ES2336116T3 - Regulacion de presion supercritica de compresion de vapor. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de compresión de vapor transcrítico (18, 21) que comprende: un dispositivo de compresión (22) para comprimir un refrigerante a alta presión; un intercambiador de calor (24) que rechaza calor para enfriar dicho refrigerante; un intercambiador de calor (28) que acepta calor para evaporar dicho refrigerante; una máquina de expansión (27) para reducir dicho refrigerante a una presión baja y para recuperar energía, fluyendo dicho refrigerante a través de dicha máquina de expansión (27) a un caudal de máquina de expansión, en donde el ajuste de dicho caudal de máquina de expansión regula dicha alta presión en dicho sistema; y un dispositivo de recompresión (32) unido a dicha máquina de expansión (27) para recomprimir una porción de dicho refrigerante que sale de dicha máquina de expansión (27), en donde dicha porción de dicho refrigerante recomprimida por dicho dispositivo de recompresión (32) es inyectada en un componente de alta presión del sistema (18, 21), y caracterizado porque la porción de dicho refrigerante que sale de dicha máquina de expansión (27) y que es recomprimida por dicho dispositivo de recompresión (32) circunvala el intercambiador de calor (28) que acepta calor.
Description
Regulación de presión supercrítica de un sistema
de compresión de vapor.
La presente invención se refiere en general a un
sistema para regular el componente de alta presión de un sistema de
compresión de vapor transcrítico controlando el caudal a través de
una máquina de expansión o mecanismo ex-
pansor.
pansor.
Los refrigerantes que contienen cloro se han ido
eliminando progresivamente en la mayor parte del mundo debido al
potencial destructor del ozono. Se han usado hidrofluorocarbonos
(HFCs) como refrigerantes de reemplazo, pero estos refrigerantes
aún tienen un alto potencial de calentamiento global. Se han
propuesto como fluidos de reemplazo refrigerantes "naturales",
tales como dióxido de carbono y propano. Desafortunadamente, también
existen problemas con el uso de muchos de estos fluidos. El dióxido
de carbono tiene un punto crítico bajo, lo cual provoca que la
mayor parte de sistemas de acondicionamiento de aire que emplean
dióxido de carbono funcionen parcialmente por encima del punto
crítico, o que funcionen en estado transcrítico, en la mayoría de
condiciones. La presión de cualquier fluido subcrítico es una
función de temperatura en condiciones saturadas (cuando están
presentes tanto líquido como vapor). Sin embargo, cuando la
temperatura del fluido es más alta que la temperatura transcrítica
(supercrítica), la presión se convierte en una función de la
densidad del fluido.
Cuando un sistema de compresión de vapor se hace
funcionar en estado transcrítico, resulta ventajoso regular el
componente de alta presión del sistema. Regulando la alta presión
del sistema, puede controlarse y optimizarse la capacidad y/o
eficiencia del sistema.
En la técnica anterior, el componente de alta
presión de un sistema de compresión de vapor se ha regulado
ajustando una válvula situada en la salida del enfriador de gas,
permitiendo el control de la capacidad y eficiencia del sistema.
Asimismo, se han empleado intercambiadores de calor con tubería de
succión y depósitos de almacenamiento para aumentar la capacidad y
eficiencia del sistema. Alternativamente, en el documento US
6.321.564 (frente al cual se caracterizan las reivindicaciones 1 y
2), se describe un sistema de ciclo de refrigerante que tiene una
unidad de expansión y se convierte energía de expansión en energía
mecánica para un segundo compresor.
Según la presente invención, se proporciona un
sistema de compresión de vapor transcrítico según la reivindicación
1. En su realización preferida al menos, el sistema de compresión de
vapor transcrítico incluye un compresor, un enfriador de gas, una
máquina de expansión y un evaporador. Se hace circular el
refrigerante a través del ciclo de circuito cerrado.
