Конденсаторная испарительная система (варианты) и способ ее эксплуатации

Конденсаторная испарительная система (варианты) и способ ее эксплуатации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию конденсаторной испарительной системы (CES) для системы охлаждения и к способу эксплуатации конденсаторной испарительной системы. Конденсаторную испарительную систему можно рассматривать как подсистему полной системы охлаждения. Газообразный хладагент подают в конденсаторную испарительную систему и газообразный хладагент рекуперируют из конденсаторной испарительной системы. Множество конденсаторных испарительных систем могут быть предусмотрены в системе охлаждения, имеющей централизованную компрессорную установку. За счет использования одной или нескольких конденсаторных испарительных систем может быть достигнуто уменьшение количества хладагента в полной системе охлаждения, по сравнению с традиционной системой охлаждения, имеющей эквивалентную холодопроизводительность, в которой используют централизованное "конденсаторное хозяйство." В частности, заявленная конденсаторная испарительная система является предпочтительной для существенного снижения количества хладагента в виде аммиака, необходимого для работы промышленной системы охлаждения.

Предпосылки к созданию изобретения

В процессе охлаждения используют базовое термодинамическое свойство испарения для удаления теплоты из процесса. Когда хладагент испаряется в теплообменнике, среда, которая находится в контакте с теплообменником (то есть воздух, вода, гликоль, пищевой продукт), передает теплоту от себя через стенку теплообменника, которая поглощается хладагентом, в результате чего хладагент изменяет свое жидкое состояние на газообразное состояние. После перехода хладагента в газообразное состояние, теплота должна быть отведена за счет сжатия газа до высокого давления и затем за счет пропускания газа через конденсатор (теплообменник), где теплоту удаляют из газа за счет хладагента, что приводит к конденсации газа в жидкость. Средой в конденсаторе, которая поглощает теплоту, часто является вода, воздух или совместно вода и воздух. Хладагент в этом жидком состоянии затем готов для повторного использования в качестве хладагента для поглощения теплоты.

Как правило, промышленные системы охлаждения используют большие мощности и в них часто применяют множество промышленных компрессоров. По этой причине, промышленные системы охлаждения типично имеют большие централизованные компрессорные залы и большие централизованные системы конденсации. После того, как компрессоры сжимают газ, газ, который должен быть сконденсирован (который не используют для размораживания), нагнетают в конденсатор в большой централизованной системе конденсации. Множество конденсаторов в большой централизованной системе конденсации часто называют "конденсаторным хозяйством." После того, как хладагент будет сконденсирован, полученный жидкий хладагент собирают в резервуаре, называемом приемником, который представляет собой бак для жидкого хладагента.

