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水冷冷卻器的凝固點(diǎn)保護(hù)的制作方法

文檔序號(hào):4362921閱讀:545來源:國知局
專利名稱:水冷冷卻器的凝固點(diǎn)保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及在HVAC系統(tǒng)內(nèi)用于防止水冷冷卻器中冷卻水結(jié)冰的方法。本發(fā)明也涉及防止水冷冷卻器中冷卻水結(jié)冰的一個(gè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)
通常需要在水的凝固點(diǎn)的幾度范圍內(nèi)的溫度上運(yùn)行水冷冷卻器。眾所周知,冷卻器內(nèi)的水在熱交換器中被冷卻,其中水由從蒸發(fā)器中的水吸收熱量的致冷劑所冷卻。在現(xiàn)有的水冷卻器中,控制系統(tǒng)通常設(shè)置為一旦蒸發(fā)器溫度降低到某一結(jié)冰以下的溫度時(shí)關(guān)閉水冷冷卻器。既使在這個(gè)溫度下降只是暫時(shí)的并不會(huì)引起水冷冷卻器中的水結(jié)冰時(shí)關(guān)閉也可以發(fā)生。這些瞬間的溫度下降通常是由于變化的負(fù)載、起動(dòng)或其它任何原因所導(dǎo)致的系統(tǒng)干擾產(chǎn)生的。這些關(guān)閉通常是不必要的,因?yàn)樵诠軆?nèi)的水不會(huì)立即結(jié)冰。

發(fā)明內(nèi)容
最好有一個(gè)系統(tǒng),在這個(gè)干擾的有限時(shí)間內(nèi),如果不必關(guān)閉HVAC系統(tǒng),將使冷卻器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣的系統(tǒng)或方法將防止與頻繁的關(guān)閉相關(guān)的高成本。
此外,本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供防止HVAC系統(tǒng)中水冷冷卻器結(jié)冰而不必關(guān)閉HVAC系統(tǒng)的一種改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明另外的目的和優(yōu)點(diǎn)將部分地在下列說明中陳述,而部分將由說明變得清楚或可以由發(fā)明的實(shí)施所了解。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將借助于在從屬權(quán)利要求中特別指出的元件和組件來實(shí)現(xiàn)和獲得。
如本文概括地表述的,要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和根據(jù)本發(fā)明的目的,本發(fā)明包括關(guān)閉水冷冷卻器以防止冷卻水過度結(jié)冰并危害冷卻器的一種方法。該方法包括如下步驟定期地探測水冷卻器中致冷劑的溫度;在預(yù)定的時(shí)間間隔定期地計(jì)量探測溫度低于預(yù)定結(jié)冰溫度的時(shí)間;在預(yù)定的時(shí)間間隔定期地比較計(jì)量的時(shí)間與蒸發(fā)器在低于預(yù)定結(jié)冰溫度的探測溫度上可以運(yùn)行而不會(huì)損壞冷卻器的一個(gè)最大確定時(shí)間;并且如果在所述的某一預(yù)定的時(shí)間間隔上計(jì)量的時(shí)間超過了最大確定時(shí)間時(shí),關(guān)閉水冷卻器。
在另一方面,該方法包括的步驟是定期地比較探測溫度與預(yù)定的最低關(guān)閉溫度并且如果探測的溫度降到預(yù)定的最低關(guān)閉溫度以下時(shí)關(guān)閉水冷卻器。
在另一方面,計(jì)量冷卻器中致冷劑的溫度低于預(yù)定結(jié)冰溫度的時(shí)間量的步驟包括如下步驟在每個(gè)預(yù)選的時(shí)間間隔中探測的溫度降低到預(yù)定的結(jié)冰溫度以下時(shí)使計(jì)數(shù)增加預(yù)選的增加值并在每個(gè)預(yù)選的時(shí)間間隔內(nèi)探測的溫度等于或大于預(yù)定的結(jié)冰溫度時(shí)使計(jì)數(shù)減少預(yù)選的增加值。
