RU2368850C2 - Control means of cooling loop with internal heat exchanger - Google Patents
Control means of cooling loop with internal heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368850C2 RU2368850C2 RU2007134575/06A RU2007134575A RU2368850C2 RU 2368850 C2 RU2368850 C2 RU 2368850C2 RU 2007134575/06 A RU2007134575/06 A RU 2007134575/06A RU 2007134575 A RU2007134575 A RU 2007134575A RU 2368850 C2 RU2368850 C2 RU 2368850C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- evaporator
- heat exchanger
- throttle valve
- inlet
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 42
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 241000382509 Vania Species 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 8
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 12
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000002849 thermal shift Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к холодильному контуру для циркуляции хладагента в предварительно определенном направлении потока, содержащему в направлении потока теплоотводящий теплообменник, дроссельный клапан испарителя, испаритель, компрессор, внутренний теплообменник, «холодная сторона» которого находится между испарителем и компрессором, и управляющее устройство для управления дроссельным клапаном испарителя на основании сигналов датчика температуры, выдаваемых датчиком температуры.The present invention relates to a refrigeration circuit for circulating refrigerant in a predetermined flow direction, comprising a heat sink heat exchanger, an evaporator throttle valve, an evaporator, a compressor, an internal heat exchanger whose “cold side” is between the evaporator and the compressor, and a control device for controlling the throttle the evaporator valve based on the temperature sensor signals provided by the temperature sensor.
В холодильных контурах этого типа датчик температуры находится между испарителем и внутренним теплообменником, и они работают в рабочем режиме, который называется «полузатоплением». Термин «полузатопление» относится к состоянию испарителя, который вместо полного испарения хладагента в испарителе обеспечивает на своем выходе смесь газообразного и жидкого испарителя, которая имеет очень незначительный перегрев. Внутренний теплообменник будет увеличивать перегрев этого газообразного и жидкого хладагента, тем самым испаряя остаток жидкого хладагента и гарантируя надежную работу компрессора, в который направляется хладагент после внутреннего теплообменника. Как хорошо известно, жидкий хладагент на входе компрессора может вызывать серьезные повреждения компрессора.In this type of refrigeration circuit, a temperature sensor is located between the evaporator and the internal heat exchanger, and they operate in an operating mode called “semi-flooding”. The term "semi-flooding" refers to the state of the evaporator, which, instead of completely evaporating the refrigerant in the evaporator, provides at its outlet a mixture of a gaseous and liquid evaporator, which has very little overheating. The internal heat exchanger will increase the overheating of this gaseous and liquid refrigerant, thereby evaporating the remainder of the liquid refrigerant and guaranteeing reliable operation of the compressor to which the refrigerant is directed after the internal heat exchanger. As is well known, liquid refrigerant at the compressor inlet can cause serious damage to the compressor.
Чтобы оптимизировать теплообмен в испарителе, на выходе испарителя предусматривается датчик температуры. Наряду с измеренным значением давления вычисляют, например, давление всасывания, температуру испарения и перегрев. На основании температуры или перегрева на выходе испарителя управляющее устройство управляет дроссельным клапаном испарителя, а значит - и потоком хладагента в испаритель. В зависимости от конкретной потребности в охлаждении, требуемой потребителем холода, можно поддерживать оптимальную установку для потока хладагента через испаритель.To optimize heat transfer in the evaporator, a temperature sensor is provided at the outlet of the evaporator. In addition to the measured pressure value, for example, suction pressure, evaporation temperature and superheat are calculated. Based on the temperature or overheating at the outlet of the evaporator, the control device controls the throttle valve of the evaporator, and hence the refrigerant flow to the evaporator. Depending on the specific cooling demand required by the cold consumer, it is possible to maintain an optimal setting for the flow of refrigerant through the evaporator.
Вместе с тем, система зависит не только от потребности в охлаждении, но и от других параметров, подобных температуре окружающей среды и т.д. Например, в режиме работы в летнее время температура конденсации поднимается до 47°С, и может снижаться до 15°С в зимнее время, чтобы оптимизировать потребление энергии холодильного контура. Это приведет к значительно сниженной производительности внутреннего теплообменника из-за разностей температур в зимнем режиме. Вследствие этого жидкость в газообразном хладагенте может проходить в компрессор, поскольку производительность внутреннего теплообменника слишком мала. С другой стороны, в летнем режиме, критической может стать температура на выходе компрессора, что приводит к разложению хладагента и/или смазки, которая обычно присутствует в хладагенте в некотором количестве.At the same time, the system depends not only on the need for cooling, but also on other parameters, such as ambient temperature, etc. For example, in summer operation, the condensation temperature rises to 47 ° C, and can drop to 15 ° C in winter to optimize the energy consumption of the refrigeration circuit. This will result in significantly reduced internal heat exchanger performance due to winter temperature differences. As a result, liquid in the gaseous refrigerant can pass into the compressor, because the capacity of the internal heat exchanger is too low. On the other hand, in the summer mode, the compressor outlet temperature may become critical, which leads to decomposition of the refrigerant and / or lubricant, which is usually present in some amount in the refrigerant.
