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Perfectionnements aux installations de réfrigération.
La présente Invention concerne une installation de réfri- gération et en particulier une installation de réfrigération à com- pression de vapeur,
Un cycle de réfrâgération type comprend un compresseur dans lequel Gagent de refreidi@@ement est comprimé et est en même temps réchauffé. Le fluide comprime et réchauffé est alers introduit dans un condenseur où. il abandonne sa chaleur et se transforme en liquide refroidi. Ce liquide passe alors par une valve étrangleuse qui réduit formtement sa pression et le fluide à basse pression est
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@ évapora dans 'un évaporateur dans lequel s'opère simultanément un refroidissement appréciable.
Avant de renvoyer ce fluide très froid , vers le compresseur, on 1.'utilise par exemple dans un compartiment ' do réfrigérateur ou pour refroidir de l'air dans un système de con- ditionnement d'air.
Dans une installation de réfrigération très importante, par exemple 'une installation utilisée pour réfrigérer les calas de navires, toutes les parties de l'installation sont nécessairement très volumineuses. En particulier, la force motrice nécessaire pour entraîner le compresseur est relativement importante. Le bruit pro- duit est également indésirable, Il serait, par, conséquent; très avantageux.d'éliminer ce gros moteur.
Dans les bateaux, il y a en général une quantité inipor- tante de chaleur à température relativement peu élevée qui pourrait être récupérée mais qui n'est pas toujours utilisée ou qui n'est pas convenablement utilisée et il serait, par conséquent, très avan- tageux de'tirer profit de cette chaleur de récupération pour faire fonctionner une telle installation de réfrigération.
La présente invention tient compte de ces considéra- ; tiens.
Suivant l'invention, il est prévu une installation de réfrigération qui comprend un compresseur de vapeur à venturi ali- @ mente de vapeur d'agent de refroidissement obtenue en chauffant un liquide de refroidissement au moyen, par exemple, des fumées ou des gaz chauds d'une chaudière, d'un moteur diesel, d'une source de vapeur à basse pression, d'un chauffage direct'ou de moyens analo- gues, l'installation comprenant également un condenseur pour la vapour d'agent de refroidissement comprimée chaude et une valve de détente pour refroidir et détendre l'agent de refroidissement condensé et refroidi de manière à obtenir de la vapeur d'agent- de refroidis- sement froide,
cette vapeur d'agent de refroidissement froide étant' comprimée après usage dans le compresseur de vapeur à venturi.
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Cette installation a l,'avita' d6 pouvô1f'utiisor de la chaleur do récupération peu onéreuse qui serait autrement per- due. L'installation n'exige pas de gros compresseurs mécaniques qui absorbent des quantités relativement importantes de force motrice,
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ce qui permet do simplifier considérablement l'ànD"allàtion et son entretien compara aux installations qui utilisent un compresseur mécanique,
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On a constate quoj suivant une forme d'exécution pur6±4- rée de l":LI1VeU'l.t:
l.on, on peut augmenter sensiblement 1 efficacité de l'installation en y incorporant un éCh1Geur do chaleur 4 ration qui est prévu pour transmettre de la chaleur do lisent de refroidissement gazeux comprimé et chaud à l'agent de refroidisse-' ment condense et refroidi qui est par la suite réchauffe par la
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chaleur de récupération avant djâtre introduit dans le cotnyrosseur Venturi, Linstallation de réfrigération suivant l'invention peut
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être modifiée par le fait que la vapeur d'agent de refroidissement introduite dans le compresseur de vapeur à venturi peut être chauf-
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fée par une source de vapeur saturée.
Normalement, l'installation de réfrigération comprend un échangeur de chaleur dont l'agent. de refroidissement est en relation d'échange thermique avec la vapeur et vide le refroidisseur dans lequel l'agent de refroidisse- ment est préchauffé par échange thermique avec la vapeur condensée.
L'agent de refroidissement est de préférence uno substance
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telle que du Fréon 11 car il se vaporise facilement 4 deM tempéra- tures très basses et il a 1>avantage sur la vapeur de se comporter comme un agent de refroidissement a moindre vitesse lors de son passage dans le compresseur à venturi (et par conséquent d'une efficacité accrue) et 1)installation de réfrigération peut être plus compacte.