Обычно имеются три системы для перемещения жидкости из приемника в испарители, чтобы ее можно было использовать для охлаждения. Этими системами являются система избыточной подачи жидкости, система прямого расширения и система с насосным барабаном. Наиболее известным типом системы является система избыточной подачи жидкости. В системе избыточной подачи жидкости обычно используют жидкостные насосы для подачи жидкого хладагента из больших резервуаров, называемых "насосные аккумуляторы", и иногда из аналогичных резервуаров, называемых "промежуточные охладители", в каждый испаритель. Один насос или множество насосов могут подавать жидкий хладагент в несколько испарителей в данной системе охлаждения. Так как жидкий хладагент имеет тенденцию к испарению, то часто необходимо держать большие количества жидкости в резервуарах (поддерживать высоту столба жидкости под всасывающим патрубком насоса (NPSH)), так чтобы насос был залит и не имел кавитации. Кавитация в насосе возникает тогда, когда жидкость, которую насос пытается нагнетать, поглощает теплоту внутри и вокруг насоса и газифицируется. Когда это происходит, тогда насос больше не может нагнетать жидкость в различные испарители, в которых жидкости не хватает, в результате чего температура процесса повышается. Важно отметить, что системы избыточной подачи жидкости предназначены для подачи избыточной жидкости в испарители. То есть такие системы подают избыточную жидкость в каждый испаритель для того, чтобы испаритель гарантировано имел жидкий хладагент во всем контуре испарителя. Когда это делают, обычно большие количества жидкого хладагента возвращают из испарителя в аккумулятор, откуда жидкий хладагент вновь нагнетают в систему. Как правило, системы типично настраивают на коэффициент избытка около 4:1, что означает, что из каждых 4 галлонов жидкости, подаваемых насосом в испаритель, 1 галлон испаряется и поглощает теплоту, что необходимо для охлаждения, а 3 галлона возвращаются неиспаренными. Таким образом, эти системы требуют очень больших количеств ожиженного хладагента для того, чтобы обеспечивать необходимый коэффициент избытка. В результате, эти системы требуют поддержания больших количеств жидкого хладагента, чтобы работать надлежащим образом.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1, на которой показана промышленная двухступенчатая система 10 охлаждения, обеспечивающая избыточную подачу жидкости, причем хладагентом является аммиак. Трубопроводная сеть различных систем охлаждения с избыточной подачей жидкости может быть различной, однако общие принципы их построения являются одинаковыми. Общие принципы построения предусматривают использование централизованного конденсатора или конденсаторного хозяйства 18, приемника 26 высокого давления для сбора сконденсированного хладагента, и передачу жидкого хладагента из приемника 26 высокого давления в различные ступени 12 и 14. Двухступенчатая система 10 охлаждения содержит систему 12 низкого уровня и систему 14 высокого уровня. Компрессорная система 16 приводит в действие как систему 12 низкого уровня, так и систему 14 высокого уровня, причем система 14 высокого уровня подает сжатый газообразный аммиак в конденсатор 18. Компрессорная система 16 содержит компрессор 20 первой ступени, компрессор 22 второй ступени и промежуточный охладитель 24. Промежуточный охладитель 24 также можно назвать аккумулятором высокого уровня. Сконденсированный аммиак из конденсатора 18 подают в приемник 26 высокого давления через дренажную линию 27 конденсатора, в которой жидкий аммиак высокого давления находится под давлением типично ориентировочно от 100 psi до 200 psi. Что касается системы 12 низкого уровня, то жидкий аммиак подают по трубе в аккумулятор 28 низкого уровня через жидкостные линии 30 и 32. Жидкий аммиак из аккумулятора 28 низкого уровня нагнетают при помощи насоса 34 низкого уровня, через жидкостную линию 36 низкого уровня в испаритель 38 низкого уровня. В испарителе 38 низкого уровня, жидкий аммиак входит в контакт с теплотой процесса, за счет чего испаряется ориентировочно от 25% до 33% аммиака (процент испарения может широко варьироваться), а остальной аммиак остается в виде жидкости. Смесь газа с жидкостью возвращают в аккумулятор 28 низкого уровня через линию 40 всасывания низкого уровня. Испарившийся газ всасывают в компрессор 20 низкого уровня через линию 42 всасывания компрессора низкого уровня. Когда газ выходит из системы 12 низкого уровня через компрессор 20 низкого уровня, он поступает в промежуточный охладитель 24 через линию 44. Необходимо пополнять запасы аммиака, который был испарен, поэтому жидкий аммиак перемещают из приемника 26 в промежуточный охладитель 24 через жидкостную линию 30, и затем в аккумулятор 28 низкого уровня через жидкостную линию 32.

Система 14 высокого уровня функционирует аналогично системе 12 низкого уровня. Жидкий аммиак из аккумулятора высокого уровня или промежуточного охладителя 24 подают при помощи насоса 50 высокого уровня, через жидкостную линию 52 высокого уровня в испаритель 54 высокого уровня. В испарителе 54, жидкий аммиак входит в контакт с теплотой процесса, за счет чего испаряется ориентировочно от 25% до 33% аммиака (процент испарения может широко варьироваться), а остальной аммиак остается в виде жидкости. Смесь газа с жидкостью возвращают в аккумулятор высокого уровня или в промежуточный охладитель 24 через линию 56 всасывания высокого уровня. Испарившийся газ затем всасывают в компрессор 22 высокого уровня через линию 58 всасывания компрессора высокого уровня. Так как газ выходит из системы 14 высокого уровня, необходимо пополнять запасы аммиака, который был испарен, поэтому жидкий аммиак перемещают из приемника 26 высокого давления в промежуточный охладитель 24 через жидкостную линию 30.