Соответственно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать холодильный контур и способ эксплуатации такого контура, который обеспечивает адаптацию такого контура к разным условиям работы в зимнем и летнем режимах.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a refrigeration circuit and a method of operating such a circuit that enables the adaptation of such a circuit to different operating conditions in winter and summer conditions.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения эта задача решается за счет того, что предусматриваются датчик температуры на выходе между внутренним теплообменником и компрессором и управляющее устройство для управления дроссельным клапаном испарителя на основании измерения датчиком температуры на выходе.According to an embodiment of the present invention, this problem is solved by providing an outlet temperature sensor between the internal heat exchanger and the compressor and a control device for controlling the evaporator throttle valve based on the measurement of the outlet temperature sensor.
Таким образом, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, температура или перегрев на выходе внутреннего теплообменника используется для установления степени открывания дроссельного клапана испарителя, и при этом гарантируется предназначенное состояние хладагента, проходящего к входу компрессора.Thus, in accordance with an embodiment of the invention, the temperature or overheating at the outlet of the internal heat exchanger is used to determine the degree of opening of the evaporator throttle valve, and the intended state of the refrigerant passing to the compressor inlet is guaranteed.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения холодильный контур дополнительно содержит датчик температуры на входе, который находится между испарителем и внутренним теплообменником, при этом устройство управления выполнено с возможностью управления дроссельным клапаном испарителя на основании измерений в датчиках температур на входе и выходе. Вследствие широкого диапазона условий температуры окружающей среды управление на основании показаний датчика температуры на входе может не быть оптимальным управлением для холодильного контура во всем этом широком диапазоне. В частности, может оказаться предпочтительным переключение между датчиком температуры на входе и датчиком температуры на выходе в зависимости от конкретных условий, например - от температуры окружающей среды. Такое переключение может осуществляться либо вручную, либо автоматически. Например, переключение может осуществляться сразу же после того, как температура конденсации опустится ниже предварительно определенного значения. Также можно использовать измерения двух значений для определения или вычисления правильной степени открывания дроссельного клапана испарителя.According to an embodiment of the present invention, the refrigeration circuit further comprises an inlet temperature sensor that is located between the evaporator and the internal heat exchanger, the control device being configured to control the evaporator throttle valve based on measurements in the inlet and outlet temperature sensors. Due to the wide range of ambient temperature conditions, control based on the inlet temperature sensor may not be the optimal control for the refrigeration circuit over this entire wide range. In particular, it may be preferable to switch between an inlet temperature sensor and an outlet temperature sensor depending on specific conditions, for example, ambient temperature. Such switching can be done either manually or automatically. For example, the switching can be carried out immediately after the condensation temperature drops below a predetermined value. You can also use measurements of two values to determine or calculate the correct degree of opening of the evaporator butterfly valve.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения жидкий хладагент, проходящий к дроссельному клапану испарителя, может обеспечивать нагревание для перегрева жидкого и газообразного хладагента, выходящего из испарителя. Для достижения этого эффекта «холодную сторону» внутреннего теплообменника можно разместить в контуре между испарителем и компрессором. Таким образом, хладагент, проходящий к испарителю, который обычно связан с потребителем холода, недогревается, а хладагент, проходящий к компрессору, перегревается, причем оба эти эффекта оказываются выгодными для такого холодильного контура. Кроме того, «горячую сторону» внутреннего теплообменника можно соединить с любым подходящим источником тепла внутри или снаружи холодильного контура. Наличие «горячей стороны» между теплоотводящим теплообменником (и ресивером, соответственно) и дроссельным клапаном испарителя имеет преимущество недогрева хладагента перед дроссельным клапаном испарителя, что приводит к сниженному образованию мгновенно выделяющегося газа в этом месте контура. Наряду с перегревом всасываемого газа, т.е. хладагента, проходящего к компрессору, это обеспечивает оптимальный тепловой сдвиг внутри холодильного контура.According to an embodiment of the present invention, the liquid refrigerant passing to the throttle valve of the evaporator may provide heating to superheat the liquid and gaseous refrigerant leaving the evaporator. To achieve this effect, the “cold side” of the internal heat exchanger can be placed in the circuit between the evaporator and compressor. Thus, the refrigerant passing to the evaporator, which is usually connected to the consumer of the cold, is unheated, and the refrigerant passing to the compressor is overheated, both of which are beneficial for such a refrigeration circuit. In addition, the “hot side” of the internal heat exchanger can be connected to any suitable heat source inside or outside the refrigeration circuit. The presence of a “hot side” between the heat sink heat exchanger (and the receiver, respectively) and the throttle valve of the evaporator has the advantage of undercooling the refrigerant over the throttle valve of the evaporator, which leads to reduced formation of instantaneous gas at this point in the circuit. Along with overheating of the suction gas, i.e. refrigerant flowing to the compressor, this ensures optimal thermal shift within the refrigeration circuit.