в диапазоне от 45% до 80% максимальной производительности первого регулируемого эжектора. Это обеспечивает эффективную комбинацию эжекторов, позволяющую регулировать их совокупную производительность в широком диапазоне рабочих условий.

В альтернативном варианте реализации регулируемые эжекторы имеют двукратное соотношение производительности, т.е. 1:2:4:8…, чтобы охватить широкий диапазон возможных значений производительности.

В одном варианте реализации изобретения переключаемый впускной клапан низкого давления предусмотрен выше по потоку от вторичного входного порта низкого давления каждого из регулируемых эжекторов. Наличие такого переключаемого впускного клапана низкого давления позволяет управлять соответствующим эжектором в качестве перепускного устройства расширения, закрывая переключаемый впускной клапан низкого давления соответствующего эжектора.

В варианте реализации изобретения по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью измерения давления и/или температуры хладагента, предусмотрен по меньшей мере в одной из: входной линии высокого давления, соединенной по текучей среде с первичными входными портами высокого давления; входной линии низкого давления, соединенной по текучей среде с вторичными входными портами низкого давления; и выходной линии, соединенной по текучей среде с выходными портами регулируемых эжекторов, соответственно. Такие датчики позволяют оптимизировать работу регулируемых эжекторов на основе измеренных значений давления и/или температуры.

В одном варианте реализации изобретения по меньшей мере один сервисный клапан предусмотрен выше по потоку от первичных входных портов высокого давления регулируемых эжекторов, позволяяее перекрыть поток хладагента в первичные входные порты высокого давления в случае, если эжектор должен пройти техническое обслуживание, или его следует заменить.

В одном варианте реализации изобретения эжекторный холодильный контур дополнительно содержит по меньшей мере один низкотемпературный контур, соединенный между выпускным отверстием для жидкости приемника и входной стороной по меньшей мере одного компрессора. Низкотемпературный контур содержит в направлении потока хладагента: по меньшей мере одно низкотемпературное устройство расширения; по меньшей мере один низкотемпературный испаритель; и по меньшей мере один низкотемпературный компрессор для обеспечения низких температур в дополнение к средним температурам охлаждения, обеспечиваемых каналом холодильного испарителя.

В одном варианте реализации изобретения эжекторный холодильный контур дополнительно содержит переключаемый блок клапанов, выполненный с возможностью соединения по текучей среде входной стороны по меньшей мере одного компрессора выборочно либо с выпускным отверстием для газа приемника для работы в режиме эжектора, либо с выходом холодильного испарителя для базового режима работы эжекторного холодильного контура. Базовый режим работы более эффективен, когда разность давлений между первичным входным портом высокого давления и выходным портом эжектора низка, а работа в режиме эжектора более эффективна, когда разность давлений между первичным входным портом высокого давления и выходным портом эжектора высока.

В одном варианте реализации изобретения эжекторный холодильный контур дополнительно содержит линию выделенного газа, соединяющую по текучей среде выпускное отверстие для газа приемника с входом блока клапанов, который соединен по текучей среде с выпускным отверстием холодильного испарителя. Линия выделенного газа предпочтительно содержит управляемый и, в частности, регулируемый клапан для выделенного газа. Избирательная подача выделенного газа из верхней части приемника на входную сторону компрессоров может способствовать повышению эффективности работы эжекторного холодильного контура.

Работа эжекторного холодильного контура согласно варианту реализации изобретения может включать в себя работу только первого эжектора, имеющего меньшую производительность, чем у второго эжектора, до достижения максимальной производительности, т.е. максимального массового потока первого эжектора; и, в случае, если фактическая потребность в охлаждении превышает максимальную производительность первого эжектора, выключение первого эжектора и работу второго эжектора до достижения его максимальной производительности, т.е. максимального массового потока; а в случае, если фактическая потребность в охлаждении превышает и максимальную производительность второго эжектора, - работу первого эжектора в дополнение ко второму эжектору. Это позволяет максимально эффективно использовать эжекторный холодильный контур в широком диапазоне потребностей в охлаждении.

В одном варианте реализации изобретения способ включает постепенное открытие первичного входного порта высокого давления по меньшей мере одного дополнительного регулируемого эжектора для регулирования массового потока через дополнительный регулируемый эжектор согласно фактическим потребностям в охлаждении. Постепенное открытие первичного входного порта высокого давления позволяет точно регулировать массовый поток через дополнительный регулируемый эжектор.