還有在又一方面,該方法可以進(jìn)一步包括如果探測的溫度低于預(yù)定的最低關(guān)閉溫度時(shí)關(guān)閉冷卻器的步驟,既使計(jì)數(shù)值不比確定的最大時(shí)間大。該方法也可以包括在每個(gè)預(yù)選時(shí)間間隔中計(jì)算冷卻器可以在低于預(yù)定結(jié)冰溫度的探測溫度上運(yùn)行的最大確定時(shí)間的步驟。用于計(jì)算和比較步驟的預(yù)定時(shí)間間隔是相同的時(shí)間間隔。
在另一方面,關(guān)閉冷卻器的步驟只能發(fā)生在探測的溫度低于預(yù)定的結(jié)冰溫度時(shí)。
在另一方面,定期地探測冷卻器中致冷劑溫度的步驟由一直接的溫度探測裝置執(zhí)行。換言之,定期地探測冷卻器中致冷劑溫度的步驟由一個(gè)壓力傳感器執(zhí)行。
本發(fā)明也包括用于關(guān)閉水冷冷卻器以防止冷卻水過度結(jié)冰并危害冷卻器的一個(gè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于定期地檢測冷卻器中致冷劑溫度的探測器;用于儲(chǔ)存冷卻器被允許在低于預(yù)定結(jié)冰溫度的一個(gè)探測溫度上運(yùn)行而不會(huì)損壞冷卻器的最大時(shí)間的裝置;以及在預(yù)定的時(shí)間間隔上定期地計(jì)量探測溫度低于預(yù)定結(jié)冰溫度的時(shí)間,比較該時(shí)間與最大確定時(shí)間,并且如果計(jì)量的時(shí)間大于最大確定時(shí)間時(shí)關(guān)閉冷卻器的一個(gè)控制器。
要明白,前述的一般說明和下列的詳細(xì)說明都只是示范性和說明性的,并不像權(quán)利要求限制本發(fā)明。插在并構(gòu)成這個(gè)說明書一部分的附示說明了本發(fā)明的實(shí)施例并與說明一起用于闡明本發(fā)明的原理。


圖1是用于計(jì)算完成管中液體凝固的無限小的時(shí)間的曲線。
圖2是在各種致冷劑飽和溫度上表示在蒸發(fā)器管中滯積水凝固的時(shí)間曲線。
圖3A和3B是表示新的結(jié)冰保護(hù)程序的流程圖。
圖4是符合本發(fā)明的致冷系統(tǒng)和控制板的圖面。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)說明本發(fā)明的最佳實(shí)施例,其實(shí)例在附圖中說明。只要可能,涉及相同或類似部分在圖中將完全使用相同的參照數(shù)字。
本發(fā)明針對在冷卻器內(nèi)用于防止水冷卻器由于水的過度結(jié)冰所導(dǎo)致的危害的方法和系統(tǒng)。借助于圖4的例子說明應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)常用的系統(tǒng)。如所表示的,水冷卻器被插入包括一個(gè)離心式壓縮機(jī)110、一個(gè)冷凝器112、一個(gè)水冷卻器(蒸發(fā)器)126和一個(gè)系統(tǒng)的控制板140的一個(gè)HVAC致冷系統(tǒng)100中。離心式壓縮機(jī)110壓縮致冷劑蒸氣并將它經(jīng)由管線114提供到冷凝器112。冷凝器包括連接至冷卻塔122的一個(gè)熱交換螺旋管116。來自冷凝器112冷凝的液態(tài)致冷劑經(jīng)由管線124流到蒸發(fā)器126。蒸發(fā)器126包括比如一個(gè)熱交換螺旋管128,它具有連接至冷卻負(fù)載130的供給管線128S和返回管線128R。水經(jīng)由返回管線128R流入蒸發(fā)器并經(jīng)由供給管線128S排出蒸發(fā)器。蒸發(fā)器冷卻管中水的溫度。熱交換器螺旋管128可以包括一組管束。在蒸發(fā)器126中的蒸氣致冷劑隨后經(jīng)由吸氣管線132返回到壓縮機(jī)110以完成循環(huán)。
該系統(tǒng)包括用于探測在水致冷器內(nèi)的溫度和壓力的探測器160。該探測器最好在蒸發(fā)器殼內(nèi)管束之間的位置。該探測器通常位于致冷劑流中。來自探測器的信號(hào)162被施加到包括模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器148、微處理器150、非易失存儲(chǔ)器144和接口模塊146的控制板140。控制板的操作將在下文更詳細(xì)地討論。常用的液體冷卻器系統(tǒng)包括很多圖4中未表示的其它特點(diǎn)。這些特點(diǎn)已被適當(dāng)省略以簡化圖面便于說明。