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения хладагентом может быть, например, СО2, и холодильный контур может быть выполнен с возможностью работы в сверхкритическом рабочем режиме, а теплоотводящий теплообменник может быть выполнен с возможностью работы в качестве конденсатора и в качестве газоохладителя. Термин «сверхкритический хладагент» обозначает хладагент, который требует эксплуатации холодильного контура в сверхкритическом состоянии, по меньшей мере, в некоторых режимах. Например, в случае, когда в качестве хладагента используют СО2, летний режим обычно является сверхкритическим, а зимний режим может быть нормальным рабочим режимом, когда наибольшее давление в контуре охлаждения ниже критического давления. В таком холодильном контуре со сверхкритическим хладагентом теплоотводящий теплообменник обычно называют «газоохладителем», и это означает, что такой газоохладитель оказывается выполненным с возможностью как охлаждения газообразного хладагента в сверхкритическом режиме, так и конденсации газообразного хладагента в нормальном режиме.In accordance with an embodiment of the present invention, the refrigerant may be, for example, CO 2 , and the refrigeration circuit may be configured to operate in a supercritical operating mode, and the heat sink heat exchanger may be configured to operate as a condenser and as a gas cooler. The term "supercritical refrigerant" means a refrigerant that requires the refrigerant circuit to be operated in a supercritical state, in at least some modes. For example, when used as a refrigerant CO 2 summer mode normally it is supercritical, while the winter mode may be a normal operation mode, when the highest pressure in the cooling circuit below the critical pressure. In such a supercritical refrigerant refrigerant circuit, the heat sink is usually referred to as a “gas cooler”, and this means that such a gas cooler is configured to both cool the gaseous refrigerant in supercritical mode and to condense the gaseous refrigerant in normal mode.
Вариант осуществления настоящего изобретения относится к холодильному аппарату, содержащему холодильный контур в соответствии с любым из вышеупомянутых вариантов осуществления предлагаемого холодильного контура, в частности, когда испаритель работает как конденсатор с СО2-каскадом. Тогда СО2 используется как низко- и высокотемпературный хладагент. Холодильный аппарат может быть холодильной установкой для супермаркета, и т.д., предназначенной для осуществления охлаждения прилавков-витрин, и т.д. В случае конденсатора с СО2-каскадом «горячая сторона» внутреннего теплообменника может быть выполнена с возможностью воздействия на газ, выходящий из низкотемпературного компрессора (низкотемпературных компрессоров).An embodiment of the present invention relates to a refrigeration apparatus comprising a refrigeration circuit in accordance with any of the above embodiments of the proposed refrigeration circuit, in particular when the evaporator operates as a condenser with a CO 2 cascade. Then CO 2 is used as a low and high temperature refrigerant. The refrigeration unit may be a refrigeration unit for a supermarket, etc., designed to cool display cabinets, etc. In the case of a condenser with a CO 2 cascade, the “hot side” of the internal heat exchanger can be configured to act on the gas leaving the low-temperature compressor (low-temperature compressors).
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения также обеспечен способ работы холодильного контура для циркуляции хладагента в предварительно определенном направлении потока, при этом в направлении потока холодильный контур содержит теплоотводящий теплообменник, дроссельный клапан испарителя, испаритель, компрессор, внутренний теплообменник, «холодная сторона» которого находится между испарителем и компрессором, датчик температуры на выходе, находящийся между внутренним теплообменником и компрессором, и управляющее устройство, причем способ включает управление дроссельным клапаном испарителя на основании измерения датчиком температуры на выходе и измерения давления (всасывания). Вообще говоря, предпочтительный вариант осуществления способов, описанных ниже, можно использовать совместно с вариантами осуществления холодильного контура, раскрытого в этой заявке.In accordance with an embodiment of the present invention, there is also provided a method of operating a refrigeration circuit for circulating a refrigerant in a predetermined flow direction, wherein in the flow direction the refrigeration circuit comprises a heat sink, an evaporator throttle valve, an evaporator, a compressor, an internal heat exchanger whose “cold side” is between the evaporator and the compressor, the outlet temperature sensor located between the internal heat exchanger and the compressor, and I control a device, the method comprising controlling the throttle valve of the evaporator based on the measurement by the sensor of the outlet temperature and the measurement of pressure (suction). Generally speaking, a preferred embodiment of the methods described below can be used in conjunction with the refrigeration circuit embodiments disclosed in this application.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечен способ работы холодильного контура, дополнительно содержащего датчик температуры на входе, находящийся между испарителем и внутренним теплообменником, который включает управление дроссельным клапаном испарителя на основании измерений датчиками температуры на входе и выходе и измерений давления.In accordance with an embodiment of the present invention, there is provided a method of operating a refrigeration circuit further comprising an inlet temperature sensor located between the evaporator and the internal heat exchanger, which includes controlling the evaporator throttle valve based on measurements by the inlet and outlet temperature sensors and pressure measurements.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения управление дроссельным клапаном испарителя включает стадии, на которых:According to an embodiment of the present invention, control of the evaporator throttle valve includes the steps of:
управляют дроссельным клапаном испарителя на основании установки температуры на входе в датчике температуры на входе иcontrolling the evaporator throttle valve based on the inlet temperature setting in the inlet temperature sensor and
сдвигают установку температуры на входе на основании измерения датчиком температуры на выходе.shift the inlet temperature setting based on the measurement by the outlet temperature sensor.