Preferiblemente, se usa dióxido de carbono como refrigerante. Dado
que el dióxido de carbono tiene un punto crítico bajo, los sistemas
que usan dióxido de carbono como refrigerante requieren usualmente
que el sistema de compresor de vapor funcione en estado
transcrítico. Cuando se hace funcionar el sistema en estado
transcrítico, resulta ventajoso regular el componente de alta
presión del sistema de compresión de vapor para controlar y
optimizar la capacidad y/o eficiencia del sistema.
La máquina de expansión es un dispositivo de
recuperación de trabajo que extrae energía del proceso de expansión.
La máquina de expansión aumenta la eficiencia del sistema
proporcionando un proceso de expansión más isentrópico. El aumento
del caudal a través de la máquina de expansión provoca que más masa
abandone la parte de alta presión del sistema, disminuyendo la masa
de refrigerante instantánea en la parte de alta presión del sistema
y disminuyendo la alta presión en el sistema. La disminución del
caudal a través de la máquina de expansión provoca que menos masa
abandone la parte de alta presión del sistema, aumentando la masa de
refrigerante instantánea en la parte de alta presión del sistema,
aumentando la alta presión en el sistema.
En un ejemplo, después de la expansión, el flujo
de refrigerante entra en un depósito separador. La fase de vapor
del flujo expandido se vuelve a comprimir en un recompresor y se
inyecta en la parte de alta presión del sistema. Preferiblemente,
el refrigerante se inyecta en la entrada del enfriador de gas. El
recompresor está enlazado directamente con la máquina de expansión.
Mediante el caudal a través del recompresor, se controlan el caudal
a través de la máquina de expansión y, por tanto, el componente de
alta presión del sistema. Una primera válvula posicionada entre el
flujo expandido y el recompresor regula la cantidad de flujo
proporcionada al recompresor y el caudal a través del recompresor.
La alta presión del enfriador de gas se vigila mediante un control.
A medida que cambia la presión en el enfriador de gas, el control
ajusta la primera válvula para alcanzar la presión óptima del
sistema.
Si se cierra la primera válvula, disminuye la
cantidad de flujo proporcionada al recompresor, disminuyendo la
carga que el recompresor aplica sobre la máquina de expansión y
aumentando el caudal a través de la máquina de expansión, lo cual
provoca que disminuya la presión supercrítica en el sistema. Si se
abre la primera válvula, aumenta la cantidad de flujo proporcionada
al recompresor, aumentando la carga que el recompresor aplica sobre
la máquina de expansión, disminuyendo el caudal a través de la
máquina de expansión y aumentando la presión supercrítica del
sistema.
El sistema puede incluir además una segunda
válvula posicionada entre el flujo expandido y el evaporador para
funcionar como un ciclo economizado. La segunda válvula controla el
supercalor en la succión del compresor para variar el caudal de
masa a través del evaporador. El flujo de vapor frío circunvala el
evaporador a través de una tubería de desviación de vapor para
enfriar la succión del compresor.
En otro ejemplo, el refrigerante de la succión
del compresor se recomprime en el compresor. Alternativamente, el
refrigerante del enfriador de gas intercambia calor con refrigerante
del recompresor en un intercambiador de calor. Este refrigerante
del intercambiador de calor se recomprimen posteriormente. Estos
ejemplos alternativos incluyen cada uno de ellos medios para
controlar el caudal a través de la máquina de expansión con el fin
de controlar y optimizar la capacidad y/o eficiencia del
sistema.
Según un aspecto amplio adicional de la presente
invención, se proporciona un método para regular una alta presión
de un sistema de compresión de vapor transcrítico según la
reivindicación 22.
Estas y otras características de la presente
invención se comprenderán mejor a partir de la siguiente memoria y
dibujos.