水冷卻器通常被規(guī)定在水的華氏凝固點(diǎn)(32°F)幾度范圍內(nèi)運(yùn)行。由起動(dòng)、變化負(fù)載等引起的在冷卻器運(yùn)行狀態(tài)的暫態(tài)可能導(dǎo)致蒸發(fā)器致冷劑飽和溫度暫時(shí)下降低于這個(gè)值。如果在這種狀態(tài)保持足夠長的一段時(shí)間,就可能在蒸發(fā)器冷卻水管內(nèi)側(cè)形成冰。在極個(gè)別的情況下,管內(nèi)的水能結(jié)冰爆裂水管并引起對單元的危害。
本發(fā)明的目的是要提供凝固點(diǎn)保護(hù)方法和系統(tǒng),它能允許冷卻器中致冷劑的溫度降到水的凝固點(diǎn)以下有限的一段時(shí)間而不會(huì)立即關(guān)閉。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)將在計(jì)算出的時(shí)間量之后關(guān)閉水冷卻器,但要防止不必要的關(guān)閉。在另一方面,本方法將有效地防止水管結(jié)冰。要做到這點(diǎn),方法演變成確定冷卻器能在水的凝固點(diǎn)以下運(yùn)行的安全時(shí)間極限。因?yàn)樗Y(jié)冰需要的時(shí)間取決于蒸發(fā)器溫度在凝固點(diǎn)之下多久,這個(gè)時(shí)間極限必須針對不同的冷卻器溫度被調(diào)節(jié)。如下文所闡述的,最佳方法是利用一個(gè)數(shù)學(xué)算法針對在冷卻器中探測的致冷劑溫度確定合適的安全時(shí)段。根據(jù)本發(fā)明,可以用不同的算法確定這個(gè)時(shí)間,如可用給定系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測試。例如,可以通過使特定的水冷卻器承受不同的結(jié)冰溫度和在每種溫度下確定使水達(dá)到預(yù)定結(jié)冰狀態(tài)的時(shí)間,來獲得給定溫度的安全時(shí)段。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)測試,一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)表格可以被確定并放在下文所述的那種類型電腦系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。然而,最好是根據(jù)適當(dāng)?shù)哪芊治龃_定致冷劑給定探測溫度的最大安全時(shí)間的假設(shè)使用一個(gè)算法。
要改進(jìn)這個(gè)算法,借助于例子,一個(gè)數(shù)學(xué)瞬間傳導(dǎo)分析在表示的蒸發(fā)管上完成。為了減少采用這種方法的結(jié)冰危害,一個(gè)最佳算法根據(jù)冷卻器結(jié)冰的最壞情況被改進(jìn)。在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生水冷卻器結(jié)冰的最壞情況是蒸發(fā)器管由通行導(dǎo)流墊或某些其它阻礙物部分或完全堵塞的不大可能的情況。在這種情況下,水不能進(jìn)入或排出水管而是相反截留在管中,這時(shí)周圍的致冷劑蒸氣在凝固點(diǎn)以下。因?yàn)樗荒軐α鞯貍鬟f熱(忽略次要性質(zhì)的對流作用),熱傳遞的主要方式變成了在徑向的傳導(dǎo)。
銅管的傳導(dǎo)率和給定管的長度與直徑比是已知的,傅里葉徑向傳導(dǎo)方程式簡化為可數(shù)學(xué)解決的形式。1943年由London和Seban解決了在浸入低于液體凝固點(diǎn)以下溫度的介質(zhì)中的長圓形管內(nèi)液體結(jié)冰的數(shù)字表示熱傳遞問題。對于無限小的時(shí)間參數(shù)的該等式在下列條件下被用于本申請1.冰的物理性質(zhì),密度,傳導(dǎo)率和熔解潛熱是不變的。
2.液體在初始的凝固溫度(32°F)。
3.管外側(cè)的熱傳遞系數(shù)在過程中間是不變的。
4.在管外側(cè)致冷劑蒸發(fā)的飽和溫度是不變的。
圖1表示在無限小的時(shí)間內(nèi)完成液體凝固的方案。在這種情況下,無限小的時(shí)間θ*在合適的系統(tǒng)參數(shù)horo/k值下對應(yīng)于橫坐標(biāo)截矩r+=r/ro=0。這對應(yīng)于管完全凝固的無限小的時(shí)間(其中r=0)。
