本發(fā)明涉及制冷或熱泵領(lǐng)域，具體而言，涉及一種蒸發(fā)器出口冷媒低過熱度或干度小于1的控制方法，以及一種冷凝器出口冷媒低過冷度的控制方法。

背景技術(shù)：

氣相冷媒的狀態(tài)用過熱度來衡量，飽和氣相冷媒的過熱度為0K，氣液兩相冷媒的狀態(tài)用干度來衡量，氣液兩相冷媒的干度大于0并小于1，飽和氣相冷媒的干度為1，飽和液相冷媒的干度為0，液相冷媒的狀態(tài)用過冷度來衡量，飽和液相冷媒的過冷度為0K。

采用干式蒸發(fā)器的制冷或熱泵系統(tǒng)中，往往需要對(duì)蒸發(fā)器出口冷媒的過熱度進(jìn)行控制，但一般都會(huì)有3-10K的過熱度，這樣會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器中存在過熱段，蒸發(fā)器的換熱能力沒有得到充分利用。尤其是在蒸發(fā)器中冷媒的蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)器的進(jìn)風(fēng)溫度溫差比較小的應(yīng)用場合，比如冷庫用的冷風(fēng)機(jī)(上述溫差約5-8K，與過熱度很接近，而溫差要求這么小的原因是為了減小冷庫內(nèi)食品的失水干耗)，蒸發(fā)器中的過熱段占比較高，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)達(dá)到10～30％，特別是系統(tǒng)使用熱力膨脹閥而相關(guān)調(diào)試人員又不專業(yè)的話，蒸發(fā)器中的過熱段占比甚至可能超過50％。這樣大大浪費(fèi)了蒸發(fā)器的換熱能力，降低了系統(tǒng)效率。

而滿液式蒸發(fā)器中，其進(jìn)口冷媒全為液體，其出口冷媒的干度通常小于1，因此滿液式蒸發(fā)器具有很好的換熱效果，使用滿液式蒸發(fā)的系統(tǒng)，相比上述采用干式蒸發(fā)器的系統(tǒng)，效率甚至能高出10％。

另外，在某些情況下，還需要對(duì)冷凝器出口的冷媒過冷度進(jìn)行控制，如果冷凝器出口冷媒的過冷度較高，也會(huì)導(dǎo)致冷凝器存在過冷段，而使冷凝器的換熱能力得不到充分利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述問題。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種蒸發(fā)器出口冷媒低過熱度或干度小于1的控制方法：

所述低過熱度是指過熱度等于5K或小于5K或等于0K；為所述蒸發(fā)器出口冷媒提供熱源，所述熱源不是環(huán)境中的空氣；對(duì)被所述熱源加熱后的冷媒的過熱度和所述熱源提供的熱量進(jìn)行控制。

優(yōu)先的，所述熱源是制冷或熱泵循環(huán)中節(jié)流毛細(xì)管中的冷媒。

進(jìn)一步的，所述熱源是制冷或熱泵循環(huán)中壓縮機(jī)出口至節(jié)流裝置之間的冷媒。

優(yōu)先的，所述熱源是制冷或熱泵循環(huán)中冷凝器出口至節(jié)流裝置之間的冷媒。

優(yōu)先的，對(duì)被所述熱源加熱后的冷媒的過熱度進(jìn)行控制的方式，是直接控制，所述直接控制至少包括以下A和B兩種方式：A)根據(jù)被所述熱源加熱后的冷媒的過熱度來控制所述蒸發(fā)器(2)前節(jié)流裝置(1)的供液量；B)匹配蒸發(fā)器(2)前節(jié)流裝置的規(guī)格，在蒸發(fā)器(2)中的冷媒循環(huán)時(shí)，使被所述熱源加熱后的冷媒始終處于過熱狀態(tài)。

進(jìn)一步的，對(duì)被所述熱源加熱后的冷媒的過熱度進(jìn)行控制的方式，是間接控制，所述間接控制至少包括以下方式：至少根據(jù)制冷或熱泵系統(tǒng)中壓縮機(jī)的排氣溫度、殼體溫度和排氣過熱度其中之一控制所述蒸發(fā)器(2)前節(jié)流裝置的供液量。

進(jìn)一步的，對(duì)所述熱源提供的熱量進(jìn)行控制的方式，至少包括對(duì)所述熱源與所述蒸發(fā)器(2)出口冷媒之間的換熱形式、換熱面積、換熱材料或換熱能力進(jìn)行選擇或匹配。