Установку температуры на входе также можно определить как установку разности температур, т.е. установку перегрева. Фактический перегрев можно вычислить путем вычитания температуры испарения, которую можно вычислить по измеренному давлению всасывания, из температуры на входе. Аналогичным образом можно определить установку перегрева.The inlet temperature setting can also be defined as the temperature difference setting, i.e. overheat setting. Actual superheat can be calculated by subtracting the evaporation temperature, which can be calculated from the measured suction pressure, from the inlet temperature. Similarly, you can determine the installation of overheating.
Термины «температура на входе» или любая другая «температура», «измерение температуры», и т.д., не обязательно должны означать «температуру» в точном смысле этого слова, а могут отображать величину, указывающую конкретное значение температуры. Аналогичным образом, достаточно того, что датчики температуры выдают данные, указывающие конкретную температуру, хотя они могут также быть датчиками того типа, которые выдают точное значение температуры. В соответствии с таким способом датчик температуры на входе, т.е. температуры на выходе испарителя, будет управлять степенью открывания клапана испарителя, как обычно. Вместе с тем, адаптация установки для такого управления осуществляется на основании температуры на выходе внутреннего теплообменника. Таким образом, датчик температуры на выходе попросту оказывает влияние на установку для регулирования или управления, а управление осуществляется с использованием измерения температуры на входе для оптимизации эффективности испарителя и всей системы в целом.The terms "inlet temperature" or any other "temperature", "temperature measurement", etc., do not necessarily mean "temperature" in the exact sense of the word, but can display a value indicating a specific temperature value. Similarly, it is sufficient that temperature sensors provide data indicating a specific temperature, although they may also be sensors of the type that provide an accurate temperature value. According to this method, the inlet temperature sensor, i.e. temperature at the outlet of the evaporator will control the degree of opening of the valve of the evaporator, as usual. At the same time, the adaptation of the installation for such control is based on the temperature at the outlet of the internal heat exchanger. Thus, the outlet temperature sensor simply affects the installation for regulation or control, and control is carried out using inlet temperature measurements to optimize the efficiency of the evaporator and the entire system.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения характеристическая постоянная времени для сдвига установки температуры на входе или перегрева существенно больше, чем характеристическая постоянная времени для управления дроссельным клапаном испарителя на основании температуры на входе. Это гарантирует, что в основном температура на входе или измерение температуры на входе вместе с температурой испарения обуславливают привод дроссельного клапана испарителя. Вместо использования большей характеристической постоянной времени для сдвига установки температуры на входе или перегрева можно определить относительно широкий допустимый диапазон для измерений датчиком температуры на выходе, вследствие чего сдвиг установки температуры на входе или перегрева осуществляется лишь тогда, когда измерения температуры на выходе оказываются вне допустимого диапазона.According to a preferred embodiment of the present invention, the characteristic time constant for shifting the inlet temperature setting or overheating is substantially larger than the characteristic time constant for controlling the evaporator butterfly valve based on the inlet temperature. This ensures that mainly the inlet temperature or the inlet temperature measurement together with the evaporation temperature determine the evaporator throttle valve actuator. Instead of using a larger characteristic time constant for the shift of the inlet temperature or overheating, you can determine a relatively wide allowable range for measurements by the outlet temperature sensor, as a result of which the shift in the inlet temperature or overheating is carried out only when the outlet temperature measurements are outside the allowable range.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения стадия сдвига включает стадию, на которой сравнивают измерение датчиком температуры на выходе с установкой температуры на выходе или диапазоном температуры на выходе и уменьшают установку температуры на входе или перегрева, если измерение датчиком температуры на выходе превышает установку температуры на выходе или верхний предел диапазона установки температуры на выходе, и увеличивают установку температуры на входе, если измерение датчиком температуры на выходе ниже установки температуры на выходе или нижнего предела диапазона установки температуры на выходе, соответственно.According to an embodiment of the present invention, the shear step includes the step of comparing the output temperature measurement by the sensor with the output temperature setting or the output temperature range and decreasing the inlet temperature or overheating setting if the measurement by the output temperature sensor exceeds the output temperature setting or the upper limit of the outlet temperature setting range, and increase the inlet temperature setting if the measurement by the outlet temperature sensor is lower than SETTING outlet temperature or the lower limit temperature range at the output of the installation, respectively.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения стадия управления дроссельным клапаном испарителя также включает стадии, на которых:According to a preferred embodiment of the present invention, the evaporator butterfly valve control step also includes the steps of:
вычисляют первую степень открывания дроссельного клапана испарителя на основании измерения датчиком температуры на входе и давления всасывания;calculating a first degree of opening of the evaporator throttle valve based on the measurement by the inlet temperature sensor and the suction pressure;
вычисляют вторую степень открывания дроссельного клапана испарителя на основании измерения датчиком температуры на выходе и, возможно, давления всасывания;calculating a second degree of opening of the throttle valve of the evaporator based on the measurement by the sensor of the outlet temperature and, possibly, the suction pressure;
определяют меньшее значение из первой и второй степеней открывания иdetermine a smaller value from the first and second degrees of opening and
управляют дроссельным клапаном испарителя на основании такой меньшей степени открывания.control the throttle valve of the evaporator based on such a lesser degree of opening.