Las diversas características y ventajas de la
invención se harán evidentes para los versados en la técnica a
partir de la siguiente descripción detallada de la realización
actualmente preferida. Los dibujos que acompañan la descripción
detallada se pueden describir brevemente como sigue:
La figura 1 ilustra un diagrama esquemático de
un sistema de compresión de vapor de la técnica anterior;
La figura 2 ilustra un diagrama termodinámico de
un sistema de compresión de vapor transcrítico;
La figura 3a ilustra un diagrama esquemático de
un primer ejemplo del sistema de compresión de vapor transcrítico
que incluye un recompresor para regular el caudal de la máquina
expansora con el fin de controla el componente de alta presión del
sistema;
La figura 3b ilustra un diagrama esquemático de
un primer ejemplo del sistema de compresión de vapor transcrítico
que incluye un recompresor regulado por un motor para regular el
caudal de la máquina expansora con el fin de controlar el
componente de alta presión del sistema;
La figura 4a ilustra un diagrama esquemático de
un sistema de compresión de vapor transcrítico que no está de
acuerdo con la presente invención y que se muestra únicamente a modo
de ilustración, incluyendo un recompresor para regular el caudal de
la máquina expansora con el fin de controlar el componente de alta
presión del sistema; y
La figura 4b ilustra un diagrama esquemático de
un sistema de compresión de vapor transcrítico que no está de
acuerdo con la presente invención y que se muestra únicamente a modo
de ilustración, incluyendo un recompresor regulado por un motor
para regular el caudal de la máquina expansora con el fin de
controlar el componente de alta presión del sistema;
La figura 5a ilustra un diagrama esquemático de
otro ejemplo de un sistema de compresión de vapor transcrítico que
incluye un recompresor para regular el caudal de la máquina
expansora con el fin de controlar el componente de alta presión del
sistema; y
La figura 5b ilustra un diagrama esquemático de
otro ejemplo de un sistema de compresión de vapor transcrítico que
incluye un recompresor regulado por un motor para regular el caudal
de la máquina expansora con el fin de controlar el componente de
alta presión del sistema.
La figura 1 ilustra un sistema de compresión de
vapor 20 de la técnica anterior que incluye un compresor 22 que
tiene un motor 30, un intercambiador de calor que rechaza calor (un
enfriador de gas en ciclos transcríticos) 24, un válvula de
expansión 26 y un intercambiador de calor que acepta calor (un
evaporador) 28.
El refrigerante circula a través del ciclo de
circuito cerrado 20. Preferiblemente, se usa dióxido de carbono
como refrigerante. Aunque el se ilustra dióxido de carbono, pueden
usarse otros refrigerantes. Debido a que el dióxido de carbono
tiene un punto crítico bajo, los sistemas que emplean dióxido de
carbono como refrigerante requieren usualmente que el sistema de
compresión de vapor 20 funcione en estado transcrítico. Cuando se
hace que el sistema 20 funcione en estado transcrítico, resulta
ventajoso regular el componente de alta presión del sistema de
compresión de vapor 20. Regulando la presión alta del sistema 20 y
puede controlar y optimizarse la capacidad y/o eficiencia del
sistema 20.
El refrigerante sale del compresor 22 a alta
presión y entalpía, mostrado por el punto A en la figura 2. A
medida que el refrigerante fluye a través del enfriador de gas 24 a
alta presión, éste pierde calor y entalpía, saliendo del enfriador
de gas 24 con baja entalpía y alta presión, indicado como punto B. A
medida que el refrigerante atraviesa la válvula de expansión 26, la
presión cae isoentálpicamente, mostrado por el punto C. Después de
la expansión, el refrigerante atraviesa el evaporador 28 y sale a
una alta entalpía y una baja presión, representado por el punto D.
Después de que el refrigerante atraviese el compresor 22, éste está
de nuevo a una alta presión y entalpía, completando el ciclo.
La presión supercrítica del componente de alta
presión del sistema 20 es función de la temperatura y la densidad.
La densidad es función tanto de la masa como del volumen. El volumen
dentro del componente de lata presión del sistema 20 es típicamente
constante y la temperatura de la parte de alta presión del sistema
20 generalmente no es controlada para maximizar la eficiencia del
sistema 20. Por tanto, la presión supercrítica de un sistema
transcrítico 20 se controla controlando la masa de refrigerante
dentro del componente de alta presión del sistema 20. La masa en el
componente de alta presión del sistema 20 es función del caudal de
masa que sale del compresor 22 y del caudal de masa que entra en la
válvula de expansión 26. Por tanto, el control del caudal a través
de la válvula de expansión 26 controla directamente la presión
supercrítica del componente de alta presión del sistema
transcrítico 20.