進(jìn)一步的，所述熱源是電加熱。

一種冷凝器出口冷媒低過冷度的控制方法：

所述低過冷度是指過冷度等于5K或小于5K或等于0K；為所述冷凝器出口冷媒提供冷源，并控制被所述冷源冷卻后的冷媒的過冷度；所述冷源不是環(huán)境中的空氣。

優(yōu)先的，所述冷源是制冷或熱泵循環(huán)中蒸發(fā)器出口至壓縮機(jī)吸氣口之間的冷媒。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以使蒸發(fā)器出口冷媒的過熱度為零。尤其是采用制冷或熱泵循環(huán)中節(jié)流裝置前的高壓液態(tài)冷媒作為熱源給蒸發(fā)器出口的冷媒加熱時(shí)，即使高壓液態(tài)冷媒提供的熱量過多，也對(duì)系統(tǒng)沒有壞處，僅僅是增設(shè)的中間換熱器更大，但相對(duì)而言，對(duì)增設(shè)的中間換熱器的要求不大，最簡單的辦法，只需把節(jié)流前的高壓液管與蒸發(fā)器出口的管路緊貼換熱即可。因?yàn)榭刂频氖侵虚g換熱器低壓冷媒出口冷媒的過熱度，所以中間換熱器的換熱能力越大，高壓液態(tài)冷媒通過中間換熱器提供的熱量就越多，蒸發(fā)器之前的節(jié)流裝置提供的冷媒冷量就越多，節(jié)流裝置多提供的冷量通過蒸發(fā)器出口增設(shè)的中間換熱器傳遞給了高壓液態(tài)冷媒，最終為蒸發(fā)器提供的冷量并沒有減少，反而由于蒸發(fā)器中液態(tài)冷媒成分的增多，蒸發(fā)器的換熱效果得到了提升，使蒸發(fā)壓力(溫度)上升以致冷媒流量加大，從而使蒸發(fā)器輸出的冷量加大，系統(tǒng)效率也得到提升。

同樣，在某些需要控制冷凝器出口過冷度的情況下，本發(fā)明也可以使冷凝器出口冷媒的過冷度為零，充分利用冷凝器的換熱能力。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種控制蒸發(fā)器出口冷媒狀態(tài)的系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明采用的中間換熱器一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明控制蒸發(fā)器出口冷媒狀態(tài)第一實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明第一實(shí)施例第一種情況之間對(duì)比的理論壓焓圖。

圖5為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明第一實(shí)施例第二種情況之間對(duì)比的理論壓焓圖。

圖6為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明第一實(shí)施例第三種情況之間對(duì)比的理論壓焓圖。

圖7為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明第一實(shí)施例第四種情況之間對(duì)比的理論壓焓圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)一種控制蒸發(fā)器出口冷媒狀態(tài)的系統(tǒng)示意圖。其中，1為外平衡式熱力膨脹閥，2為蒸發(fā)器，11為熱力膨脹閥1的感溫包，12為熱力膨脹閥1的壓力平衡管。箭頭方向?yàn)槔涿降牧飨?，?shí)心箭頭處為液態(tài)冷媒，空心箭頭處為氣態(tài)冷媒。其中，高壓液態(tài)冷媒(A點(diǎn))進(jìn)入熱力膨脹閥1節(jié)流，從熱力膨脹閥1輸出的冷媒(B點(diǎn))進(jìn)入蒸發(fā)器2，通過熱力膨脹閥1的控制，蒸發(fā)器2出口的冷媒(C點(diǎn))為過熱蒸汽，過熱度約5K至8K。

如圖2所示，為本發(fā)明采用的中間換熱器一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該換熱器為二重管換熱器，外銅管31內(nèi)套了一根內(nèi)銅管32，從而形成了兩個(gè)通道：內(nèi)銅管32內(nèi)部是第一個(gè)通道，內(nèi)銅管32的外壁與外銅管31的內(nèi)壁之間形成第二個(gè)通道。實(shí)心箭頭為第一個(gè)通道內(nèi)流體的流向，空心箭頭為第二個(gè)通道內(nèi)流體的流向。兩種流體通過內(nèi)銅管32換熱，為增強(qiáng)換熱能力，內(nèi)銅管32優(yōu)先采用內(nèi)螺紋銅管，并且內(nèi)銅管32的外壁最好有加強(qiáng)換熱的螺紋或翅片。