Система 10 может иметь различную конфигурацию, однако базовая концепция состоит в том, что имеется центральный конденсатор 18, который получает питание от компрессорной системы 16, а сконденсированный жидкий аммиак высокого давления хранится в приемнике 26 высокого давления, пока он необходим, и затем жидкий аммиак протекает в аккумуляторы высокого уровня или в промежуточный охладитель 24, и нагнетается в испаритель 54 высокого уровня. Кроме того, жидкий аммиак под давлением промежуточного охладителя втекает в аккумулятор 28 низкого уровня, через жидкостную линию 32, где он хранится до момента нагнетания в испаритель 38 низкого уровня. Газ из компрессора 20 низкого уровня типично подают через линию 44 выпуска компрессора низкого уровня в промежуточный охладитель 24, где газ охлаждается. Компрессор 22 высокого уровня всасывает газ из промежуточного охладителя 24, сжимает газ до давления конденсации и выпускает газ через линию 60 выпуска высокого уровня в конденсатор 18, где газ опять конденсируется в жидкость. Жидкость выпускают через дренажную линию 27 конденсатора в приемник 26 высокого давления, после чего цикл начинается вновь.

В системе прямого расширения используют жидкость высокого давления или пониженного давления из централизованного резервуара. Жидкость побуждается к движению за счет перепада давлений между централизованным резервуаром и испарителем, так как централизованный резервуар имеет более высокое давление, чем испаритель. Специальный клапан, называемый клапаном расширения, используют для дозирования потока хладагента в испаритель. Если хладагента слишком много, то тогда не испарившийся жидкий хладагент может проходить через компрессорную систему. Если хладагента слишком мало, то тогда испаритель не используют на его максимальную мощность, что может приводить к недостаточному охлаждению/замораживанию.

Система с насосным барабаном работает почти аналогично системе с избытком жидкости, причем ее основное отличие заключается в том, что в ней небольшие герметичные баки действуют как насосы. Обычно жидкий хладагент может заполнять насосный барабан, причем газообразный хладагент более высокого давления затем вводят в верхнюю часть насосного барабана, так что используют перепад давлений для того, чтобы проталкивать жидкость в трубы, идущие к испарителям. Коэффициенты избытка обычно являются такими же, так что большие количества хладагента необходимо использовать в этом типе системы.

Раскрытие изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются множество конденсаторных испарительных систем, работающих от источника сжатого газообразного хладагента. Каждая конденсаторная испарительная система содержит: конденсатор, сконструированный для конденсации газообразного хладагента из источника сжатого газообразного хладагента; приемник управляемого давления, предназначенный для хранения жидкого хладагента; линию подачи первого жидкого хладагента, предназначенную для перемещения жидкого хладагента из конденсатора в приемник управляемого давления; испаритель, предназначенный для испарения жидкого хладагента; и линию подачи второго жидкого хладагента, предназначенную для перемещения жидкого хладагента из приемника управляемого давления в испаритель.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также конденсаторная испарительная система. Конденсаторная испарительная система содержит: конденсатор, сконструированный для конденсации газообразного хладагента под давлением конденсации; линию подачи газообразного хладагента, предназначенную для подачи газообразного хладагента в конденсатор; приемник управляемого давления, предназначенный для хранения жидкого хладагента; первую линию подачи жидкого хладагента, предназначенную для перемещения жидкого хладагента из конденсатора в приемник управляемого давления; испаритель, предназначенный для испарения жидкого хладагента; и вторую линию подачи жидкого хладагента, предназначенную для перемещения жидкого хладагента из приемника управляемого давления в испаритель. Конденсаторная испарительная система может быть сконструирована так, что в ней может быть использован аммиак в качестве хладагента. Конденсаторная испарительная система может быть сконструирована так, что конденсатор и испаритель сбалансированы. Конденсаторная испарительная система может быть сконструирована так, что конденсатор представляет собой пластинчатый теплообменник.