La figura 3a ilustra esquemáticamente un primer
ejemplo del sistema 21 de la presente invención. El sistema 21
incluye una máquina de expansión 27. La máquina de expansión 27 es
un dispositivo de recuperación de trabajo que extrae energía del
proceso de expansión. La cantidad de energía disponible para
extracción en la máquina de expansión 27 es un producto del caudal
a través de la máquina de expansión 27, la diferencia de entalpía
entre expansión isoentálpica (entalpía constante) e isentrópica
(entropía constante) entre la presión de entrada y salida de la
máquina de expansión 27 y la eficiencia de expansión. El producto es
generalmente función de la diferencia de presión entre la alta
presión y la baja presión y el caudal de masa a través de la máquina
de expansión 27.
La máquina de expansión 27 aumenta la eficiencia
del sistema 21 proporcionando un proceso de expansión más
isentrópico (entropía constante), en oposición a un proceso de
expansión isoentálpico (entalpía constante) que se proporciona por
el uso de la válvula 26 u orificio de expansión de la técnica
anterior. Este proceso de expansión más isentrópico disminuye la
entalpía del refrigerante que entra en el evaporador 28, permitiendo
que se absorba más calor en el evaporador 28 y aumentando así la
capacidad de enfriamiento del sistema 21. La máquina de expansión
27 aumenta adicionalmente la eficiencia del sistema 21 capturando la
energía de expansión y usando esta energía para compensar los
requisitos normales de energía del sistema.
Regulando el caudal a través de la máquina de
expansión 27 puede controlarse la alta presión del sistema 21. El
aumento del caudal del refrigerante a través de la máquina de
expansión 27 provoca que más masa abandone la parte de alta presión
del sistema 21, disminuyendo la masa de refrigerante instantánea de
la parte de alta presión del sistema 21 y la alta presión del
sistema 21. La disminución del caudal a través de la máquina de
expansión 27 provoca que menos masa abandone la parte de alta
presión del sistema 21, aumentando la masa de refrigerante
instantánea de la parte de alta presión del sistema 21 y la alta
presión del sistema 21.
El caudal de refrigerante a través de la máquina
de expansión 27 es función de la velocidad de la máquina de
expansión 27, la diferencia de presión entre la parte de alta
presión y las partes de baja presión del sistema 21 y el
desplazamiento de la máquina de expansión 27 si ésta es una máquina
de expansión 27 del tipo de desplazamiento, tal como una máquina de
expansión de tipo pistón, giratoria, espiral o tornillo. Mediante
la regulación de cualquiera de las funciones anteriores puede
regularse la parte de alta presión del sistema 21. Por ejemplo, el
aumento de la velocidad de la máquina de expansión 27 permite que
más flujo de refrigerante atraviese la máquina de expansión 27,
disminuyendo la masa de refrigerante instantánea en la parte de alta
presión del sistema 21 y la presión de la parte de alta presión del
sistema 21. La disminución de la velocidad de la máquina de
expansión 27 permite que menos refrigerante atraviese la máquina de
expansión 27, aumentando la masa de refrigerante en la parte de
alta presión del sistema 21 y aumentando la presión en la parte de
alta presión del sistema 21. Una frecuencia operativa de la máquina
de expansión 27 también puede controlar el caudal de la máquina de
expansión 27.
En otro ejemplo, el aumento del desplazamiento
de la máquina de expansión 27 permite que más flujo de refrigerante
atraviese la máquina de expansión, disminuyendo la masa de
refrigerante instantánea en la parte de alta presión del sistema 21
y disminuyendo la presión de la parte de alta presión del sistema
21. La disminución del desplazamiento de la máquina de expansión 27
permite que menos refrigerante atraviese la máquina de expansión 27,
aumentando la masa de refrigerante instantánea en la parte de alta
presión del sistema 21 y aumentando la presión en la parte de alta
presión del sistema 21.