等式1θ*=(Tfr-T∞)kθ/Lfρro2其中Lf=冰的熔解潛熱ρ=固態(tài)密度Tfr=凝固點(diǎn)溫度T∞=測量的蒸發(fā)器飽和溫度k=冰的熱傳導(dǎo)率θ=管完全凝固的時(shí)間ro=管內(nèi)圓半徑ho=外表面熱傳遞系數(shù)管完全凝固的無限小的時(shí)間θ*由圖1可以找出。這個(gè)值隨后被輸入等式1,以便求出管完全凝固的時(shí)間θ。
在特殊情況下系統(tǒng)參數(shù)被用于上述方案時(shí),如圖2所示,在各種飽和溫度下獲得在標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器管內(nèi)水完全凝固的下列時(shí)間曲線。這個(gè)表格依照在標(biāo)準(zhǔn)條件下對蒸發(fā)器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),并且只是示范性的。圖2中的數(shù)據(jù)表格不限制本發(fā)明。圖2對應(yīng)于美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)ASME會(huì)刊1943年65卷London,A.L.和Seban,R.A.的“冰形成速度”。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例,確定的最大時(shí)間極限由一個(gè)合適的安全系數(shù)加權(quán),并隨后插入本發(fā)明方法和系統(tǒng)的控制邏輯。
下面將敘述新的凝固點(diǎn)保護(hù)控制算法。在連續(xù)的基礎(chǔ)上,控制邏輯系統(tǒng)在預(yù)選的時(shí)間間隔上監(jiān)視蒸發(fā)器飽和溫度。在圖4中表示了致冷系統(tǒng)控制板140的例子。探測器160被用于測量蒸發(fā)器溫度或壓力。一個(gè)直接的溫度探測裝置,如一個(gè)熱敏電阻,可以被用于測量蒸發(fā)器溫度?;蛘?,一個(gè)壓力探測裝置,如一個(gè)壓力傳感器,可以被用于測量蒸發(fā)器壓力。其它類型的溫度和壓力傳感器也可以被利用。如果一個(gè)壓力傳感器被利用,則壓力探測器/傳感器160將產(chǎn)生與蒸發(fā)器壓力成正比的一個(gè)直流電壓信號(hào)162。通常這個(gè)信號(hào)162在0.5V和4.5V(DC)之間。如果利用熱敏電阻,熱敏電阻將提供一個(gè)與溫度成正比的電阻。這個(gè)經(jīng)由連通電壓源的電阻分壓器被轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)162。電壓信號(hào)162是給控制板140的一個(gè)輸入并由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器148轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這個(gè)表示蒸發(fā)器壓力/溫度的數(shù)字信號(hào)現(xiàn)在可以由微處理器150轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的蒸發(fā)器飽和溫度。這個(gè)值現(xiàn)在被輸入到在下列段落更詳細(xì)敘述的凝固點(diǎn)保護(hù)軟件程序??刂瓢逡舶ㄔ谀厅c(diǎn)保護(hù)程序發(fā)出適合關(guān)閉的信號(hào)時(shí)被用于關(guān)閉冷卻器的一個(gè)接口模塊146。冷卻器可以通過任何常用的方法,比如通過向馬達(dá)起動(dòng)器/馬達(dá)118發(fā)送信號(hào)關(guān)閉壓縮機(jī)110,來關(guān)閉。然而,本發(fā)明不必局限于這種關(guān)閉方法。