如圖3所示，本發(fā)明控制蒸發(fā)器出口冷媒狀態(tài)第一實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖。其中，1為外平衡式熱力膨脹閥，2為蒸發(fā)器，3為中間換熱器(比如圖2所示的二重管換熱器)，11為熱力膨脹閥1的感溫包，12為熱力膨脹閥1的壓力平衡管。箭頭方向?yàn)槔涿降牧飨颍瑢?shí)心箭頭處為液態(tài)冷媒，空心箭頭處為氣態(tài)冷媒。

本實(shí)施例中，高壓液態(tài)冷媒(A點(diǎn))首先進(jìn)入中間換熱器3的第一個(gè)通道，在其中被低溫冷媒冷卻，從中間換熱器3輸出的高壓液態(tài)冷媒(a點(diǎn))再進(jìn)入熱力膨脹閥1，經(jīng)熱力膨脹閥1節(jié)流后成為低溫低壓的冷媒(b點(diǎn))，再進(jìn)入蒸發(fā)器2中吸熱蒸發(fā)，氣體成分越來越多，從蒸發(fā)器2輸出的冷媒(c點(diǎn))經(jīng)過中間換熱器3的第二個(gè)通道，在其中被高壓液態(tài)冷媒加熱，從中間換熱器3輸出的冷媒(d點(diǎn))過熱蒸汽，一般此處過熱度約5-8K，因?yàn)闊崃ε蛎涢y1的感溫包11設(shè)置在此處。

因?yàn)榭刂频氖侵虚g換熱器3的第二個(gè)通道出口冷媒(d點(diǎn))的過熱度，所以中間換熱器3的換熱能力越大，高壓液態(tài)冷媒通過中間換熱器3提供的熱量就越多，蒸發(fā)器2之前的節(jié)流裝置1提供的冷媒(b點(diǎn))冷量就越多，節(jié)流裝置1多提供的冷量(B點(diǎn)和b點(diǎn)之間的焓差與冷媒流量的乘積)通過蒸發(fā)器2出口增設(shè)的中間換熱器3傳遞給了高壓液態(tài)冷媒，最終為蒸發(fā)器2提供的冷量(b點(diǎn)和c點(diǎn)之間的焓差與冷媒流量的乘積)并沒有減少，反而由于蒸發(fā)器2中液態(tài)冷媒成分的增多，蒸發(fā)器2的換熱效果得到了提升，使蒸發(fā)壓力(溫度)上升以致冷媒流量加大，從而使蒸發(fā)器2輸出的冷量加大，系統(tǒng)效率也得到提升。

當(dāng)然，即使中間換熱器3兩個(gè)通道之間的換熱面積為無窮大，中間換熱器3的換熱能力也是有上限值的，極限情況為進(jìn)入熱力膨脹閥1的高壓液態(tài)冷媒的溫度與蒸發(fā)溫度相同，這時(shí)，理論上熱力膨脹閥1輸出的冷媒全部為低壓液態(tài)冷媒，過冷度為0K。

如圖4所示為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明第一實(shí)施例第一種情況之間對(duì)比的理論壓焓圖。

如圖5所示為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明第一實(shí)施例第二種情況之間對(duì)比的理論壓焓圖。

如圖6所示為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明第一實(shí)施例第三種情況之間對(duì)比的理論壓焓圖。

如圖7所示為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明第一實(shí)施例第四種情況之間對(duì)比的理論壓焓圖。

需要說明的是，圖4至圖7中，實(shí)線的路徑A-B-C為上述現(xiàn)有技術(shù)控制蒸發(fā)器出口冷媒狀態(tài)的冷媒循環(huán)路徑，虛線的路徑A-a-b-c-d為本發(fā)明控制蒸發(fā)器出口冷媒狀態(tài)第一實(shí)施例的冷媒循環(huán)路徑。

還需要說明的是，從本發(fā)明第一實(shí)施例的第一種情況至第四種情況，中間換熱器3的換熱能力越來越大，第四種情況是極限情況，這時(shí)，理論上中間換熱器3的換熱面積為無窮大。另外，在理論上，A點(diǎn)和a點(diǎn)之間的焓差、B點(diǎn)和b點(diǎn)之間的焓差、c點(diǎn)和d點(diǎn)之間的焓差，三者相等。