D'autres avantages do l'installation suivant l'inven-
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tion sont la niveau de bruit peu élevée la simplicité dentretien
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la coiai;i,;Lté, les surfaces da conuansour et àsévàî>Jîà%eur exeMptos dehuîle, les exigences de force motrice peu. élev6os" à part la source de chauffage et la possibilité de travailler a des tel!lpôratul'13S de 1" eaQ de refroidissement plus élevées que colles prévues initiale- tlont &1t.U1.fJ risque de surcharge.
Des inzta.llatians de x-àirijénation intéressantes suivant invention seront décrites ci-après, à titre djexciaplop avec réfé- rence aux dessins e:{és, dU1 lesquels! la Fie. 1 est W1 ch6ma synoptique d'une installation de . , :Nr).'ieratiorJ. suivant i'invention; la Fi. 2 est ail schÔJ1a synoptiquo semblable à la Fig. 1 dune installation modifiée et la Fig. est un SCl1Óaa synoptique plus détailla' de l'ins... tallation repi>Ôxcnt60 à la Fis. 2.
L installation de r6frigÓrution reprësentëe à la b'ig, 1 comprond un compresseur 10 dans lequel le fluide de refroidissement est comprimé. En même temps,, ce fluide est évidemment chauffé et
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est onsulbe paosû dans un. condenseur 12 où il est refroidi et con- àon-6, Le fluide de refroidissol11ont passant par les conduites 14 dans le condenseur 12 peut provenir de n'importe quelle source appro- priée. Dans le cas d'un bateau, la fluide peut être de l'eau de mer. Apres refroidissement, 1)agent de refroidissement liquide passe par une conduite 16 à une valve de détente 18.
La détente qui se produit au niveau de cette valve provoque un refroidissement et une vaporisation partielle du liquide de refroidissement qui devient très froid. Ce liquide passe alors par un refroidisseur 20 oà il extrait de la chaleur d'un autre liquide de par exemple de la saumure, qui circule dans les tuyaux 22. Cotte saumure refroidie
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P:';3;JO ensuite par un co àp r%tixtent ée réfrigération tel que la cale d.1ua navire. En variante, l'ôjcnt de refroidissement trus froid provenant de leïnstallatioii Ue réfrigération peut lui-même passer dans le compartiment de refrisera.tion,
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Le compresseur 10 est du type à venturi.
On l'alimente de vapeur d'agent de refroidissement chaude en évacuant une fraction du liquide de refroidissement refroidi du condenseur 12 au moyen d'une petite pompe d'alimentation 24 et ce liquide de refroidisse- mont est chauffé et vaporisé dans un réchauffeur 26. La chaleur à cet effet peut être fournie par une source de chalour de qualité inférieure quelconque. A titre d'exemple, la chaleur peut être ,fournie par les gaz d'échappement d'un moteur diesel ou peut être do la vapeur de basse qualité ou de l'eau chaude provenant d'une chaudière ou'd'un bouillour auxiliaire. L' agent de refroidissement vaporisé provenant du réchauffeur 26 est introduit dans le com- presseur à venturi 10 par une tuyère 28.
Inefficacité générale du cycle peut être nettement amé- liarde si lion branche un échangeur de chaleur à régénération 30 dans le circuit. Le liquide de refroidissement comprimé chaud pro- venant du compresseur passe par cet échangeur de chaleur 30 avant d'être introduit dans le condenseur en relation d'échange thermique avec le liquide refroidi provenant du condenseur 12 qui est par la suite vaporisé dans le réchauffeur 26. La chaleur perdue par l'ins- tallation à travers le condenseur 12 est ainsi perdue.
Un grand avantage de l'installation représentée à la Fig. l des dessins est sa simplicité. Le seul élément mécanique est la petite pompe d'alimentation 24. Cette pompe est très petite et peut être du type centrifuge. Cela étant, les difficultés d'entretien et le bruit produit sont fortement réduits comparés aux installations qui utilisent de gros compresseurs mécaniques.
L'installation utilise comme agent de refroidissement une substance telle qu du Fréon 11 car elle se vaporise facilement aux basses températures. Cela étant, la chaleur fournie au réchauffeur 26 peut provenir d'une source de chaleur de basse qualité, par exemple de la chaleur de récunération,de l'eau chaude à haute pression ou de la vapeur à basse pression. Il n'est pas nécessaire que le cycle
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s'effectue sous vide lorsque logent de refroidissement utilise est du Fréon 11 et Installation pcut, par conséquent) être beaucoup plus simple que celle qui utilise un éjecteur de vapeur dans le coin- presseur 10.
Les volumes spécifiques d'agent. de refroidissement sont également relativement faibles et le compresseur à venturi ainsi que les diverses conduites de raccordement peuvent être rela- tivement petits.