Согласно одному из вариантов предложенного изобретения, конденсаторная испарительная система выполнена с возможностью работы в холодильном цикле и в цикле размораживания. Конденсаторная испарительная система может быть выполнена с возможностью работы в цикле размораживания, в котором газообразный хладагент под давлением конденсации подают в испаритель. Конденсаторная испарительная система может быть выполнена с возможностью работы в цикле размораживания, в котором жидкий хладагент из испарителя подают в конденсатор для испарения.

Согласно одному из вариантов изобретения конденсаторная испарительная система может дополнительно содержать: линию всасывания газообразного хладагента, предназначенную для перемещения газообразного хладагента из испарителя.

Конденсаторная испарительная система может дополнительно содержать вторую линию газообразного хладагента, предназначенную для перемещения газообразного хладагента в испаритель во время цикла размораживания.

Конденсаторная испарительная система может дополнительно содержать вторую линию всасывания газообразного хладагента, предназначенную для перемещения газообразного хладагента из конденсатора во время цикла размораживания.

Конденсаторная испарительная система может дополнительно содержать третью линию жидкого хладагента, предназначенную для перемещения жидкого хладагента из испарителя в приемник управляемого давления во время цикла размораживания.

Конденсаторная испарительная система может дополнительно содержать четвертую линию жидкого хладагента, предназначенную для перемещения жидкого хладагента из приемника управляемого давления в конденсатор во время цикла размораживания.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также способ эксплуатации конденсаторной испарительной системы. Способ предусматривает: (а) эксплуатацию конденсаторной испарительной системы в холодильном цикле, который предусматривает: (i) подачу газообразного хладагента под давлением конденсации в конденсатор и конденсацию газообразного хладагента в жидкий хладагент; (ii) хранение жидкого хладагента в приемнике управляемого давления; (iii) подачу жидкого хладагента из приемника управляемого давления в испаритель, где он испаряет оставшуюся теплоту из процесса; и (b) эксплуатацию конденсаторной испарительной системы в цикле размораживания, который предусматривает: (i) подачу газообразного хладагента под давлением конденсации в испаритель и конденсацию газообразного хладагента в жидкий хладагент; (ii) хранение жидкого хладагента в приемнике управляемого давления; (iii) подачу жидкого хладагента из приемника управляемого давления в конденсатор. Эксплуатация конденсаторной испарительной системы в холодильном цикле и эксплуатация конденсаторной испарительной системы в цикле размораживания не происходит в одно и то же время в случае единственной конденсаторной испарительной системы.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично показана известная ранее промышленная, многоступенчатая система охлаждения.

На фиг. 2 схематично показана система охлаждения, которая содержит множество конденсаторных испарительных систем в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 3 схематично показана конденсаторная испарительная система, показанная на фиг. 2.

На фиг. 4 схематично показана альтернативная конденсаторная испарительная система в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 5 схематично показана другая альтернативная конденсаторная испарительная система в соответствии с настоящим изобретением

На фиг. 6 схематично показана еще одна альтернативная конденсаторная испарительная система в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 7 схематично показана еще одна альтернативная конденсаторная испарительная система в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Конденсаторную испарительную систему (CES) можно считать подсистемой для системы охлаждения, причем системой охлаждения может быть система, которую используют в промышленном оборудовании. Единственную CES или множество CESs можно использовать в промышленной системе охлаждения. Система охлаждения, в которой может быть использована CES, может типично иметь централизованную компрессорную установку. CESs могут быть охарактеризованы как децентрализованные, когда множество CESs используют одну централизованную компрессорную установку, так что газообразный хладагент из централизованной компрессорной установки поступает во множество CESs. За счет перемещения газообразного хладагента из централизованной компрессорной установки в одну или несколько CESs и от них, меньше хладагента требуется, чтобы достичь холодопроизводительности, эквивалентной холодопроизводительности других типов систем охлаждения, в которых хладагент конденсируют с использованием централизованной конденсаторной установки, которая подает жидкий хладагент во множество испарителей, аналогично тому, как это происходит в системе охлаждения, показанной на фиг. 1. В традиционных системах охлаждения на аммиаке, типично используют централизованную систему конденсации и централизованные баки-накопители или накопительные резервуары, в которых хранятся большие количества жидкого аммиака в приемнике управляемого давления (CPR). В зависимости от типа резервуара и типа системы, жидкостные насосы могут быть использованы для перекачивания больших количеств жидкого аммиака через систему, чтобы подавать жидкий аммиак в испарители, в которых теплота передается в хладагент типа жидкого аммиака.