圖4中b點(diǎn)冷媒(蒸發(fā)器2進(jìn)口的冷媒)具有較大的干度，c點(diǎn)冷媒(蒸發(fā)器2出口的冷媒)具有較小的過熱度，約1K至3K。

圖5中b點(diǎn)冷媒(蒸發(fā)器2進(jìn)口的冷媒)的干度有所減小，c點(diǎn)冷媒(蒸發(fā)器2出口的冷媒)為飽和蒸汽，其過熱度為0K或者干度為1。

圖6中b點(diǎn)冷媒(蒸發(fā)器2進(jìn)口的冷媒)的干度進(jìn)一步減小，c點(diǎn)冷媒(蒸發(fā)器2出口的冷媒)為氣液兩相冷媒，含液量較小。

圖7中b點(diǎn)冷媒(蒸發(fā)器2進(jìn)口的冷媒)為飽和液態(tài)冷媒，其干度為0或者過冷度為0K，c點(diǎn)冷媒(蒸發(fā)器2出口的冷媒)為氣液兩相冷媒，含液量有所增加。

現(xiàn)在，再對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施例的情況進(jìn)行說明。該實(shí)施例應(yīng)用于冷庫用的冷風(fēng)機(jī)上，為了減小冷庫內(nèi)食品的失水干耗，蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)器的進(jìn)風(fēng)溫度溫差要求為5K，這個(gè)溫差下如果采用熱力膨脹閥，則蒸發(fā)器中的過熱段占比較高，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)達(dá)到10～30％，特別是相關(guān)調(diào)試人員又不專業(yè)的話，蒸發(fā)器中的過熱段占比甚至可能超過50％。這種場合，可以設(shè)置一個(gè)可調(diào)電加熱在蒸發(fā)器出口的管路上，熱力膨脹閥的感溫包在可調(diào)電加熱之后，通過可調(diào)電加熱對(duì)冷媒進(jìn)行加熱，加熱量盡量與冷媒從過熱度為0K的飽和蒸汽變?yōu)檫^熱度為5K至8K(熱力膨脹閥感溫包處的過熱度)的飽和蒸汽釋放的冷量相同。這樣，雖然因?yàn)榭烧{(diào)電加熱的熱量損失了一點(diǎn)點(diǎn)冷量，但是，蒸發(fā)器出口冷媒的過熱度幾乎為0K,或者干度幾乎為1，蒸發(fā)器的換熱能力得到了充分的利用，總的來講，肯定是有益處的：要不提高了蒸發(fā)壓力(溫度)，要不節(jié)省了蒸發(fā)器的成本。

這里，再對(duì)本發(fā)明第三實(shí)施例的情況進(jìn)行說明。該實(shí)施例應(yīng)用于冰箱或冷柜上，節(jié)流裝置采用毛細(xì)管，因此，制冷系統(tǒng)沒有控制蒸發(fā)器出口過熱度的裝置，僅依靠冰箱或冷柜在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行匹配，使蒸發(fā)器出口的過熱度在各工況下均處于一個(gè)能接受的范圍(一般要保證至少有5K的過熱度)。這時(shí)，可以設(shè)置一個(gè)中間換熱器，使毛細(xì)管前的高壓冷媒與蒸發(fā)器出口的低壓冷媒進(jìn)行換熱，雖然制冷系統(tǒng)仍沒有控制蒸發(fā)器出口過熱度的裝置，但是同樣可以依靠冰箱或冷柜在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行匹配，使中間換熱器低壓冷媒出口的過熱度在各工況下均處于一個(gè)能接受的范圍(一般要保證至少有5K的過熱度)。這樣，通過改變中間換熱器的大小，同樣可以使冰箱或冷柜的蒸發(fā)器達(dá)到上述本發(fā)明第一實(shí)施例任一種情況的應(yīng)用效果，使冰箱或冷柜蒸發(fā)器出口的冷媒過熱度小于5K甚至干度小于1，大大提高了冰箱或冷柜蒸發(fā)器的換熱效果，也提高了冰箱或冷柜的效率。另一方面，由于蒸發(fā)溫度的提升，可以減小冰箱或冷柜內(nèi)食物的干耗。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式和應(yīng)用場合進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等效替換。所以，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，均應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。