При управлении такого типа либо измерение датчиком температуры на входе, либо измерение датчиком температуры на выходе, возможно, вместе с измерениями давления всасывания, обеспечивает управление клапанами испарителя. Можно использовать либо отдельную установку температуры или перегрева, либо диапазон температуры или перегрева для датчика температуры на входе и/или датчика температуры на выходе. Такая установка или такой диапазон температуры может быть либо фиксированной или фиксированным, либо, в альтернативном варианте, может управляться управляющим устройством.With this type of control, either the inlet temperature measurement by the sensor or the outlet temperature measurement by the sensor, possibly together with suction pressure measurements, provides control of the evaporator valves. You can use either a separate temperature or superheat setting, or a temperature or superheat range for the inlet temperature sensor and / or outlet temperature sensor. Such an installation or such a temperature range may be either fixed or fixed, or, alternatively, may be controlled by a control device.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения характеристическая постоянная времени для управления на основании измерения датчиком температуры на выходе существенно больше, чем характеристическая постоянная времени для управления дроссельным клапаном испарителя на основании измерения датчиком температуры на входе. Кроме того, при наличии датчика температуры на выходе, аналогичного тому, который описан выше, можно использовать более широкий диапазон температуры.According to a preferred embodiment of the present invention, the characteristic time constant for controlling based on the measurement of the outlet temperature sensor is substantially longer than the characteristic time constant for controlling the evaporator throttle valve based on the measurement by the inlet temperature sensor. Furthermore, with an outlet temperature sensor similar to that described above, a wider temperature range can be used.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения установка соответствующего верхнего предела диапазона температуры на входе примерно на 3 К превышает температуру насыщенного газообразного хладагента в этом месте контура.According to a preferred embodiment of the present invention, setting the corresponding upper limit of the inlet temperature range is about 3 K higher than the temperature of the saturated gaseous refrigerant at this point in the circuit.
Ниже, со ссылками на прилагаемый чертеж, приводится более подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, при этом на единственном чертеже показан холодильный контур в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Below, with reference to the accompanying drawing, a more detailed description of embodiments of the present invention is provided, with a single drawing showing a refrigeration circuit in accordance with an embodiment of the present invention.
На чертеже показан холодильный контур 2 для циркуляции хладагента, который состоит из одного или более компонентов, а также СО2, в предварительно определенном направлении потока.The drawing shows a refrigeration circuit 2 for circulating a refrigerant, which consists of one or more components, as well as CO 2 , in a predetermined flow direction.
Холодильный контур 2 можно использовать для охлаждения в супермаркете или промышленного охлаждения. В направлении потока холодильный контур 2 содержит теплоотводящий теплообменник 4, который в случае докритической текучей среды типа СО2 работает как газоохладитель 4. После газоохладителя 4 СО2 проходит через регулирующий клапан высокого давления и входит в ресивер 6. Ресивер 6 собирает и запасает хладагент для последующей подачи в один или множество дроссельных клапанов 8 испарителя одного или множества потребителей 12 холода. Кроме того, ресивер 6 отделяет мгновенно образующийся газ, который проходит через регулирующий давление клапан и затем проходит во всасывающий трубопровод 30. С дроссельным клапаном 8 испарителя соединен испаритель 10. Выход 14 испарителя соединен с внутренним теплообменником 16, выход 19 которого соединен с компрессорным узлом 20, содержащим множество компрессоров 22.Refrigeration circuit 2 can be used for supermarket cooling or industrial cooling. In the direction of flow, the refrigeration circuit 2 contains a heat-transfer heat exchanger 4, which, in the case of a subcritical fluid type CO 2, acts as a gas cooler 4. After the gas cooler 4, CO 2 passes through a high pressure control valve and enters the receiver 6. The receiver 6 collects and stores the refrigerant for subsequent supplying one or a plurality of throttle valves 8 of the evaporator to one or a plurality of cold consumers 12. In addition, the receiver 6 separates the instantly generated gas, which passes through the pressure control valve and then passes into the suction pipe 30. The evaporator 10 is connected to the throttle valve 8 of the evaporator 10. The output 14 of the evaporator is connected to the internal heat exchanger 16, the output 19 of which is connected to the compressor unit 20 containing many compressors 22.