Система охлаждения, в которой можно использовать одну или несколько CES. Такая система охлаждения может быть выполнена как одноступенчатая система, двухступенчатая система или как многоступенчатая система. Обычно одноступенчатая система представляет собой систему, в которой единственный компрессор сжимает хладагент от давления испарения до давления конденсации. Например, в случае хладагента в виде аммиака, давление испарения может быть ориентировочно от 30 psi до 150 psi. Многоступенчатая система, такая как двухступенчатая система, использует два или несколько последовательно установленных компрессоров, которые повышают давление от низкого давления (давления испарения) до промежуточного давления, и затем сжимают газ до давления конденсации. Примером этого является первый компрессор, который сжимает газ от давления испарения около 0 psi до промежуточного давления около 30 psi, и второй компрессор, который сжимает газ от промежуточного давления до давления конденсации около 150 psi. Некоторые системы могут содержать одноступенчатую систему, которая работает ориентировочно от -40°F и до 150 psi и использует, например, компрессор, который может работать с большой степенью сжатия, такой как винтовой компрессор. Задачей двухступенчатой системы в первую очередь является экономия мощности, а также обход ограничений степени сжатия компрессора, имеющихся в некоторых моделях. Некоторые системы могут иметь два или несколько низких уровней, причем один уровень может быть предназначен для работы морозильных камер, например, при -10°F, а другой уровень может быть предназначен для работы ударных морозильных камер, например, при -40°F. Некоторые системы могут иметь два или несколько высоких уровней, или любую комбинацию низких и высоких уровней. CES может иметь одну ступень, две ступени или любое число ступеней с любой конфигурацией.

CES можно рассматривать как подсистему в полной системе охлаждения, причем она содержит теплообменник, который действует как конденсатор во время цикла охлаждения (и при необходимости может действовать как испаритель во время цикла размораживания), приемник управляемого давления (CPR), который действует как резервуар жидкого хладагента, испаритель, который поглощает теплоту из процесса (и при необходимости может действовать как конденсатор во время цикла размораживания), с соответствующей схемой расположения клапанов. Так как CES может содержать конденсатор, резервуар жидкого хладагента и испаритель в одном узле, то размеры компонентов могут быть выбраны так, чтобы соответствовать тепловой нагрузке. Более того, система охлаждения, в которой использованы одна или несколько CES, может быть охарактеризована как "децентрализованная" система охлаждения, по причине отсутствия централизованного конденсатора и централизованного приемника для хранения сконденсированного жидкого хладагента, который может быть подан в испарители. В результате, перемещение жидкого хладагента через систему охлаждения может быть значительно снижено. За счет значительного снижения количества жидкого хладагента, который перемещают через систему охлаждения, полное количество жидкого хладагента в системе охлаждения может быть значительно снижено. В качестве примера можно указать, что по сравнению с известной ранее системой охлаждения, такой как показанная на фиг. 1, количество хладагента может быть уменьшено ориентировочно на 85% или больше, за счет использования системы охлаждения в соответствии с настоящим изобретением, которая содержит централизованную компрессорную установку и децентрализованные CESs, при поддержании той же самой холодопроизводительности.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 2, на которой показана система 100 охлаждения, в которой используют множество конденсаторных испарительных систем (CES) в соответствии с настоящим изобретением. Система 100 охлаждения содержит централизованную компрессорную установку 102 и множество конденсаторных испарительных систем 104.