В варианте реализации изобретения способ дополнительно включает работу по меньшей мере одного из регулируемых эжекторов с закрытым вторичным входным портом низкого давления. Управляемый клапан может быть предусмотрен во вторичном входном порту низкого давления по меньшей мере одного/каждого из регулируемых эжекторов, позволяя закрывать соответствующий вторичный входной порт низкого давления. Управляемый клапан, предусмотренный во вторичном порту низкого давления предпочтительно является управляемым, но не регулируемым запорным клапаном; т.е. клапаном, который может избирательно открываться и закрываться согласно управляющему сигналу, подаваемому блоком управления. Однако степень открывания указанного управляемого клапана, предпочтительно, не является регулируемой. Это позволяет эксплуатировать по меньшей мере один из регулируемых эжекторов в качестве перепускного регулирующего клапана высокого давления, увеличивающего массовый поток хладагента через теплоотводящий теплообменник/газоохладитель в случае, если указанный эжектор не будет работать стабильно и/или эффективно с открытым вторичным входным портом низкого давления.

В одном варианте реализации изобретения способ дополнительно включает открытие вторичного входного порта низкого давления по меньшей мере одного эжектора, работавшего с закрытым вторичным входным портом низкого давления, для увеличения массового потока хладагента через теплоотводящий теплообменник (или теплообменники) для удовлетворения реальных потребностей в охлаждении.

В одном варианте реализации изобретения способ дополнительно включает этап закрытия игольчатого клапана, предусмотренного в первичном входном порту высокого давления, и/или впускного клапана эжектора, предусмотренного во вторичном входном порту низкого давления первого эжектора в случае, если эжекторный холодильный контур работает более эффективно при работе хотя бы одного из дополнительных регулируемых эжекторов.

В варианте реализации изобретения способ дополнительно включает использование диоксида углерода в качестве хладагента, который является эффективным и безопасным.

В случае, если датчики температуры и/или давления предусмотрены по меньшей мере в одной из: входной линии высокого давления, соединенной по текучей среде с первичными входными портами высокого давления, входной линии низкого давления, соединенной по текучей среде с вторичными входными портами низкого давления, и выходной линии эжектора, соединенной по текучей среде с выходными портами по меньшей мере двух эжекторов, соответственно, способ может включать управление по меньшей мере одним компрессором, по меньшей мере двумя эжекторами и/или переключаемыми впускными клапанами низкого давления на основе выходного значения (выходных значений) по меньшей мере одного из датчиков давления и/или температуры, чтобы оптимизировать эффективность эжекторного холодильного контура.

В типовом варианте реализации изобретения способ включает использование по меньшей мере одного низкотемпературного контура для обеспечения низких температур в низкотемпературном испарителе.

В случае, если эжекторный холодильный контур содержит переключаемый блок клапанов, выполненный с возможностью избирательного соединения входной стороны по меньшей мере одного компрессора либо с выпускным отверстием для газа приемника, либо с выходом холодильного испарителя, способ может включать переключение переключаемого клапана для избирательного соединения входной стороны по меньшей мере одного компрессора либо с выпускным отверстием для газа приемника с целью эксплуатации эжекторного холодильного контура в режиме эжектора, либо с выходом холодильного испарителя для эксплуатации эжекторного холодильного контура в базовом режиме. Режим эжектора более эффективен при значительной разнице давления между первичным входным портом высокого давления и выходным портом эжектора, в то время как базовый режим более эффективен в случае, если разница давлений между первичным входным портом высокого давления и выходным портом эжектора невелика.

Способ может дополнительно включать использование управляемого и, в частности, регулируемого клапана для выделенного газа, предусмотренного в линии выделенного газа, соединяющей по текучей среде выпускное отверстие для газа приемника с выходом холодильного испарителя, для регулирования давления газа в приемнике.

Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на типовые варианты реализации изобретения, специалисту в данной области техники будет понятно, что можно выполнить различные изменения и провести эквивалентные замены элементов настоящего изобретения, не отступая от объема изобретения. В частности, могут быть внесены изменения для адаптации конкретной ситуации или материала к идеям изобретения без отхода от его существенного объема. Следовательно, предполагается, что изобретение не ограничено конкретными раскрытыми вариантами реализации, а включает в себя все варианты реализации, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.