圖3說明本發(fā)明某一凝固點(diǎn)程序的實(shí)施例。程序的運(yùn)行如下。如果該單元在開始以前剛好被打開,凝結(jié)計(jì)數(shù)值在初始化期間將被設(shè)置為零。凝結(jié)_計(jì)數(shù)是保持蒸發(fā)器溫度處于凝固點(diǎn)之上或之下時(shí)的隨時(shí)間變化的計(jì)數(shù)器的值。在開始程序后,程序進(jìn)行到步驟1。如凝固點(diǎn)特性不是活躍的,程序進(jìn)行到步驟16(由圓圈C表示)。在步驟16中間,清除關(guān)閉。在清除關(guān)閉中,控制邏輯表明沒有關(guān)閉要根據(jù)這個(gè)控制特性發(fā)生。然后程序進(jìn)行到步驟17,在這里記錄關(guān)閉狀態(tài)。在這種情況下,將記錄沒有關(guān)閉。步驟17將被稱作記錄關(guān)閉狀態(tài)。在步驟17之后,程序?qū)⒔Y(jié)束(程序可以在執(zhí)行其它控制程序之后重新進(jìn)入這一點(diǎn))。如果在步驟1發(fā)現(xiàn)凝固點(diǎn)特性是活躍的,那么程序進(jìn)行到步驟2。在程序的這點(diǎn)上凝結(jié)_計(jì)數(shù)值要么等于零(如果程序剛好開始)要么等于在前面的程序結(jié)束以前凝結(jié)_計(jì)數(shù)的最后保留值。在步驟2中,現(xiàn)有的蒸發(fā)器飽和溫度被確定并且偏差補(bǔ)償被插入系統(tǒng)。這個(gè)補(bǔ)償值在改進(jìn)時(shí)可以被放進(jìn)軟件,或者在個(gè)別應(yīng)用中可以(通過鍵盤)手動(dòng)輸入。最好,偏差補(bǔ)償代表探測器偏差的最壞情況。例如,對于熱敏電阻它可以被編程為恒等于0.8°F而對于壓力傳感器則恒等于1.0°F。然后程序進(jìn)行到步驟3。
由于冷卻計(jì)數(shù)的計(jì)時(shí)可變,這里利用1秒的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔(然而,可以利用其它的時(shí)間間隔)。凝結(jié)_計(jì)數(shù)每秒被增加或減少一次,由此獲得相當(dāng)于1秒分辯率的計(jì)時(shí)器。在步驟3中,檢查在程序初始化時(shí)被設(shè)置為1秒的計(jì)時(shí)器。如果1秒已終了,則在步驟4重新設(shè)置計(jì)時(shí)器。如果1秒未終了,程序進(jìn)行到連在圖3A和圖3B之間由圓B所表示的步驟9。然而,如果已在步驟4重置計(jì)時(shí)器,程序進(jìn)行到步驟5。在步驟5,蒸發(fā)器溫度與凝固點(diǎn)溫度加偏差補(bǔ)償值相比。該凝固點(diǎn)溫度是在冷卻器中水的凝固點(diǎn)。如果探測的蒸發(fā)器溫度低于凝固點(diǎn)溫度加偏差補(bǔ)償值,則程序進(jìn)行到步驟7,其中凝結(jié)_計(jì)數(shù)值被增加1。該凝結(jié)_計(jì)數(shù)值現(xiàn)在將等于前面的凝結(jié)_計(jì)數(shù)值加1,并且程序進(jìn)行到步驟9。否則如果蒸發(fā)器溫度不低于凝固點(diǎn)溫度加偏差補(bǔ)償值,程序進(jìn)行到步驟6。如果在步驟6凝結(jié)_計(jì)數(shù)大于零,那么程序進(jìn)行到步驟8,其中凝結(jié)_計(jì)數(shù)值被減去1。該凝結(jié)_計(jì)數(shù)值現(xiàn)在將等于前面的凝結(jié)_計(jì)數(shù)減1,并且程序進(jìn)行到步驟9。在步驟6中,如果凝結(jié)_數(shù)值不大于零,凝結(jié)_計(jì)數(shù)值將不被減少,但將保持相等,并且程序?qū)⑦M(jìn)行到步驟9。
本發(fā)明的一方面,及由此在本文闡述說明的子程序要防止計(jì)數(shù)器在每次溫度升到凝固點(diǎn)以上時(shí)自動(dòng)重置為零。在步驟8中,如蒸發(fā)器溫度等于或大于凝固點(diǎn)加偏差補(bǔ)償值(假設(shè)凝結(jié)_計(jì)數(shù)大于零),(表示凝固點(diǎn)時(shí)間的)凝結(jié)_計(jì)數(shù)值減去1。每次溫度升高到溫度臨界值僅1秒的時(shí)間間隔時(shí),要進(jìn)行計(jì)數(shù)器重置是危險(xiǎn)的。每次溫度暫時(shí)的升到臨界值以上可能后面是大量的溫度在臨界值以下的時(shí)間。在溫度升到臨界值時(shí)不是完全重置,而是計(jì)數(shù)器將停止增加并相反向零方向減少一個(gè)計(jì)數(shù)。用這種方式,如果溫度的變化相反并且溫度要降在臨界值之下,則凝結(jié)計(jì)數(shù)值將表示,溫度在臨界值以下的時(shí)間量減去溫度大于或等于臨界值的時(shí)間量(增加的數(shù),如1秒)。未重置為零就是因?yàn)闇囟纫杨A(yù)先升到臨界值之上,在低于臨界值的溫度上冷卻器被允許保持比計(jì)數(shù)器已重置為零更短的時(shí)間。對于冷卻器可能在凝固點(diǎn)邊緣運(yùn)行的情況(即,在飽和溫度圍繞凝固點(diǎn)振蕩時(shí))這個(gè)邏輯尤其必要。