Показана многоступенчатая система 100 охлаждения, в которой использованы две конденсаторные испарительные системы 106 и 108. Однако следует иметь в виду, что по желанию могут быть использованы дополнительные конденсаторные испарительные системы. Конденсаторная испарительная система 106 может быть названа как конденсаторная испарительная система низкого уровня, а конденсаторная испарительная система 108 может быть названа как конденсаторная испарительная система высокого уровня. Вообще говоря, CES 106 низкого уровня и CES 108 высокого уровня представлены для того, чтобы показать, как многоступенчатая система 100 охлаждения может работать при различных требованиях к отводу теплоты или к охлаждению. Например, CES 106 низкого уровня может создавать более низкую температуру, чем CES 108 высокого уровня. Например, CES 106 низкого уровня может быть использована для ударного замораживания при температуре около -40°F. CES 108 высокого уровня, например, может создавать область охлаждения до температуры существенно выше чем -40°F, например, ориентировочно от ±10°F до 30°F. Однако следует иметь в виду, что эти значения приведены просто для пояснения. Легко можно понять, что режимы охлаждения для любой промышленной установки могут быть выбраны и обеспечены при помощи многоступенчатой системы охлаждения в соответствии с настоящим изобретением.

В многоступенчатой системе 100 охлаждения, централизованная компрессорная установка 102 содержит компрессорную установку 110 первой ступени и компрессорную установку 112 второй ступени. Компрессорная установка 110 первой ступени может быть названа как компрессор первого или низкого уровня, а компрессорная установка 112 второй ступени может быть названа как компрессор второго или высокого уровня. Между компрессорной установкой 110 первой ступени и компрессорной установкой 112 второй ступени предусмотрен промежуточный охладитель 114. Вообще говоря, газообразный хладагент подают через впускную линию 109 компрессора первой ступени в компрессорную установку 110 первой ступени, где его сжимают до промежуточного давления, а газообразный хладагент под промежуточным давлением подают через линию 116 подачи газообразного хладагента промежуточного давления в промежуточный охладитель 114. Промежуточный охладитель 114 позволяет охлаждать газообразный хладагент промежуточного давления, а также позволяет отделять любой жидкий хладагент от газообразного хладагента. Хладагент промежуточного давления затем подают в компрессорную установку 112 второй ступени через впускную линию 111 компрессора второй ступени, где этот хладагент сжимают до давления конденсации. В качестве примера укажем, что в случае хладагента в виде аммиака, газообразный хладагент может поступать в компрессорную установку 110 первой ступени под давлением около 0 psi, и может быть сжат до давления около 30 psi. Газообразный хладагент под давлением около 30 psi затем может быть сжат до давления около 150 psi в компрессорной установке 112 второй ступени.

При обычной работе, газообразный хладагент, сжатый при помощи централизованной компрессорной установки 102, протекает через линию 118 горячего газа во множество конденсаторных испарительных систем 104. Газообразный хладагент из компрессорной установки 102, который втекает в линию 118 горячего газа, может быть назван как источник сжатого газообразного хладагента, который используют для питания одной или нескольких конденсаторных испарительных систем 104. Как это показано на фиг. 2, источник сжатого газообразного хладагента обеспечивает питание обеих CES 106 и CES 108. Источник сжатого газообразного хладагента может быть использован для питания не двух, а большего числа конденсаторных испарительных систем. В случае промышленной системы охлаждения на аммиаке, единственный источник сжатого газообразного хладагента может быть использован для питания любого числа конденсаторных испарительных систем, например, по меньшей мере одной, по меньшей мере двух, по меньшей мере трех, по меньшей мере четырех, и т.д., конденсаторных испарительных систем.

Газообразный хладагент из CES 106 низкого уровня рекуперируют через линию 120 всасывания низкого уровня (LSS) и направляют в аккумулятор 122. Газообразный хладагент из CES 108 высокого уровня рекуперируют через линию 124 всасывания высокого уровня (HSS) и направляют в аккумулятор 126. Как уже было указано здесь выше, промежуточный охладитель 114 может быть охарактеризован как аккумулятор 126. Аккумуляторы 122 и 126 могут быть выполнены с возможностью приема газообразного хладагента и разделения газообразного хладагента и жидкого хладагента, так что главным образом только газообразный хладагент направляют в компрессорную установку 110 первой ступени и в компрессорную установку 112 второй ступени.