Дроссельный клапан 8 испарителя может быть электронным расширительным клапаном (ЭРК). Управление дроссельным клапаном испарителя может осуществляться на основании измеренных значений, например значений температуры и значений давления. Для управления дроссельным клапаном 8 испарителя может быть предусмотрено управляющее устройство 28. Управляющее устройство 28 предпочтительно является управляющим устройством UA300E фирмы Linde. В каких-либо местах между выходом 14 испарителя 10 и входом внутреннего теплообменника, а также выходом 18 внутреннего теплообменника и входом компрессорного узла 22 или компрессора, соответственно, могут присутствовать термометры или датчики 24 и 26 температуры, в частности датчик 24 температуры на входе и датчик 26 температуры на выходе. В случае множества холодильных контуров потребителей можно предусмотреть по одному датчику 26 температуры на выходе для каждого холодильного контура-потребителя. Также можно использовать единственный датчик температуры на выходе в общем всасывающем трубопроводе 30, принадлежащем всем таким холодильным контурам-потребителям. Точно так же, в контуре могут присутствовать манометры или датчики 27 и/или 27' давления, предназначенные для измерения давления всасывания. Измеренное давление всасывания используют для вычисления температуры испарения в испарителях 10. Давление всасывания обычно можно измерять в месте 27, а также в месте 27', получая лишь незначительные различия между ними, которые можно учесть при вычислении давления испарения.The evaporator butterfly valve 8 may be an electronic expansion valve (ERC). The evaporator throttle valve can be controlled based on measured values, such as temperature and pressure. To control the throttle valve 8 of the evaporator, a control device 28 may be provided. The control device 28 is preferably a Linde UA300E control device. In some places between the output 14 of the evaporator 10 and the input of the internal heat exchanger, as well as the output 18 of the internal heat exchanger and the input of the compressor unit 22 or compressor, respectively, there may be thermometers or temperature sensors 24 and 26, in particular, an inlet temperature sensor 24 and a sensor 26 outlet temperatures. In the case of multiple consumer refrigeration circuits, one outlet temperature sensor 26 can be provided for each consumer refrigeration circuit. You can also use a single outlet temperature sensor in a common suction pipe 30 that belongs to all such consumer refrigeration circuits. Similarly, pressure gauges or pressure sensors 27 and / or 27 ′ for measuring suction pressure may be present in the circuit. The measured suction pressure is used to calculate the evaporation temperature in the evaporators 10. The suction pressure can usually be measured at location 27 as well as at location 27 ', obtaining only slight differences between them, which can be taken into account when calculating the evaporation pressure.
Вместо общего управляющего устройства 28 можно использовать множество управляющих устройств для каждого холодильного контура-потребителя или для каждого датчика 24, 26 температуры, и т.д.Instead of a common control device 28, a plurality of control devices can be used for each refrigerant consumer circuit or for each temperature sensor 24, 26, etc.
При работе внутренний теплообменник 16 перегревает хладагент, проходящий от выхода 14 испарителя, чтобы гарантировать подачу сухого газообразного хладагента, т.е. «всасываемый газ», в компрессор 22. Всасываемый газ находится на «холодной стороне» внутреннего теплообменника 16, тогда как хладагент высокого давления, текущий по трубопроводу 32, находится на «горячей стороне» внутреннего теплообменника 16, так что тепло передается от «горячей стороны» во всасываемый газ, находящийся на «холодной стороне». Вследствие этого хладагент высокого давления оказывается «недогретым». Недогрев уменьшает количество газа, мгновенно образующегося после дроссельного клапана 8 испарителя. Одновременно происходит перегрев всасываемого газа, что гарантирует подачу сухого всасываемого газа в компрессор 22.During operation, the internal heat exchanger 16 overheats the refrigerant flowing from the outlet 14 of the evaporator to ensure the supply of dry gaseous refrigerant, i.e. “Suction gas” to the compressor 22. The suction gas is on the “cold side” of the internal heat exchanger 16, while the high pressure refrigerant flowing through the pipe 32 is on the “hot side” of the internal heat exchanger 16, so that heat is transferred from the “hot side” "Into the intake gas located on the" cold side ". As a result, the high-pressure refrigerant is “unheated”. Underheating reduces the amount of gas instantly generated after the throttle valve 8 of the evaporator. At the same time, the intake gas overheats, which guarantees the supply of dry intake gas to the compressor 22.