L'installation de réfrigération représentée aux Fig. 2 et 3 est en substance telle que représentée et décrite avec réfé- rence à la Fig. 1 sauf que le compresseur de vapeur 50 est un compresseur de vapeur du type à quatre venturis 51 disposés en paral- lèle et la source de chauffage 52 pour l'agent de refroidissement qui est du Fréon 11, la source de chauffage étant de la vapeur saturée . qui est amenée en relation d'échange thermique avec l'agent de refroidissement dans un échangeur de chaleur 54. L'eau condensée provenant de cet échangeur de chalour est utilisée pour préchauffer l'agent de refroidissement dans un échangeur de chaleur refroidis- seur à évacuation 56.
Las débits, pressions et températures de l'installation représentée aux dessins sont les suivants:
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<tb> Puissance <SEP> de <SEP> l'installation <SEP> 250.000 <SEP> kcal/houre
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> d'entrée <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> refroidie <SEP> 13 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> sortie <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> refroidie <SEP> 6,7 C
<tb>
<tb>
<tb> Source <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> vapeur <SEP> saturée <SEP> à <SEP> 7kg/cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> d'entrée <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> de <SEP> mer <SEP> 32 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> sortie <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> de <SEP> mer <SEP> 37,8 C.
<tb>
Les compresseurs à venturi aspirent du Fréon gazeux à par- tir d'un refroidiuscur d'eau/évaporateur du type noyé à 0,,46 kg/cm2 absolu et ils refoulent le Fréon par l'échangeur de chaleur à régé- nération vers le condenseur de Fréon à 2,08 kg/cm2 absolu . La température de condensation pour cette pression est de 43,3 C. Le fluide sous-refroidi provenant,du condenseur passe par la valve, de
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détente dans le refroidisseur d'eau/évaporatour pour achever le cycle.
Le condenseur de Fréon truite 21.578 kg/heure à 60 C comme température d'entrée et de cette quantité 6,846 kg/heurs sont utilisés pour l'effet de refroidissement. Le reste,soit 14,732 kg/heure, est utilisé -comme fluide d'entraïnement pour les compresseurs de vapeur, le' Fréon liquide étant extrait du condenseur et comprimé par la pompe centrifuge à plusieurs étages jusqu'à 21 kg/cm2 absolu . Il passe ensuite par l'échangeur de chaleur à régénération et par un réchauffeur d'alimentation/refrei- disseur d'évacuation dans un générateur de vapeur.
La source de chaleur du générateur de vapour est de la vapeur saturée qui pénètre à 170 C et sort sous la forme de condensat sous-refroidi à 71 C. Le générateur de vapeur produit de la vapeur de Fréon saturée à 21 kg/cm2 absolu et à 149 C et. cette vapeur est refoulée directement vers les tuyèros des compres- seurs à venturi.
Comme indiqué à la Fig. 3, l'installation peut comporter une valve de décompression 60 entre l'échangeur de chaleur 54 et le condenseur qui permet d'évacuer tout excédent de la vapeur de.agent de refroidissement produite. Linstallation peut également comporter des valves 62 qui commandent les entrées de vapeur d'entrainement dans chaque compresseur à venturi 21; ces valves peuvent évidemment être commandées automatiquement, si on le désire.
Lorsque les installations représentées aux dessins sont utilisées, par exemple, dans les installations do réfrigération ou de conditionnement d'air de navires, il ost évidemment essentiel de maintenir au moins un certain degré de réfrigération Môme lorsque la température de l'eau de mer est relativement élevée do sorte qu'un degré de refroidissement relativement faible so produit dans le condenseur 12. Les installations peuvent, par conséquent, comprendre un appareillage de commande qui entre on jeu dans de
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telles conditions de manière à assurer qu'il se produise encore un dans le condenseur 12 et qu'un certain degré de réfrigération soit maintenu.
Bien que l'on ait décrit des installations appropriées à des navires, il s'agit là d'un simple exemple d'explication.
Les installations peuvent tout aussi avantageusement être basdes à terre.
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Improvements to refrigeration installations.
The present invention relates to a refrigeration installation and in particular to a vapor compression refrigeration installation,
A typical refrigeration cycle includes a compressor in which the cooling agent is compressed and at the same time is heated. The compressed and heated fluid is then introduced into a condenser. it gives up its heat and turns into a cooled liquid. This liquid then passes through a throttle valve which drastically reduces its pressure and the low pressure fluid is
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@ evaporated in an evaporator in which an appreciable cooling takes place simultaneously.