Газообразный хладагент возвращается в аккумуляторы 122 и 126 через линию 120 всасывания низкого уровня и линию 124 всасывания высокого уровня, соответственно. Желательно обеспечивать возврат газообразного хладагента при температуре, которая не является слишком высокой или слишком низкой. Если возвратный хладагент является слишком горячим, то дополнительная теплота (то есть перегрев) может нежелательно повышать температуру в компрессорных установках 110 и 112. Если возвратный хладагент является слишком холодным, то в аккумуляторах 122 и 126 может накапливаться слишком много жидкого хладагента. Различные технологии могут быть использованы для регулирования температуры возвратного газообразного хладагента. В одной из таких технологий, показанной на фиг. 2, используют систему 160 автоматической регулировки. В системе 160 автоматической регулировки вводят жидкий хладагент в возвратный газообразный хладагент через линию 162 жидкого хладагента. Жидкий хладагент, который вводят в возвратный газообразный хладагент в линии 120 всасывания низкого уровня или в линии 124 всасывания высокого уровня, позволяет понизить температуру возвратного газообразного хладагента. Клапан 164 может быть использован для управления потоком жидкого хладагента через линию 162 жидкого хладагента, причем он может работать по сигналу 166 из аккумуляторов 122 и 126. Газообразный хладагент может втекать из линии 118 горячего газа в линию 168 автоматической регулировки газообразного хладагента, в которой потоком управляют при помощи клапана 169. Теплообменник 170 конденсирует газообразный хладагент, так что полученный жидкий хладагент втекает через линию 172 жидкого хладагента в приемник 174 управляемого давления. Линия 176 приемника управляемого давления обеспечивает связь между линией 120 всасывания низкого уровня или линией 124 всасывания высокого уровня и приемником 174 управляемого давления, для того, чтобы усиливать поток жидкого хладагента через линию 162 жидкого хладагента.

Аккумуляторы 122 и 126 могут быть сконструированы так, что они позволяют производить накопление в них жидкого хладагента. Вообще говоря, хладагент, возвращаемый по линии 120 всасывания низкого уровня и линии 124 всасывания высокого уровня, является газообразным. Некоторая часть газообразного хладагента может конденсироваться и накапливаться в аккумуляторах 122 и 126. Аккумуляторы могут быть сконструированы так, что они позволяют производить испарение жидкого хладагента. Кроме того, аккумуляторы могут быть сконструированы так, что жидкий хладагент может быть рекуперирован из них. При некоторых обстоятельствах, аккумуляторы могут быть использованы для хранения жидкого хладагента.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 3, на которой конденсаторная испарительная система 106 показана более подробно. Конденсаторная испарительная система 106 содержит конденсатор 200, приемник 202 управляемого давления и испаритель 204. Вообще говоря, конденсатор 200, приемник 202 управляемого давления и испаритель 204 могут быть выполнены так, что при совместной работе они обеспечивают желательную холодопроизводительность испарителя 204. Вообще говоря, испаритель 204 типично рассчитывают на количество теплоты, которое необходимо абсорбировать из процесса. Таким образом, испаритель 204 типично рассчитывают на основании степени охлаждения, которую необходимо создать в данной установке. Конденсатор 200 может быть рассчитан на конденсацию газообразного хладагента ориентировочно с таким же расходом, с которым испаритель 204 испаряет хладагент во время размораживания, для того, чтобы создать сбалансированный поток внутри CES. Под созданием сбалансированного потока понимают то, что теплота, отводимая из хладагента при помощи конденсатора 200, ориентировочно равна теплоте, поглощаемой хладагентом в испарителе 204. Следует иметь в виду, что сбалансированный поток можно считать потоком в течение промежутка времени, который позволяет испарителю достичь желательного уровня производительности. Другими словами, пока испаритель 204 работает желательным образом, CES можно считать сбалансированной. Это отличается от случая централизованного конденсаторного хозяйства, которое обслуживает несколько испарителей. В случае централизованного конденсаторного хозяйства, которое обслуживает несколько испарителей, конденсаторное хозяйство нельзя считать сбалансированным относительно любого одного специфического испарителя. Вместо этого, конденсаторное хозяйство считают сбалансированным относительно всех испарителей. В отличие от этого, в CES, конденсатор 200 может быть специально предназначен для испарителя 204, так что конденсатор 200 можно назвать предназначенным для испарителя конденсатором. Внутри CES, конденсатор 200 может быть выполнен как единственный блок или как множество блоков, включенных последовательно или параллельно. Аналогично, испаритель 204 может быть выполнен как единственный блок или как множество блоков, включенных последовательно или параллельно.