在步驟3中,如果一秒的時(shí)間間隙還未終了,計(jì)時(shí)器不被重置并且程序進(jìn)行到步驟9(由圓B表示的圖3A和3B之間的連接)。凝結(jié)_計(jì)數(shù)值僅在一秒的時(shí)間間隔被增加或減少,然而,程序在一秒的許多倍的時(shí)間內(nèi)完成。
如圖3A和3B所示,程序從如圓A和B所表示的部分進(jìn)行到步驟9。在步驟9,蒸發(fā)器溫度與凝固點(diǎn)溫度加偏差補(bǔ)償值相比較。如果蒸發(fā)器溫度不低于凝固點(diǎn)溫度加偏差補(bǔ)償值,則程序進(jìn)行到步驟11。如果程序進(jìn)行到步驟11,將沒有關(guān)閉產(chǎn)生。在步驟11,關(guān)閉將被清除并且程序進(jìn)行到關(guān)閉狀態(tài)被記錄的步驟17。在這種情況下,將記錄沒有關(guān)閉并將退出程序。
然而,如果在步驟9蒸發(fā)器溫度低于凝固點(diǎn)溫度加偏差補(bǔ)償值,則程序進(jìn)行到步驟10。在步驟10,水能保持在各個(gè)蒸發(fā)器溫度而不結(jié)冰的最大時(shí)間以最接近的探測溫度被計(jì)算。這對應(yīng)于在蒸發(fā)管中使水完全凝固,引起對冷卻器的危害的時(shí)間。如前面所討論的,這是以在管中的水流完全被堵塞的最壞情況為基礎(chǔ)。該最大時(shí)間可以用下列公式與其計(jì)算所需要的必要參數(shù)一起來計(jì)算,該公式是上述等式1的重申。對于下面所列的變量值取決于具體的熱交換器特性和出現(xiàn)的條件。下面的值只是示范性的。最終,(對于最大時(shí)間的)秒數(shù)根據(jù)飽和溫度低于凝固點(diǎn)多少來計(jì)算。等式如下最大時(shí)間(秒)=[θ*×LFxρf×[(ro/12)2/(((Tfr+Toffset)-Tshell)×Kice)]]×3600
其中Tfr=32.0°FToffset=0.8~1.0°FTshell=測量的蒸發(fā)器飽和溫度Lf=143.6kice=1.34ρf=57.3ho=3000ro=0.325R=ho×(ro/(12×kice))如果R大于10,則θ*=0.25一旦計(jì)算了蒸發(fā)器管結(jié)冰的最大時(shí)間,凝結(jié)_計(jì)數(shù)值在步驟12與最大時(shí)間值相比較。因?yàn)槟Y(jié)_計(jì)數(shù)值每秒增加(或減少)一次,凝結(jié)_計(jì)數(shù)值以秒表示飽和溫度低于結(jié)冰臨界值的時(shí)間(減去飽和溫度高于結(jié)冰臨界值的時(shí)間)。如果凝結(jié)_計(jì)數(shù)值大于最大時(shí)間值,則程序進(jìn)行到設(shè)置關(guān)閉的步驟13。在設(shè)置關(guān)閉之后,程序進(jìn)行到步驟14。在步驟12,凝結(jié)_計(jì)數(shù)值可以小于或等于最大時(shí)間值。這將產(chǎn)生于當(dāng)溫度已低于臨界值的時(shí)間量(減去高于臨界值的時(shí)間量)還未達(dá)到計(jì)算的要發(fā)生結(jié)冰的時(shí)間量時(shí)。程序?qū)⑦M(jìn)行到步驟14。
如果蒸發(fā)器溫度已降到預(yù)定的最低溫度以下時(shí),還可以關(guān)閉該單元。這個(gè)最低溫度表示在其上結(jié)冰將如此迅速使得既使很短的時(shí)間也將危及冷卻器運(yùn)行的一個(gè)溫度。在上述的例子中,該最低溫度被設(shè)置在25°F。在步驟14中,如果蒸發(fā)器溫度低于最低溫度,則在步驟15設(shè)置關(guān)閉。如果蒸發(fā)器溫度不低于最低溫度,將設(shè)置不關(guān)閉。然而,關(guān)閉可以作為步驟13的結(jié)果被設(shè)置。關(guān)閉或沒有關(guān)閉的狀態(tài)由此將在步驟17被記錄。如果在步驟13和15兩個(gè)步驟設(shè)置關(guān)閉,則系統(tǒng)可以被編程以便兩個(gè)關(guān)閉都在步驟17被記錄。換言之,如果對于步驟12和14答案是不,則將設(shè)置不關(guān)閉,并且步驟17將記錄沒有關(guān)閉。步驟17之后,將總是退出程序。此后程序可以立即重新開始。
