DE102021000460A1 - Power increase refrigeration machine - Google Patents
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
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Abstract
Die Erfindung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, zur Verbesserung der Leistung von Verdichter-Kältemaschinen, bezieht sich auf eine Modifikation des Kälte-Kreislauf einer Kältemaschine (Figur 1). Die Modifikation erfolgt durch das Einbinden eines kleinen koaxialen Wärmetauschers (6) (Figur 2), der die hohe Temperatur, des durch den Verdichter (1) komprimierten gasförmigen Kältemittels, nutzt, um das, nach dem Verflüssiger (2), jetzt flüssige Kältemittel, unmittelbar vor der Drossel (4) auf ein höheres Temperatur- und Druckniveau zu bringen. Durch die Expansion des gasförmigen Kältemittels in der Drossel (4) erfolgt ein Temperaturabfall, der die Kälteleistung bewirkt, die z.B. bei einem Kühlschrank über den Verdampfer im Kühlraum abgegeben wird. Das kalte gasförmige Kältemittel aus dem Verdampfer (5) wird vom Verdichter angesaugt und wieder komprimiert. Als Kältemittel dienen heute handelsübliche leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Siedepunkt, wie z.B. Isobutan (R600A), die, entgegen den früher üblichen Kältemittel, nicht klimaschädlich sind. Weitere Kältemittel, mit ähnlicher Wirkung sind ebenfalls im oder noch als Medium von Kältemaschinen/Wärmepumpen im Einsatz.The invention, according to the preamble of claim 1, for improving the performance of compressor refrigeration machines, relates to a modification of the refrigeration cycle of a refrigeration machine (Figure 1). The modification is carried out by integrating a small coaxial heat exchanger (6) (Figure 2), which uses the high temperature of the gaseous refrigerant compressed by the compressor (1) to convert the now liquid refrigerant after the condenser (2) bring to a higher temperature and pressure level immediately before the throttle (4). The expansion of the gaseous refrigerant in the throttle (4) causes a drop in temperature, which causes the refrigeration capacity that is emitted, for example, in a refrigerator via the evaporator in the cold room. The cold gaseous refrigerant from the evaporator (5) is sucked in by the compressor and compressed again. Commercially available highly volatile hydrocarbons with a low boiling point, such as isobutane (R600A), are used today as refrigerants, which, unlike the refrigerants used in the past, are not harmful to the climate. Other refrigerants with a similar effect are also used in or as a medium in refrigeration machines/heat pumps.
Description
Die Erfindung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Leistungsverstärkung von Kältemaschinen, bezieht sich auf einen Eingriff in den Kälte-Kreislauf von Kältemaschinen entsprechend dem Stand der Technik (
Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die Nutzung der Kompressionswärme des Kältemittels, unmittelbar nach Austritt des komprimierten Kältemittels aus dem Kompressor (1), zur Nacherwärmung des Kühlmittelkreislaufes unmittelbar vor der Drossel (5). Für diese Nacherwärmung wird ein Wärmetauscher (6) in den Kreislauf integriert. Als Drossel (5) wird üblicherweise ein Expansionsventil oder eine Kapillare verwendet. In Haushaltsgeräten wird vorzugsweise die Kapillare eingesetzt. Die Nacherwärmung des Kältemittels im Kühlmittelkreislauf, um einige wenige Temperaturgrade, bewirkt auch einen Anstieg des Drucks. Dadurch erhöht sich die Leistung des Kühlkreislaufs durch die damit verbundene höhere Potentialdifferenz, vor und nach der Drossel. Zusätzlich begünstigt der Wärmetauscher (6) mit seiner Einbindung in den Kühlkreislauf vor dem Verflüssiger noch den Verflüssigungsprozess des Kältemittels.The essential feature of the invention is the use of the heat of compression of the refrigerant immediately after the compressed refrigerant has exited the compressor (1) to reheat the refrigerant circuit immediately before the throttle (5). A heat exchanger (6) is integrated into the circuit for this reheating. An expansion valve or a capillary is usually used as the throttle (5). The capillary is preferably used in household appliances. The reheating of the refrigerant in the coolant circuit by a few degrees of temperature also causes an increase in pressure. This increases the performance of the cooling circuit due to the associated higher potential difference before and after the throttle. In addition, the heat exchanger (6), with its integration into the cooling circuit before the condenser, also promotes the liquefaction process of the refrigerant.
Beispiel:
- a) Temperatur - Druck Kühlmittel, unmittelbar nach dem Kompressor: ta = 70 °C; pa = 20 bar
- b) Temperatur - Druck Kühlmittel, ohne Leistungsverstärkung durch den Wärmetauscher (6) nach dem Verflüssiger (3), vor der Drossel (5): tv = 40 °C; pv = 10 bar.
