[發(fā)明專利]熱氣旁通方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010112270.3
• 申請(qǐng)日: 2010-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102147173A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘震麒;劉中哲;江旭政;羅進(jìn)鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): F25B41/00
• 分類號(hào): F25B41/00;F25B49/02
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種熱氣旁通方法，特別是有關(guān)于多級(jí)壓縮離心式冰水機(jī)的一種熱氣旁通方法。

背景技術(shù)

由于離心式冰水機(jī)具有高能源效率(C.O.P.)的特性，可以說(shuō)是大型空調(diào)機(jī)組中的最佳選擇，因此成為大型空調(diào)系統(tǒng)及工業(yè)制程冷卻系統(tǒng)中的必要組件。離心式制冷設(shè)備的特性有別于容積式壓縮機(jī)制冷設(shè)備，現(xiàn)有離心式冰水機(jī)組容量的控制方式，主要是以控制離心式壓縮機(jī)吸入口的吸氣導(dǎo)葉(Inlet?GuideVane)的開(kāi)度來(lái)因應(yīng)負(fù)載的變化，達(dá)到冰水機(jī)組容量控制的目的。但是離心式冰水機(jī)在低負(fù)載條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)或高低壓差增加時(shí)，由于所運(yùn)送的氣態(tài)冷媒質(zhì)量流率無(wú)法克服高低壓壓差，冷媒氣流便無(wú)法壓送至高壓端而停止送出，此時(shí)高壓端的氣體便產(chǎn)生逆流回低壓端，當(dāng)?shù)蛪憾藟毫ι邥r(shí)，高低壓力差減小，壓縮機(jī)葉輪回復(fù)可壓送的能力范圍，冷媒氣流回復(fù)至正常的流動(dòng)方向；然后高低壓力差再度上升，高低壓力差又再增加超過(guò)葉輪的壓送能力范圍，高壓端的氣態(tài)冷媒又再度逆流回低壓端，如此現(xiàn)象反復(fù)發(fā)生即所謂的喘振。

喘振為離心式機(jī)械的特有現(xiàn)象。一般而言，為防止離心式冰水機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象，最常使用的方法為利用高壓氣體旁通至低壓側(cè)，使離心式冰水機(jī)組能在低負(fù)載的條件能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不會(huì)發(fā)生喘振的現(xiàn)象，對(duì)壓縮機(jī)本體產(chǎn)生損害。然而，在進(jìn)行大量氣體的旁通作業(yè)時(shí)，除了機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的效率嚴(yán)重下降外，機(jī)組的噪音與振動(dòng)以及壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在吸入過(guò)熱氣態(tài)冷媒的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)造成吐出溫度升高，對(duì)壓縮機(jī)本體亦可能造成損害。

圖1A、1B是分別表示已知單級(jí)壓縮離心式冰水機(jī)組熱氣旁通裝置的示意圖與其壓-焓圖(P-h?diagram)，圖2A、2B是分別表示已知二級(jí)壓縮離心式冰水機(jī)組熱氣旁通裝置的示意圖與其壓-焓圖。

就已知單級(jí)壓縮離心式冰水機(jī)組熱氣旁通裝置的旁通方法，一壓縮機(jī)吐出口與一壓縮機(jī)吸入口是分別連接于一冷凝器與一蒸發(fā)器，并且利用具有一控制閥SV的一旁通管路B0連接于冷凝器與蒸發(fā)器之間，經(jīng)由旁通管路B0所傳輸?shù)臍鈶B(tài)冷媒的流動(dòng)受控于控制閥SV。

以大同公司所提出的中國(guó)臺(tái)灣專利第200634264號(hào)案為例，該200634264號(hào)揭露了有關(guān)于冰水機(jī)熱氣旁通控制的一種熱氣旁通熱交換器。在一冷凍循環(huán)系統(tǒng)中，在壓縮機(jī)與凝結(jié)器之間旁通出一第一中間管路、并進(jìn)入一中間熱交換器后再連接至凝結(jié)器與膨脹閥之間，且再由凝結(jié)器與膨脹閥之間旁通出一第二中間管路、并進(jìn)入前述中間熱交換器后再連接至蒸發(fā)器與壓縮機(jī)之間，如此可達(dá)成熱交換與熱中和的功用，且通過(guò)前述結(jié)構(gòu)，可減少壓縮機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)以降低壓縮機(jī)的故障率并節(jié)省電量，并且利用中間熱交換器的設(shè)置可以達(dá)到系統(tǒng)負(fù)載容量的變化控制，并因此改變系統(tǒng)冷媒的高低壓力比，進(jìn)而提升系統(tǒng)的效率。

雖然如該專利宣稱的功效，但是多設(shè)置一熱交換器，在機(jī)組尺寸增大與成本增加，尤其對(duì)于大型的離心式冰水機(jī)系統(tǒng)而言，要應(yīng)付低負(fù)載防止喘振的容量控制需求，該熱交換器尺寸可能需要冰水器尺寸的1/3以上，在大型系統(tǒng)的實(shí)施上困難度很高。

以YORK公司所提出的關(guān)于熱氣旁通的控制的美國(guó)專利第6427464、6402431號(hào)案為例子，第6427464號(hào)案揭露了一種Hot?gas?bypass?control?forcentrifugal?chillers，第6402431號(hào)案揭露了一種Adaptive?hot?gas?bypass?controlfor?centrifugal?chillers，其熱氣旁通是直接在壓縮機(jī)出口，經(jīng)由控制閥的控制直接將過(guò)熱的氣態(tài)冷媒旁通至壓縮機(jī)吸入口，其宣稱的專利范圍為控制方法與策略，就如同已知熱氣旁通方式(如圖1A-1B、2A-2B所示)，將使壓縮機(jī)吸入口與吐出口的冷媒過(guò)熱度增加，也可能造成低壓端壓力變化，而使制冰水能力不足，甚至比圖1A-1B所示的系統(tǒng)更加嚴(yán)重，因圖1A-1B、2A-2B所示的系統(tǒng)是旁通冷凝器內(nèi)飽和的氣態(tài)冷媒，而不是壓縮機(jī)吐出口過(guò)熱的氣態(tài)冷媒，所以系統(tǒng)在壓-焓圖上的狀態(tài)點(diǎn)a1’與a2’會(huì)更向右側(cè)移動(dòng)(如箭頭所示)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種適用于多級(jí)壓縮離心式冰水機(jī)的熱氣旁通方法，以解決上述已知技術(shù)所產(chǎn)生的問(wèn)題。