在上述的方法和系統(tǒng)中,控制裝置可以指示關(guān)閉產(chǎn)生的原因。除了上文討論的那些凝固點(diǎn)保護(hù)的原因之外,關(guān)閉可以由其它原因產(chǎn)生。對于關(guān)閉原因的這個(gè)指示被稱作記錄關(guān)閉。
很明顯,對于那些熟練的技術(shù)人員,各種修改和變型可以在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中和這個(gè)凝固點(diǎn)保護(hù)方法及系統(tǒng)的構(gòu)架中被完成而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。本發(fā)明的其它實(shí)施例對于那些熟練的技術(shù)人員將從本文公開的說明書的設(shè)想和發(fā)明的實(shí)施中變得很清楚。說明書和舉例被認(rèn)為只是權(quán)利要求的示范。
權(quán)利要求
1.一種關(guān)閉水冷冷卻器防止冷卻水過度結(jié)冰并損害冷卻器的方法,包括下列步驟定期地探測冷卻器中致冷劑的溫度;以預(yù)定的時(shí)間間隔定期地計(jì)數(shù)致冷劑低于預(yù)定凝結(jié)溫度的時(shí)間量;以預(yù)定的時(shí)間間隔定期地比較計(jì)數(shù)時(shí)間與冷卻器可在低于預(yù)定凝結(jié)溫度的探測溫度運(yùn)行而不會(huì)危及冷卻器的一個(gè)確定的最大時(shí)間相比較;及在所述預(yù)定時(shí)間間隔中的某一個(gè)間隔上,如果計(jì)數(shù)時(shí)間超過了確定的最大時(shí)間,關(guān)閉冷卻器。
2.如權(quán)利要求1所述的方法還包括以下步驟定期地比較探測溫度與預(yù)定的最低關(guān)閉溫度;及如果探測溫度降到預(yù)定的最低關(guān)閉溫度之下時(shí),關(guān)閉冷卻器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其中計(jì)量冷卻器中致冷劑低于預(yù)定凝結(jié)溫度的時(shí)間量的步驟包括如下步驟在探測的溫度降到預(yù)定凝結(jié)溫度以下的每個(gè)預(yù)選時(shí)間間隔內(nèi)使計(jì)數(shù)增加預(yù)選的增加值而在探測的溫度等于或大于預(yù)定凝結(jié)溫度的每個(gè)預(yù)選時(shí)間間隔內(nèi)使計(jì)數(shù)減少預(yù)選的值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法,還包括以下步驟如果探測的溫度低于預(yù)定最低關(guān)閉溫度,既使計(jì)數(shù)值不大于確定的最大時(shí)間,也關(guān)閉冷卻器。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,還包括如下步驟在每個(gè)預(yù)選的時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)算冷卻器在低于預(yù)定凝結(jié)溫度的一個(gè)探測溫度上可以運(yùn)行的最大確定時(shí)間。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,其中冷卻器在低于預(yù)定凝結(jié)溫度的探測溫度上可以運(yùn)行而不會(huì)危害冷卻器的最大確定時(shí)間,根據(jù)冷卻器內(nèi)的水被堵塞而沒有流過冷卻器的假設(shè)被確定。
7.如權(quán)利要求3所述的方法,其中冷卻器在低于預(yù)定凝結(jié)溫度的探測溫度下可以運(yùn)行而不會(huì)損害冷卻器的最大確定時(shí)間,根據(jù)冷卻器的實(shí)驗(yàn)測試被確定。
8.如權(quán)利要求5所述的方法,其中冷卻器在低于預(yù)定凝結(jié)溫度的探測溫度下可以運(yùn)行而不會(huì)損壞冷卻器的最大確定時(shí)間是對應(yīng)于最接近探測溫度的時(shí)間。