Для регулирования дроссельного клапана 8 испарителя на основании измерений датчиком температуры можно использовать пропорционально-интегральное (ПИ) или пропорционально-интегрально-дифференциальное (ПИД) управление. Такое управление может быть встроено в управляющее устройство 28. ПИ- или ПИД-управление датчиком 26 температуры на выходе, находящимся вне внутреннего теплообменника 16, обеспечивает управление перегревом или температурой всасываемого газа. Управляющее устройство 28 или соответствующие отдельные управляющие устройства могут вычислять параллельно степень открывания дроссельного клапана 8 испарителя, при этом меньшая степень определяет степень открывания дроссельного клапана испарителя или электромагнитного расширительного клапана 8. В стандартных рабочих условиях расширением управляет датчик 24 температуры на входе. Если температура на выходе 18 и в датчике 26 температуры на выходе, соответственно, ниже чем ее установка, то управляющее устройство 28 начинает управлять дроссельным клапаном 8 испарителя на основании степени открывания, определенной исходя из такой температуры на выходе. Параметр ПИ-управления в датчике 26 температуры на выходе может быть задан так, что оно будет происходить гораздо медленнее, чем ПИ- или ПИД-управление датчиком 24 температуры на входе. По этой причине можно уменьшить риск колебаний в системе.To regulate the throttle valve 8 of the evaporator on the basis of measurements by a temperature sensor, proportional-integral (PI) or proportional-integral-differential (PID) control can be used. Such control can be integrated into the control device 28. The PI or PID control of the outlet temperature sensor 26 located outside the internal heat exchanger 16 provides control of the overheating or temperature of the suction gas. The control device 28 or the corresponding individual control devices can calculate in parallel the degree of opening of the evaporator throttle valve 8, while a lesser degree determines the degree of opening of the evaporator throttle valve or electromagnetic expansion valve 8. Under standard operating conditions, the inlet temperature sensor 24 controls the expansion. If the temperature at the outlet 18 and at the outlet temperature sensor 26, respectively, is lower than its setting, then the control device 28 starts controlling the evaporator throttle valve 8 based on the degree of opening determined based on this outlet temperature. The PI control parameter in the outlet temperature sensor 26 can be set so that it will be much slower than the PI or PID control of the inlet temperature sensor 24. For this reason, the risk of fluctuations in the system can be reduced.
В альтернативном варианте, когда используется два датчика 24, 26 температуры, в частности датчик 24 температуры на входе и датчик 26 температуры на выходе, можно сдвигать установку перегрева устройства управления на основании показаний датчика 24 температуры на входе и в зависимости от температуры, выдаваемой датчиком 26 температуры на выходе. В предпочтительном варианте система имеет конструкцию, которая обуславливает сдвиг установки для датчика 24 температуры на входе гораздо медленнее, чем в случае ПИ- или ПИД-управления на основании изменения температуры на входе. Соответственно, не увеличивается риск возникновения колебаний, которые могли бы начаться в случае, если бы управление было основано только на показаниях датчика 26 температуры на выходе.Alternatively, when two temperature sensors 24, 26 are used, in particular an inlet temperature sensor 24 and an outlet temperature sensor 26, it is possible to shift the overheating setting of the control device based on the readings of the inlet temperature sensor 24 and depending on the temperature output by the sensor 26 outlet temperature. In a preferred embodiment, the system has a structure that causes the installation shift for the inlet temperature sensor 24 to be much slower than in the case of PI or PID control based on a change in the inlet temperature. Accordingly, there is no increased risk of oscillations that could start if the control were based only on the readings of the outlet temperature sensor 26.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007134575/06A RU2368850C2 (en) | 2005-02-18 | 2005-02-18 | Control means of cooling loop with internal heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007134575/06A RU2368850C2 (en) | 2005-02-18 | 2005-02-18 | Control means of cooling loop with internal heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007134575A RU2007134575A (en) | 2009-03-27 |
| RU2368850C2 true RU2368850C2 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=40542272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007134575/06A RU2368850C2 (en) | 2005-02-18 | 2005-02-18 | Control means of cooling loop with internal heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2368850C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555829C2 (en) * | 2011-04-07 | 2015-07-10 | Бсх Хаусгерете Гмбх | Control over refrigerator |