- c) Temperatur - Druck Kühlmittel mit Leistungsverstärker durch den Wärmetauscher (6) nach dem Verflüssiger (3) und Wärmetauscher (6), vor der Drossel (5): tvl = 50 °C; pv1 = 12 bar.*
* diese Werte sind in diesem Beispiel nicht exakt berechnet. Die erzielbaren Werte sind auch von der Auslegung des Wärmetauschers abhängig. Durch Berechnungen und Auslegungsversuche kann der Wärmetauscher und damit der Prozess anwendungsspezifisch optimiert werden.Example:
- a) Temperature - pressure coolant, immediately after the compressor: ta = 70 °C; pa = 20 bar
- b) temperature - pressure coolant, without power boost by the heat exchanger (6) after the condenser (3), before the throttle (5): tv = 40 °C; PV = 10 bars.
- c) Temperature - pressure coolant with power booster through the heat exchanger (6) after the condenser (3) and heat exchanger (6), before the throttle (5): tvl = 50 °C; pv1 = 12 bar.*
* these values are not exactly calculated in this example. The achievable values also depend on the design of the heat exchanger. The heat exchanger and thus the process can be optimized for specific applications by means of calculations and design tests.
Das Delta von z.B. +10 °C und + 2 bar (hier als Beispiel: c minus b = Delta) bewirkt eine Verbesserung der Kälteleistung oder reduziert den Stromverbrauch bei gleicher Kälteleistung des Geräts, im Bereich von ca. 20% bis 30%.The delta of e.g. +10 °C and + 2 bar (here as an example: c minus b = delta) improves the cooling capacity or reduces the power consumption with the same cooling capacity of the device, in the range of approx. 20% to 30%.
Bezeichnungen zu Figur 1 und zu Figur 2:Designations for Figure 1 and Figure 2:
Kältekreislauf
-
1 - 1
- Verdichter (z.B. Kolben- oder Rotationsverdichter)
- 2
- Verflüssiger (z.B. Rückwand Kühlschrank)
- 3
- Trockner/Filter (entweder nur Trockner oder Kombination Filter-Trockner)
- 4
- Drossel (Expansionsventil oder Kapillare)
- 5
- Verdampfer (innen im Kühlschrank)
- 6
- Wärmetauscher z.B. koaxialer WT, Röhren-WT, Platten-WT)
- 7
- Füll-/Entleerventil
- ta →
- Temperatur Austritt Verdichter (1)
- pv →
- Druck Austritt Verdichter (1)
- tv →
- Temperatur nach Verflüssiger (2)
- pv →
- Druck nach Verflüssiger (2)
- tv1 →
- Temperatur nach Wärmetauscher (6)
- pv1 →
- Druck nach Wärmetauscher (6)
-
1 - 1
- Compressors (e.g. piston or rotary compressors)
- 2
- Condenser (e.g. rear wall of refrigerator)
- 3
- Dryer/Filter (either only dryer or combination filter-dryer)
- 4
- Throttle (expansion valve or capillary)
- 5
- evaporator (inside the refrigerator)
- 6
- Heat exchanger e.g. coaxial WT, tube WT, plate WT)
- 7
- Fill/drain valve
- ta →
- Compressor outlet temperature (1)
- pv →
- Compressor outlet pressure (1)
- tv →
- Temperature after condenser (2)
- pv →
- Pressure after condenser (2)
- tv1 →
- Temperature after heat exchanger (6)
- pv1 →
- Pressure after heat exchanger (6)
Koaxialer Wärmetauscher
-
2 Nicht maßstäblich! Abmessungen in mm ca. 4-5 Windungen; Höhe 50 mm - 80 mm da = Außendurchmesser: ≥ 50 mm - ≤ 100 mm Anschlüsse an Kühlkreislauf mittels Kupferfittinge Anschlüsse inneres Rohr ca. d: 6 mm Anschlüsse äußeres Rohr ca. d: 6 mm Koaxiale Rohre des Wärmetauschers:- -inneres Rohr: - Durchströmung = gasförmig; Anschluss Verdichter - äußeres Rohr: - Durchströmung = flüssig: Anschluss nach Verflüssiger
-
2 Not to scale! dimensions in mm approx. 4-5 turns; Height 50 mm - 80 mm da = outer diameter: ≥ 50 mm - ≤ 100 mm Connections to the cooling circuit using copper fittings Connections to the inner pipe approx. d: 6 mm Connections to the outer pipe approx. d: 6 mm Coaxial pipes of the heat exchanger:- -inner tube: - flow through = gaseous; Compressor connection - outer pipe: - flow = liquid: connection after condenser
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021000460.4A DE102021000460A1 (en) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | Power increase refrigeration machine |
PCT/EP2021/000098 WO2022161587A1 (en) | 2021-02-01 | 2021-08-19 | Improving the capacity of a compressor refrigeration machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021000460.4A DE102021000460A1 (en) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | Power increase refrigeration machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021000460A1 true DE102021000460A1 (en) | 2022-09-15 |
Family
ID=83005084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021000460.4A Pending DE102021000460A1 (en) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | Power increase refrigeration machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021000460A1 (en) |
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-
2021
- 2021-02-01 DE DE102021000460.4A patent/DE102021000460A1/en active Pending
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