9.如權(quán)利要求3所述的方法,其中每次探測溫度等于或大于預(yù)定凝結(jié)溫度時(shí)使計(jì)數(shù)減少預(yù)選的增加值的步驟只發(fā)生在計(jì)數(shù)值大于零時(shí)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法,其中用于計(jì)數(shù)和比較步驟的預(yù)定時(shí)間間隔是同樣的時(shí)間間隔。
11.如權(quán)利要求1所述的方法,其中關(guān)閉冷卻器的步驟只能發(fā)生在探測溫度低于預(yù)定凝結(jié)溫度時(shí)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法,其中預(yù)定的凝結(jié)溫度是冷卻器中水的凝固點(diǎn)與溫度補(bǔ)償值之和。
13.如權(quán)利要求6所述的方法,其中最大確定時(shí)間根據(jù)冷卻器的熱交換特性由一種分析算法的應(yīng)用所確定。
14.如權(quán)利要求1所述的方法,其中定期地探測冷卻器中致冷劑溫度的步驟由一個(gè)直接溫度探測裝置所完成。
15.如權(quán)利要求1所述的方法,其中定期地探測冷卻器中致冷劑溫度的步驟由一個(gè)壓力傳感器所完成。
16.一種關(guān)閉水冷冷卻器防止冷卻水過度結(jié)冰并危害冷卻器的系統(tǒng),包括一個(gè)定期檢測冷卻器中致冷劑溫度的探測器;用于存儲(chǔ)允許冷卻器在低于預(yù)定凝結(jié)溫度的探測溫度上工作而不會(huì)損壞冷卻器的最大時(shí)間的裝置;及以預(yù)定的時(shí)間間隔定期地計(jì)量探測溫度低于預(yù)定凝結(jié)溫度的時(shí)間量,比較該時(shí)間量與最大確定時(shí)間,并且如果計(jì)數(shù)時(shí)間大于最大確定時(shí)間時(shí)關(guān)閉冷卻器的一個(gè)控制器。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng),還包括在每個(gè)時(shí)間間隔中,用于確定允許冷卻器在該時(shí)間間隔內(nèi)探測的溫度上運(yùn)行而不會(huì)危害冷卻器的最大時(shí)間的一個(gè)確定裝置。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng),其中存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)多個(gè)與冷卻器不同溫度有關(guān)的最大時(shí)間。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng),其中存儲(chǔ)裝置是一個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng),其中所述的控制器包括軟件,它在探測溫度降到預(yù)定的凝結(jié)溫度以下的每個(gè)預(yù)選時(shí)間間隔內(nèi)使計(jì)數(shù)增加預(yù)定的增加值并在探測溫度等于或大于預(yù)定的凝結(jié)溫度的每個(gè)預(yù)選時(shí)間間隔內(nèi)使計(jì)數(shù)減少預(yù)選的增加值。
全文摘要
為水冷冷卻器提供一種凝固點(diǎn)保護(hù)方法和系統(tǒng)。該方法防止冷卻水結(jié)冰并危害冷卻器。該方法在關(guān)閉冷卻器(126)以前允許蒸發(fā)器溫度降到結(jié)冰溫度以下一段預(yù)定的時(shí)間。在水冷卻器(126)中致冷劑的溫度被定期地探測。定期地計(jì)量冷卻器(126)低于預(yù)定結(jié)冰溫度的時(shí)間量,并與冷卻器(126)在低于預(yù)定結(jié)冰溫度的探測溫度上可以運(yùn)行而不會(huì)損害冷卻器(126)的最大確定時(shí)間相比較。如果計(jì)量的時(shí)間超過了最大確定時(shí)間,該方法將關(guān)閉水冷卻器(126)。用于關(guān)閉水冷冷卻器(126)以防止冷卻水結(jié)冰的一個(gè)系統(tǒng)也被提供。
文檔編號(hào)B67D1/00GK1337000SQ00802769
公開日2002年2月20日 申請日期2000年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月15日
發(fā)明者格埋戈里·K·比佛森, 威廉·邁克奎德 申請人:約克國際有限公司
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