| RU2680447C1 (en) * | 2015-08-14 | 2019-02-21 | Данфосс А/С | Steam compression system with at least two external installations |
| US10775086B2 (en) | 2015-10-20 | 2020-09-15 | Danfoss A/S | Method for controlling a vapour compression system in ejector mode for a prolonged time |
| US11333449B2 (en) | 2018-10-15 | 2022-05-17 | Danfoss A/S | Heat exchanger plate with strengthened diagonal area |
| US11460230B2 (en) | 2015-10-20 | 2022-10-04 | Danfoss A/S | Method for controlling a vapour compression system with a variable receiver pressure setpoint |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR29E (en) * | 1901-12-20 | 1902-10-07 | De Chardonnet | Oscillating piston engine powered by steam or compressed air |
| EP1014013A1 (en) * | 1998-12-18 | 2000-06-28 | Sanden Corporation | Vapor compression type refrigeration cycle |
| EP1026459A1 (en) * | 1999-01-11 | 2000-08-09 | Sanden Corporation | Vapor compression type refrigeration system |
| RU2199705C2 (en) * | 2000-03-31 | 2003-02-27 | Шляховецкий Валентин Михайлович | Method for operation and compression refrigerating plant with steam compression up to super-high parameters |
| RU2232358C2 (en) * | 2002-09-20 | 2004-07-10 | Малахов Анатолий Иванович | Cooling machine (variants) |
-
2005
- 2005-02-18 RU RU2007134575/06A patent/RU2368850C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR29E (en) * | 1901-12-20 | 1902-10-07 | De Chardonnet | Oscillating piston engine powered by steam or compressed air |
| EP1014013A1 (en) * | 1998-12-18 | 2000-06-28 | Sanden Corporation | Vapor compression type refrigeration cycle |
| EP1026459A1 (en) * | 1999-01-11 | 2000-08-09 | Sanden Corporation | Vapor compression type refrigeration system |
| RU2199705C2 (en) * | 2000-03-31 | 2003-02-27 | Шляховецкий Валентин Михайлович | Method for operation and compression refrigerating plant with steam compression up to super-high parameters |
| RU2232358C2 (en) * | 2002-09-20 | 2004-07-10 | Малахов Анатолий Иванович | Cooling machine (variants) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SARKAR J ET AL. Carbon dioxide based cascade systems for simultaneous refrigeration and heating application. Science et technique du froid - refrigeration science and technology, Paris, * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555829C2 (en) * | 2011-04-07 | 2015-07-10 | Бсх Хаусгерете Гмбх | Control over refrigerator |
| RU2680447C1 (en) * | 2015-08-14 | 2019-02-21 | Данфосс А/С | Steam compression system with at least two external installations |
| US10816245B2 (en) | 2015-08-14 | 2020-10-27 | Danfoss A/S | Vapour compression system with at least two evaporator groups |
| US10775086B2 (en) | 2015-10-20 | 2020-09-15 | Danfoss A/S | Method for controlling a vapour compression system in ejector mode for a prolonged time |
| US11460230B2 (en) | 2015-10-20 | 2022-10-04 | Danfoss A/S | Method for controlling a vapour compression system with a variable receiver pressure setpoint |
| US11333449B2 (en) | 2018-10-15 | 2022-05-17 | Danfoss A/S | Heat exchanger plate with strengthened diagonal area |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007134575A (en) | 2009-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100423681B1 (en) | Method for controlling an electronic expansion valve based on cooler pinch and discharge superheat | |
| US9797639B2 (en) | Method for operating a vapour compression system using a subcooling value | |
| AU740700B2 (en) | Refrigerator | |
| CN102472543B (en) | Refrigerant control system and method | |
| EP3882524B1 (en) | Air conditioning system | |
| US8069684B2 (en) | Control of a refrigeration circuit with an internal heat exchanger | |
| US11162714B2 (en) | Test chamber and method | |
| CN109341122B (en) | Refrigerating system and control method | |
| US6568199B1 (en) | Method for optimizing coefficient of performance in a transcritical vapor compression system | |
| JP2016529463A (en) | Temperature control system with programmable ORIT valve | |
| EP2104810B1 (en) | Superheat control for refrigeration circuit | |
| RU2368850C2 (en) | Control means of cooling loop with internal heat exchanger | |
| CN209147486U (en) | Refrigerating system | |
| CN101644502B (en) | Refrigerating circuit and method for operating same | |
| CN222459849U (en) | Refrigeration system | |
| US20230070076A1 (en) | Enhanced air conditioning chiller system | |
| US20240077235A1 (en) | Refrigeration plant and method for operating a refrigeration plant | |
| HK1141072B (en) | A refrigeration circuit and method for operating such a circuit | |
| KR20070106776A (en) | Control of cooling circuits with internal heat exchangers | |
| HK1108022B (en) | Control of a refrigeration circuit with an internal heat exchanger | |
| CN113932466A (en) | Air conditioning unit and its control method | |
| KR20170119838A (en) | Cold water temperature control method of water purifier | |
| JPH10253193A (en) | Absorption refrigerator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120219 |