Числовые Обозначения

1 холодильная система

2 компрессорная установка

2а, 2b, 2с компрессоры

3 эжекторный контур высокого давления

4 отводящий тепло теплообменник/охладитель газа

4а входная сторона теплоотводящего теплообменника/газоохладителя

4b выходная сторона теплоотводящего теплообменника/газоохладителя

5 канал холодильного испарителя

6 первый регулируемый эжектор

6а первичный входной порт высокого давления первого регулируемого эжектора

6b вторичный входной порт низкого давления первого регулируемого эжектора

6с выходной порт первого регулируемого эжектора

7 второй регулируемый эжектор

7а первичный входной порт высокого давления второго регулируемого эжектора

7b вторичный входной порт низкого давления второго регулируемого эжектора

7с выходной порт второго регулируемого эжектора

8 приемник

8а входной патрубок ресивера

8b выход газа ресивера

8 с выход жидкости ресивера

9 низкотемпературный канал

10 устройство расширения хладагента

10а вход устройства расширения хладагента

10b выход устройства расширения хладагента

11 линия выделенного газа

12 холодильный испаритель

12b выходная сторона холодильного испарителя

13 клапан для выделенного газа

14 низкотемпературное устройство расширения

15 переключаемый блок клапанов

16 низкотемпературный испаритель

18 низкотемпературная компрессорная установка

18а, 18b низкотемпературные компрессоры

20 клапан обслуживания

21а, 21b, 21с входная сторона компрессоров

22a, 22b, 22с выходная сторона компрессоров

28 блок управления

30, 32, 34 датчики давления

31 входная линия высокого давления

33 входная линия низкого давления

35 выходная линия эжектора

38 вентилятор теплоотводящего теплообменника/газоохладителя

Изобретение относится к холодильной технике. Эжекторный холодильный контур (1) содержит эжекторный контур высокого давления (3), содержащий в направлении потока циркулирующего хладагента: теплоотводящий теплообменник/газоохладитель (4), имеющий входную сторону (4а) и выходную сторону (4b); два регулируемых эжектора (6, 7), имеющих разную производительность и подключенных параллельно. Каждый из регулируемых эжекторов (6, 7) содержит управляемое рабочее сопло (100). Контур включает первичный входной порт высокого давления (6а, 7а), вторичный входной порт низкого давления (6b, 7b) и выходной порт (6с, 7с). Первичные входные порты высокого давления (6а, 7а) регулируемых эжекторов (6, 7) соединены по текучей среде с выходной стороной (4b) теплоотводящего теплообменника/газоохладителя (4). Приемник (8) имеет вход (8а), выпускное отверстие для жидкости (8с) и выпускное отверстие для газа (8b). Вход (8а) соединен по текучей среде с выходными портами (6с, 7с) регулируемых эжекторов (6, 7). Компрессор (2а, 2b, 2с) имеет входную сторону (21а, 21b, 21с) и выходную сторону (22а, 22b, 22с). Входная сторона (21а, 21b, 21с) компрессора (2а, 2b, 2с) соединена по текучей среде с выпускным отверстием для газа (8b) приемника (8). Выходная сторона (22а, 22b, 22с) соединена по текучей среде с входной стороной (4а) теплоотводящего теплообменника/газоохладителя (4). Канал холодильного испарителя (5) содержит в направлении потока циркулирующего хладагента устройство расширения хладагента (10), имеющее входную сторону (10а), соединенную по текучей среде с выпускным отверстием для жидкости (8с) приемника (8), и выходную сторону (10b) и холодильный испаритель (12), соединенный по текучей среде между выходной стороной (10b) устройства расширения хладагента (10) и вторичными входными портами низкого давления (6b, 7b) регулируемых эжекторов (6, 7). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Эжекторный холодильный контур (1), содержащий:

эжекторный контур высокого давления (3), содержащий в направлении потока циркулирующего хладагента:

теплоотводящий теплообменник/газоохладитель (4), имеющий входную сторону (4а) и выходную сторону (4b);

по меньшей мере два регулируемых эжектора (6, 7), имеющих разную производительность и подключенных параллельно, причем каждый из регулируемых эжекторов (6, 7) содержит управляемое рабочее сопло (100), первичный входной порт (6а, 7а) высокого давления, вторичный входной порт (6b, 7b) низкого давления и выходной порт (6с, 7с); при этом первичные входные порты (6а, 7а) высокого давления по меньшей мере двух регулируемых эжекторов (6, 7) соединены по текучей среде с выходной стороной (4b) теплоотводящего теплообменника/газоохладителя (4);

приемник (8), имеющий вход (8а), выпускное отверстие (8с) для жидкости и выпускное отверстие (8b) для газа, причем вход (8а) соединен по текучей среде с выходными портами (6с, 7с) по меньшей мере двух регулируемых эжекторов (6, 7);

по меньшей мере один компрессор (2а, 2b, 2с), имеющий входную сторону (21а, 21b, 21с) и выходную сторону (22а, 22b, 22с), причем входная сторона (21а, 21b, 21с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с) соединена по текучей среде с выпускным отверстием (8b) для газа приемника (8), а выходная сторона (22а, 22b, 22с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с) соединена по текучей среде с входной стороной (4а) теплоотводящего теплообменника/газоохладителя (4); и