Después de la expansión en la máquina de
expansión 27, el flujo de refrigerante entra en un depósito
separador 30 que separa el refrigerante en vapor y líquido. El
refrigerante de vapor entra en un recompresor 32 que recomprime el
refrigerante de vapor. El refrigerante de vapor recomprimido se
inyecta a lo largo de una trayectoria 35 en cualquier componente de
mayor presión del sistema 21. El recompresor 32 está unido
directamente con la máquina de expansión 27 mediante una tubería
34. En un ejemplo, el flujo recomprimido se inyecta en la entrada
del enfriador de gas 24.
La energía recuperada por el proceso de
expansión se usa para recomprimir la fase de vapor y de flujo
expandido en el recompresor 32. La energía recuperada por la
máquina de expansión 27 también puede usarse para disminuir los
requisitos de energía del sistema 21, aumentando la eficiencia del
sistema 21. Los requisitos de potencia del recompresor 32 son
función de la cantidad del flujo de refrigerante a través del
recompresor 32, el desplazamiento del recompresor 32, el
diferencial de presión entre la entrada y la salida del recompresor
32 y la eficiencia del recompresor 32.
Controlando la cantidad de flujo de refrigerante
proporcionada al recompresor 32 puede controlarse el caudal de masa
de refrigerante a través de la máquina de expansión 27. El flujo de
refrigerante a través del recompresor 32 es función de la densidad
de refrigerante en la entrada del recompresor 32, el desplazamiento
del recompresor 32 y la velocidad del recompresor 32. Regulando
cualquiera de estas funciones pueden regularse el flujo de
refrigerante a través del recompresor 32, la carga sobre la máquina
de expansión 27, la velocidad de la máquina de expansión 27 y, por
tanto, el caudal a través de la máquina de expansión 27.
\newpage
Una primera válvula 36 que tiene un orificio y
está posicionada entre el flujo expandido y la entrada del
recompresor 32 es controlada para regular la cantidad de flujo
proporcionada al recompresor 32. La primera válvula 36 se controla
mediante un control 38 y se acciona aumentando o disminuyendo el
diámetro del orificio. El control 38 vigila la alta presión en el
enfriador de gas 24 y ajusta la actuación de la primera válvula 36
para lograr la presión óptima. El control 38 puede ser el control
principal del ciclo 21. Una vez que se ha determinado la presión
deseada, el control 38 ajusta la primera válvula 36 para regular la
alta presión. Los factores usados para determinar la presión óptima
están dentro de las habilidades de un experto en la materia.
Regulando la alta presión en el enfriador de gas 24 puede
modificarse la entalpía del refrigerante en la entrada del
evaporador 28, controlando la capacidad y/o eficiencia del sistema
21.
Si la presión en el enfriador de gas 24 está por
debajo de la presión óptima, la eficiencia del sistema 21 podría
aumentarse. El control 38 abre o aumenta el tamaño del orificio en
la primera válvula 36, aumentando la cantidad de flujo
proporcionada al recompresor 32 y la carga sobre la máquina de
expansión 27. La cantidad de flujo de refrigerante a través de la
máquina de expansión 27 disminuye, aumentando la masa instantánea
en la parte supercrítica del sistema 21 y la presión
supercrítica.
Si la presión en el enfriador de gas 24 está por
encima de la presión óptima, se usa una cantidad excesiva de
energía para comprimir el refrigerante. El control 38 cierra o
disminuye el tamaño del orificio en la primera válvula 36,
disminuyendo la cantidad de flujo proporcionada al recompresor 32 y
la carga sobre la máquina de expansión 27. La cantidad de flujo a
través de la máquina de expansión 27 aumenta, disminuyendo la masa
instantánea en la parte supercrítica del sistema 21 y la presión
supercrítica.
El sistema 21 también puede incluir una segunda
válvula 40 posicionada entre el flujo expandido y el evaporador 28
y puede operar como un ciclo economizado. La segunda válvula 40
controla el supercalor en la succión del compresor 22 y varía el
caudal de masa a través del evaporador 28. Cerrando la segunda
válvula 40, el flujo de vapor en el depósito separador 30
circunvala el evaporador 28 a través de una tubería 42 de derivación
de vapor hacia la succión del compresor 22.