Могут возникать ситуации, в которых CES должна позволять испарять жидкий хладагент в конденсаторе 200. Одной из причин для этого является использование размораживания при помощи горячего газа в CES. В результате, конденсатор 200 может быть выполнен так, что он испаряет хладагент ориентировочно с такой же скоростью, с которой испаритель 204 производит конденсацию хладагента во время размораживания при помощи горячего газа, чтобы создать сбалансированный поток. В результате, конденсатор 200 может быть "больше" (может иметь большую производительность), чем это требуется для конденсации газообразного хладагента в течение холодильного цикла.

В случае стандартной промышленной системы охлаждения, в которой использовано централизованное "конденсаторное хозяйство" и множество испарителей, которые получают жидкий хладагент из центрального приемника высокого давления, конденсаторное хозяйство не сбалансировано относительно любого одного из испарителей. Вместо этого, конденсаторное хозяйство обычно сбалансировано относительно полной теплоемкости всех испарителей. В отличие от этого, в случае CES, конденсатор и испаритель могут быть сбалансированы друг относительно друга.

Конденсаторную испарительную систему 106 можно считать подсистемой полной системы охлаждения. Как подсистема, конденсаторная испарительная система обычно может работать независимо от других конденсаторных испарительных систем, которые также могут присутствовать в системе охлаждения. Альтернативно, конденсаторная испарительная система 106 может работать совместно с одной или несколькими другими конденсаторными испарительными системами в системе охлаждения. Например, могут быть предусмотрены две или несколько CESs, которые работают совместно в специфической системе охлаждения.

Конденсаторная испарительная система 106 может работать как в холодильном цикле, так и в цикле размораживания. Конденсатором 200 может быть теплообменник 201, который работает как конденсатор 200 в холодильном цикле и как испаритель 200' в цикле размораживания горячим газом. Аналогично, испарителем 204 может быть теплообменник 205, который работает как испаритель 204 в холодильном цикле и как конденсатор 204' в цикле размораживания горячим газом. Таким образом, специалисты в данной области легко поймут, что теплообменник 201 может быть назван конденсатором 200, когда он работает в холодильном цикле, и испарителем 200', когда он работает в цикле размораживания горячим газом. Аналогично, теплообменник 205 может быть назван испарителем 204, когда он работает в холодильном цикле, и конденсатором 204', когда он работает в цикле размораживания горячим газом. Циклом размораживания горячим газом называют процесс, в котором газ из компрессора вводят в испаритель для того, чтобы нагревать испаритель для плавления любого накопленного инея или льда. В результате, горячий газ теряет теплоту и конденсируется. CES можно назвать системой с двумя режимами, когда она может работать как в режиме охлаждения, так и в режиме размораживания при помощи горячего газа. Система с двумя режимами является предпочтительной для использования в системе конденсации, потому что среда конденсации может быть охлаждена во время цикла размораживания при помощи горячего газа, что приводит к экономии энергии и повышает общий КПД. Частота цикла размораживания при помощи горячего газа может варьироваться от одного цикла размораживания в день до одного цикла размораживания в час, причем экономия за счет использования этой теплоты может быть значительной. Этот тип использования теплоты невозможен в традиц