канал (5) холодильного испарителя, содержащий в направлении потока циркулирующего хладагента:

по меньшей мере одно устройство (10) расширения хладагента, имеющее входную сторону (10а), соединенную по текучей среде с выпускным отверстием (8с) для жидкости приемника (8), и выходную сторону (10b);

по меньшей мере один холодильный испаритель (12), соединенный по текучей среде между выходной стороной (10b) по меньшей мере одного устройства (10) расширения хладагента и вторичными входными портами (6b, 7b) низкого давления по меньшей мере двух регулируемых эжекторов (6, 7).

2. Эжекторный холодильный контур (1) по п. 1, отличающийся тем, что максимальная производительность второго регулируемого эжектора (7) находится в диапазоне от 45% до 80% максимальной производительности первого регулируемого эжектора (6).

3. Эжекторный холодильный контур (1) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый из регулируемых эжекторов (6, 7) содержит переключаемый впускной клапан (26, 27) низкого давления в своем вторичном входном порту (6b, 7b) низкого давления.

4. Эжекторный холодильный контур (1) по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что датчик (30, 32, 34) давления и/или температуры предусмотрен по меньшей мере в одной из: входной линии (31) высокого давления, соединенной по текучей среде с первичными входными портами (6а, 7а) высокого давления; входной линии (33) низкого давления, соединенной по текучей среде с вторичными входными портами (6b, 7b) низкого давления; и выходной линии (35) эжектора, соединенной по текучей среде с выходным портом (6с, 7с) по меньшей мере двух регулируемых эжекторов (6, 7), соответственно.

5. Эжекторный холодильный контур (1) по п. 4, дополнительно содержащий блок (28) управления, выполненный с возможностью управления по меньшей мере одним компрессором (2а, 2b, 2с), по меньшей мере двумя регулируемыми эжекторами (6, 7) и/или переключаемыми впускными клапанами (26, 27) низкого давления на основе значений давления и/или температуры, измеренных по меньшей мере одним датчиком (30, 32, 34) давления и/или температуры.

6. Эжекторный холодильный контур (1) по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащий по меньшей мере один низкотемпературный контур (7), соединенный между выпускным отверстием (8с) для жидкости приемника (8) и входной стороной (21а, 21b, 21с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с) и содержащий в направлении потока хладагента:

по меньшей мере одно низкотемпературное устройство (14) расширения;

по меньшей мере один низкотемпературный испаритель (16); и

по меньшей мере один низкотемпературный компрессор (18а, 18b).

7. Эжекторный холодильный контур (1) по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащий переключаемый блок (15) клапанов, выполненный с возможностью соединения по текучей среде входной стороны (21а, 21b, 21с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с) выборочно либо с выпускным отверстием (8b) для газа приемника (8), либо с выходом (12b) холодильного испарителя (12).

8. Эжекторный холодильный контур (1) по п. 7, дополнительно содержащий линию (11) выделенного газа, соединяющую по текучей среде выпускное отверстие (8b) для газа приемника (8) с входом блока (15) клапанов, который соединен по текучей среде с выпускным отверстием (12b) холодильного испарителя (12), причем указанная линия (11) выделенного газа предпочтительно содержит управляемый и, в частности, регулируемый клапан (13) для выделенного газа.

9. Способ эксплуатации эжекторного холодильного контура (1), содержащего:

эжекторный контур высокого давления (3), содержащий в направлении потока циркулирующего хладагента:

теплоотводящий теплообменник/газоохладитель (4), имеющий входную сторону (4а) и выходную сторону (4b);

по меньшей мере два регулируемых эжектора (6, 7), имеющих разную производительность и подключенных параллельно, причем каждый из регулируемых эжекторов (6, 7) содержит управляемое рабочее сопло (100), первичный входной порт (6а, 7а) высокого давления, вторичный входной порт (6b, 7b) низкого давления и выходной порт (6с, 7с); при этом первичные входные порты (6а, 7а) высокого давления по меньшей мере двух регулируемых эжекторов (6, 7) соединены по текучей среде с выходной стороной (4b) теплоотводящего теплообменника/газоохладителя (4);

приемник (8), имеющий вход (8а), выпускное отверстие (8с) для жидкости и выпускное отверстие (8b) для газа, причем вход (8а) соединен по текучей среде с выходными портами (6с, 7с) по меньшей мере двух регулируемых эжекторов (6, 7);