Según se muestra en la figura 3b, la cantidad de
flujo de refrigerante a través del recompresor 32 puede regularse
empleando y regulando un motor 33 que proporciona potencia al
recompresor 32. La velocidad del motor 33 es controlada por el
control 38. El control 38 vigila la alta presión en el enfriador de
gas 24 y ajusta la velocidad del motor 33 para lograr la presión
óptima. Si el motor 33 se emplea para regular el caudal a través de
la máquina de expansión 27, no resulta necesaria la primera válvula
36.
Si el control 38 detecta que la presión en el
enfriador de gas 24 está por debajo de la presión óptima, el
control 38 disminuye la velocidad del motor 33, disminuyendo la
velocidad y el caudal a través del recompresor 32 y de la máquina
de expansión 27. Cuando se disminuye el caudal de la máquina de
expansión 27, aumenta la masa instantánea en la parte supercrítica
del sistema 21, aumentando la presión supercrítica en el sistema
21. Si el control detecta que la presión en el enfriador de gas 24
está por encima de la presión óptima, el control 38 aumenta la
velocidad del motor 33, aumentando la velocidad y el caudal a través
del recompresor 32 y de la máquina de expansión 27. Cuando se
aumenta el caudal de la máquina de expansión 27, disminuye la masa
instantánea en la parte supercrítica del sistema 21, disminuyendo la
presión supercrítica del sistema 21.
La figura 4a ilustra esquemáticamente un sistema
19 que no está de acuerdo con la presente invención y que se
muestra únicamente a modo de ejemplo. El sistema 19 incluye un
segundo dispositivo de compresión 39 en paralelo con el dispositivo
de compresión principal 22. El flujo de refrigerante hacia el
segundo dispositivo de compresión 39 es arrastrado a lo largo de
una trayectoria 37 desde la succión del compresor 22 antes o
después de un acumulador 29 de succión. El caudal de la máquina de
expansión 27 y, por tanto, la presión en la porción supercrítica
del sistema 19 pueden regularse ajustando el flujo hacia el segundo
dispositivo de compresión 39. El flujo hacia el segundo dispositivo
de compresión 39 se regula haciendo funcionar la válvula reguladora
36 que controla la velocidad de la máquina de expansión 27.
Alternativamente, según se muestra en la figura
4b, el flujo del segundo dispositivo de compresión 39 se regula
controlando la velocidad del motor 33, según se describió para el
sistema 21. Si el sistema 19 incluye un motor 33, no es necesaria
la válvula reguladora 36. El sistema 19 también puede incluir un
depósito o acumulador de almacenamiento 29 que contenga el exceso
de carga del sistema 19.
Un ejemplo adicional de la invención se ilustra
esquemáticamente como el sistema 18 en la figura 5a. En este
ejemplo, el flujo extraído de la descarga de la máquina de expansión
27 intercambia calor con el flujo proporcionado a la máquina de
expansión 27 en un intercambiador de calor 25, permitiendo que el
líquido del flujo sea vaporizado al tiempo que proporciona un
beneficio de enfriamiento al flujo que abandona el enfriador de gas
24. Posteriormente, el flujo se proporciona al recompresor 32. El
caudal de la máquina de expansión 27 y, por tanto, la presión en la
porción supercrítica del sistema 18 se regulan ajustando el flujo
hacia el compresor 32. El flujo hacia el recompresor 32 se regula
haciendo funcionar una válvula reguladora 36 que puede localizarse
antes o después del intercambiador de calor 25.
Alternativamente, según se muestra en la figura
5b, el flujo hacia el recompresor 32 se regula controlando la
velocidad de un motor 33, según se describe para el sistema 21. Si
el sistema 18 incluye un motor 33, la válvula reguladora 36 no
resulta necesaria. El sistema 18 también puede incluir un depósito o
acumulador de almacenamiento 29 que contenga el exceso de carga del
sistema 18.