Before returning this very cold fluid, to the compressor, it is used for example in a refrigerator compartment or for cooling air in an air conditioning system.
In a very large refrigeration installation, for example an installation used to refrigerate ship calas, all parts of the installation are necessarily very bulky. In particular, the driving force required to drive the compressor is relatively large. The noise produced is also undesirable. It would, therefore, be; very beneficial. to eliminate this big engine.
In boats there is usually a significant amount of relatively low temperature heat which could be recovered but which is not always used or which is not properly used and would, therefore, be very advantageous. - It is advisable to take advantage of this recovery heat to operate such a refrigeration installation.
The present invention takes these considerations into account; here.
According to the invention, a refrigeration installation is provided which comprises a venturi steam compressor supplying coolant vapor obtained by heating a cooling liquid by means of, for example, fumes or hot gases. a boiler, a diesel engine, a source of low pressure steam, direct heating or the like, the installation also comprising a condenser for the compressed coolant vapor hot water and an expansion valve for cooling and expanding the condensed and cooled cooling agent so as to obtain cold cooling agent vapor,
this cold coolant vapor being compressed after use in the venturi vapor compressor.
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This facility has the ability to use inexpensive waste heat that would otherwise be lost. The installation does not require large mechanical compressors which absorb relatively large amounts of motive force,
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which allows to considerably simplify the assembly and its maintenance compared to the installations which use a mechanical compressor,
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We can see that according to a pure form of execution 6 ± 4- rée of l ": LI1VeU'l.t:
The efficiency of the installation can be increased appreciably by incorporating therein a 4-ration heat exchanger which is intended to transmit heat from hot compressed gaseous cooling to the condensed coolant and cooled which is subsequently reheated by the
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recovery heat before djâtre introduced into the Venturi cotnyrosseur, the refrigeration installation according to the invention can
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be modified by the fact that the coolant vapor introduced into the venturi vapor compressor can be heated.
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fairy by a source of saturated steam.
Normally, the refrigeration installation includes a heat exchanger including the agent. The coolant is in a heat exchange relationship with the steam and empties the cooler in which the coolant is preheated by heat exchange with the condensed steam.
The cooling agent is preferably a substance
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such as Freon 11 because it vaporizes easily 4 deM very low temperatures and it has the advantage over the vapor of behaving like a coolant at a lower speed during its passage through the venturi compressor (and therefore efficiency) and 1) the refrigeration plant can be more compact.
Other advantages of installation according to the invention
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low noise level easy maintenance
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The coiai; i,; Lté, the surfaces of conuansour and àsévàî> Jîà% eur exeMptos dehuîle, the motive force requirements little. apart from the source of heating and the possibility of working at such! lpôratul'13S of 1 "cooling water higher than the glues envisaged initially, there is a risk of overloading.
Interesting x-toirijénation inzta.llatians according to the invention will be described below, by way of explanation with reference to the drawings: {es, dU1 which! the Fie. 1 is W1 ch6ma block diagram of an installation of. ,: Nr). 'IeratiorJ. according to the invention; the Fi. 2 is schÔJ1a synoptiquo similar to FIG. 1 of a modified installation and FIG. is a more detailed synoptic SCl1Óaa of the repi> Ôxcnt60 installation at Fis. 2.
The refrigeration installation shown at b'ig, 1 comprises a compressor 10 in which the cooling fluid is compressed. At the same time, this fluid is obviously heated and
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is onsulbe paosû in one. condenser 12 where it is cooled and condenser 6. The coolant fluid passing through lines 14 into condenser 12 may be from any suitable source. In the case of a boat, the fluid may be sea water. After cooling, 1) liquid cooling agent passes through a pipe 16 to an expansion valve 18.
The expansion that occurs at this valve causes cooling and partial vaporization of the coolant which becomes very cold. This liquid then passes through a cooler 20 where it extracts heat from another liquid, for example brine, which circulates in pipes 22. Cotte brine cooled
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P: '; 3; JO then by a refrigeration equipment such as the hold of the ship. Alternatively, the very cold cooling element from the refrigeration installation may itself pass into the cooling compartment,
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The compressor 10 is of the venturi type.
It is fed with hot coolant vapor by removing a fraction of the cooled coolant from condenser 12 by means of a small feed pump 24 and this coolant is heated and vaporized in a heater 26. Heat for this can be provided by any inferior heat source. For example, the heat may be supplied by the exhaust gases of a diesel engine or may be low quality steam or hot water from a boiler or auxiliary boiler. . Vaporized coolant from heater 26 is introduced into venturi compressor 10 through nozzle 28.