по меньшей мере один компрессор (2а, 2b, 2с), имеющий входную сторону (21а, 21b, 21с) и выходную сторону (22а, 22b, 22с), причем входная сторона (21а, 21b, 21с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с) соединена по текучей среде с выпускным отверстием (8b) для газа приемника (8), а выходная сторона (22а, 22b, 22с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с) соединена по текучей среде с входной стороной (4а) теплоотводящего теплообменника/газоохладителя (4); и

канал (5) холодильного испарителя, содержащий в направлении потока циркулирующего хладагента:

по меньшей мере одно устройство (10) расширения хладагента, имеющее входную сторону (10а), соединенную по текучей среде с выпускным отверстием (8с) для жидкости приемника (8), и выходную сторону (10b);

по меньшей мере один холодильный испаритель (12), соединенный по текучей среде между выходной стороной (10b) по меньшей мере одного устройства (10) расширения хладагента и вторичными входными портами (6b, 7b) низкого давления по меньшей мере двух регулируемых эжекторов (6, 7);

причем указанный способ включает избирательную работу и/или управление рабочим соплом (100) по меньшей мере одного из указанных по меньшей мере двух регулируемых эжекторов (6, 7).

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанный способ включает следующие этапы:

работа только первого эжектора (6), имеющего меньшую производительность, чем у второго эжектора (7), до достижения его максимальной производительности или массового потока;

в случае если фактическая потребность в охлаждении превышает максимальную производительность первого эжектора (6): отключение первого эжектора (6) и работа второго эжектора (7) до достижения его максимальной производительности; и

в случае если фактическая потребность в охлаждении превышает максимальную производительность второго эжектора (7): работа первого эжектора (6) в дополнение ко второму эжектору (7).

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что каждый из регулируемых эжекторов (6, 7) содержит переключаемый впускной клапан (26, 27) низкого давления в своем вторичном входном порту (6b, 7b) низкого давления, и способ включает управление указанными переключаемыми впускными клапанами (26, 27) низкого давления.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что датчик (30, 32, 34) температуры и/или давления предусмотрен по меньшей мере в одной из: входной линии (31) высокого давления, соединенной по текучей среде с первичными входными портами (6а, 7а) высокого давления, входной линии (33) низкого давления, соединенной по текучей среде с вторичными входными портами (6b, 7b) низкого давления, и выходной линии (35) эжектора, соединенной по текучей среде с выходными портами (6с, 7с) по меньшей мере двух эжекторов (6, 7), соответственно, и способ включает управление по меньшей мере одним компрессором (2а, 2b, 2с), по меньшей мере двумя эжекторами (6, 7) и/или переключаемыми впускными клапанами (26, 27) низкого давления на основе выходного значения или выходных значений по меньшей мере одного из датчиков (30, 32, 34) давления и/или температуры.

13. Способ по любому из пп. 9-12, отличающийся тем, что эжекторный холодильный контур (1) дополнительно содержит по меньшей мере один низкотемпературный контур (9), соединенный между выпускным отверстием (8с) для жидкости приемника (8) и входной стороной (21а, 21b, 21с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с), и содержит в направлении потока хладагента:

по меньшей мере одно низкотемпературное устройство (14) расширения;

по меньшей мере один низкотемпературный испаритель (16); и

по меньшей мере один низкотемпературный компрессор (18а, 18b);

при этом способ включает использование по меньшей мере одного низкотемпературного контура (9) для обеспечения низких температур в низкотемпературном испарителе (16).

14. Способ по любому из пп. 9-13, отличающийся тем, что эжекторный холодильный контур (1) дополнительно содержит переключаемый блок (15) клапанов, выполненный с возможностью избирательного соединения входной стороны (21а, 21b, 21с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с) либо с выпускным отверстием (8b) для газа приемника (8), либо с выходом (12b) холодильного испарителя (12), и способ включает избирательное соединение входной стороны (21а, 21b, 21с) по меньшей мере одного компрессора (2а, 2b, 2с) либо с выпускным отверстием (8b) для газа приемника (8), либо с выходом (12b) холодильного испарителя (12) путем переключения переключаемого блока (15) клапанов.

15. Способ по любому из пп. 9-14, отличающийся тем, что эжекторный холодильный контур (1) дополнительно содержит линию (11) выделенного газа, содержащую управляемый и, в частности, регулируемый клапан (13) для выделенного газа, причем линия (11) выделенного газа соединяет по текучей среде выпускное отверстие (8b) для газа приемника (8) с выходом (12b) холодильного испарителя (12), причем указанный способ включает управление клапаном (13) для выделенного газа для регулирования давления газа в приемнике (8).