Aunque se han descrito e ilustrado una serie de
ejemplos de la invención, se ha de comprender que el caudal de la
máquina de expansión 27 puede variarse según otros métodos. Los
versados en la técnica sabrían cómo ajustar el caudal a través de
la máquina de expansión 27.
La descripción anterior es sólo ejemplar de los
principios de la invención. Son posibles muchas modificaciones y
variaciones de la presente invención a la luz de las anteriores
enseñanzas. Sin embargo, las realizaciones preferidas de esta
invención se han descrito de modo que un experto ordinario en la
materia reconozca que ciertas modificaciones estarían dentro del
alcance de esta invención. Por tanto, han de entenderse que dentro
del alcance de las reivindicaciones adjuntas la invención puede
practicarse de otra manera distinta de la descrita específicamente.
Por esa razón, deberán estudiarse las siguientes reivindicaciones
para determinar el verdadero alcance y contenido de esta
invención.
Claims (24)
1. Un sistema de compresión de vapor
transcrítico (18, 21) que comprende:
- un dispositivo de compresión (22) para comprimir un refrigerante a alta presión;
- un intercambiador de calor (24) que rechaza calor para enfriar dicho refrigerante;
- un intercambiador de calor (28) que acepta calor para evaporar dicho refrigerante;
- una máquina de expansión (27) para reducir dicho refrigerante a una presión baja y para recuperar energía, fluyendo dicho refrigerante a través de dicha máquina de expansión (27) a un caudal de máquina de expansión, en donde el ajuste de dicho caudal de máquina de expansión regula dicha alta presión en dicho sistema; y
- un dispositivo de recompresión (32) unido a dicha máquina de expansión (27) para recomprimir una porción de dicho refrigerante que sale de dicha máquina de expansión (27), en donde dicha porción de dicho refrigerante recomprimida por dicho dispositivo de recompresión (32) es inyectada en un componente de alta presión del sistema (18, 21), y caracterizado porque la porción de dicho refrigerante que sale de dicha máquina de expansión (27) y que es recomprimida por dicho dispositivo de recompresión (32) circunvala el intercambiador de calor (28) que acepta calor.
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2. El sistema según la reivindicación 1, en el
que se regula un caudal de dicho refrigerante a través de dicho
dispositivo de recompresión (32) para controlar dicho caudal de
dicho refrigerante a través de dicha máquina de expansión (27).
3. El sistema según la reivindicación 1, que
incluye además un separador (30) de fases posicionado entre dicha
máquina de expansión (27) y dicho intercambiador de calor (28) que
acepta calor, y dicha porción de dicho refrigerante que va a ser
recomprimida por dicho dispositivo de recompresión (32) sale de
dicho separador de fases y entra en dicho dispositivo de
recompresión.
4. El sistema según cualquier reivindicación
precedente, en el que dicho componente de alta presión de dicho
sistema es una entrada de dicho intercambiador de calor (24) que
rechaza calor.
5. El sistema según cualquier reivindicación
precedente, que incluye además una primera válvula (36) posicionada
entre dicha máquina de expansión (27) y dicho dispositivo de
recompresión (32), y dicha primera válvula controla un caudal de
dicha porción de dicho refrigerante hacia dicho dispositivo de
recompresión.
6. El sistema según la reivindicación 5, en el
que la apertura de dicha primera válvula (26) aumenta dicho caudal
de dicha porción de dicho refrigerante hacia dicho dispositivo de
recompresión (32), disminuye dicho caudal a través de dicha máquina
de expansión (27) y aumenta dicha alta presión.
7. El sistema según la reivindicación 5, en el
que el cierre de dicha primera válvula (36) disminuye dicho caudal
de dicha porción de dicho refrigerante hacia dicho dispositivo de
recompresión (32), aumenta dicho caudal a través de dicha máquina
de expansión (27) y disminuye dicha alta presión.
8. El sistema según la reivindicación 5, que
incluye además un control (38) que actúa sobre dicha primera
válvula (36).
9. El sistema según la reivindicación 8, en el
que dicho control (38) vigila dicha alta presión, compara dicha
alta presión con una alta presión deseada y controla dicha primera
válvula (36) en respuesta a una comparación de dicha alta presión y
dicha alta presión deseada.
10. El sistema según la reivindicación 3, que
además incluye una segunda válvula (40) posicionada entre dicho
separador (30) de fases y dicho intercambiador de calor (28) que
acepta calor.
11. El sistema según la reivindicación 1, en el
que dicho refrigerante es dióxido de carbono.
12. El sistema según la reivindicación 1, en el
que una de entre una velocidad de dicha máquina de expansión (27) y
una frecuencia de funcionamiento de dicha máquina de expansión
controla dicho caudal de máquina de expansión.
13. El sistema según la reivindicación 2, en el
que un motor (33) regula dicho caudal a través de dicho dispositivo
de compresión (32).
14. El sistema según la reivindicación 1, en el
que dicho refrigerante de dicho intercambiador de calor (24) que
rechaza calor intercambia calor con dicho refrigerante de dicha
máquina de expansión (27) en un intercambiador de calor (25), dicho
recompresor (32) recomprime dicho refrigerante de dicho
intercambiador de calor (25) y dicho caudal de dicho refrigerante a
través de dicho dispositivo de recompresión (32) es regulado para
controlar dicho caudal de dicho refrigerante a través de dicha
máquina de expansión (27).
15. El sistema según la reivindicación 1, en el
que se regula dicho caudal de la máquina de expansión ajustando una
de entre una velocidad de dicha máquina de expansión (27) y una
frecuencia de funcionamiento de dicha máquina de expansión.
16. El sistema según la reivindicación 1, en el
que se regula dicho caudal de la máquina de expansión regulando un
desplazamiento de dicha máquina de expansión (27).
17. El sistema según la reivindicación 2, en el
que se regula dicho caudal de dicho refrigerante a través de dicho
dispositivo de recompresión (32) regulando una velocidad de dicho
dispositivo de recompresión (32).
18. El sistema según la reivindicación 2, en el
que se regula dicho caudal de dicho refrigerante a través de dicho
dispositivo de recompresión (32) regulando un desplazamiento de
dicho dispositivo de recompresión (32).
19. El sistema según la reivindicación 1, en el
que se regula dicho caudal de dicho refrigerante a través de dicho
dispositivo de recompresión (32) regulando una densidad de succión
de dicho dispositivo de recompresión (32).
20. El sistema según la reivindicación 1, en el
que dicha máquina de expansión (27) y dicho dispositivo de
recompresión (32) son componentes independientes.
21. El sistema según la reivindicación 1, en el
que dicha porción de dicho refrigerante fluye a través de dicho
dispositivo de recompresión (32) a un caudal determinado, siendo
regulado dicho caudal para controlar dicho caudal de dicha máquina
de expansión (27).
22. Un método para regular una alta presión de
un sistema de compresión de vapor transcrítico (18, 21), que
comprende los pasos de:
- comprimir un refrigerante a dicha alta presión;
- enfriar dicho refrigerante;
- expandir dicho refrigerante hasta una baja presión en una máquina de expansión (27);
- evaporar dicho refrigerante;
- controlar un caudal de dicho refrigerante que fluye a través de dicha máquina de expansión (27) para regular dicha alta presión de dicho refrigerante;
- recomprimir una porción del refrigerante que sale de la máquina de expansión (27) en un recompresor (32); e
- inyectar la porción del refrigerante que fluye desde el recompresor (32) en un componente de alta presión del sistema (18, 21), caracterizado porque la porción del refrigerante que sale de la máquina de expansión (27) y que es recomprimida por dicho recompresor (32) circunvala un intercambiador de calor (28) del sistema que acepta calor.
\vskip1.000000\baselineskip
23. El método según la reivindicación 22, en el
que un caudal del paso de expandir está relacionado con dicho
caudal a través de dicho paso de recomprimir.
24. El método según la reivindicación 22, en el
que el refrigerante fluye a través de dicho dispositivo de
recompresión (32) a un caudal determinado, siendo regulado dicho
caudal para controlar dicho caudal de dicha máquina de expansión
(27).
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