Overall cycle efficiency can be significantly improved if a regenerative heat exchanger 30 is plugged into the circuit. The hot compressed coolant from the compressor passes through this heat exchanger 30 before being introduced into the condenser in heat exchange relation with the cooled liquid from the condenser 12 which is subsequently vaporized in the heater 26. The heat lost by the installation through the condenser 12 is thus lost.
A great advantage of the installation shown in FIG. l of the designs is its simplicity. The only mechanical element is the small feed pump 24. This pump is very small and can be of the centrifugal type. However, the maintenance difficulties and the noise produced are greatly reduced compared to installations which use large mechanical compressors.
The installation uses a substance such as Freon 11 as a coolant because it vaporizes easily at low temperatures. However, the heat supplied to the heater 26 may come from a low quality heat source, for example reclamation heat, high pressure hot water or low pressure steam. It is not necessary that the cycle
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is carried out under vacuum when the cooling chamber uses is Freon 11 and Installation pcut, therefore) be much simpler than that which uses a steam ejector in the wedge-presser 10.
Specific agent volumes. The cooling capacities are also relatively small and the venturi compressor and the various connecting pipes can be relatively small.
The refrigeration installation shown in Figs. 2 and 3 is in substance as shown and described with reference to FIG. 1 except that the steam compressor 50 is a steam compressor of the type with four venturis 51 arranged in parallel and the heating source 52 for the cooling medium which is Freon 11, the heating source being steam saturated. which is brought into heat exchange relation with the coolant in a heat exchanger 54. The condensed water from this heat exchanger is used to preheat the coolant in a heat exchanger with coolant. evacuation 56.
The flow rates, pressures and temperatures of the installation shown in the drawings are as follows:
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<tb> Power <SEP> of <SEP> installation <SEP> 250.000 <SEP> kcal / houre
<tb>
<tb>
<tb> Inlet <SEP> temperature <SEP> of <SEP> water <SEP> cooled <SEP> 13 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of <SEP> outlet <SEP> of <SEP> water <SEP> cooled <SEP> 6.7 C
<tb>
<tb>
<tb> Source <SEP> of <SEP> heat <SEP> steam <SEP> saturated <SEP> at <SEP> 7kg / cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Inlet <SEP> temperature <SEP> of <SEP> water <SEP> of <SEP> sea <SEP> 32 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of <SEP> outlet <SEP> of <SEP> water <SEP> of <SEP> sea <SEP> 37.8 C.
<tb>
Venturi compressors draw in gaseous Freon from a water cooler / flooded type evaporator at 0.46 kg / cm2 absolute and they deliver the Freon through the regenerating heat exchanger to the air. Freon condenser at 2.08 kg / cm2 absolute. The condensing temperature for this pressure is 43.3 C. The sub-cooled fluid from the condenser passes through the valve, from
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expansion in the water cooler / evaporator to complete the cycle.
The Freon trout condenser 21.578 kg / hour at 60 C as inlet temperature and of this quantity 6.846 kg / hour are used for the cooling effect. The remainder, or 14.732 kg / hour, is used as a driving fluid for the steam compressors, the liquid Freon being extracted from the condenser and compressed by the multistage centrifugal pump to 21 kg / cm2 absolute. It then passes through the regenerative heat exchanger and through a feed heater / exhaust cooler in a steam generator.
The heat source of the steam generator is saturated steam which enters at 170 C and exits as condensate sub-cooled to 71 C. The steam generator produces saturated Freon steam at 21 kg / cm2 absolute and at 149 C and. this vapor is delivered directly to the nozzles of the venturi compressors.
As shown in Fig. 3, the installation may include a decompression valve 60 between the heat exchanger 54 and the condenser which allows any excess of the cooling agent vapor produced to be discharged. The installation may also include valves 62 which control the entrainment steam inlets in each venturi compressor 21; these valves can obviously be controlled automatically, if desired.
When the installations shown in the drawings are used, for example, in the refrigeration or air conditioning installations of ships, it is obviously essential to maintain at least a certain degree of refrigeration even when the temperature of the sea water is relatively high so that a relatively low degree of cooling is produced in the condenser 12. Installations may therefore include control equipment which comes into play.
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such conditions so as to ensure that another occurs in condenser 12 and that some degree of refrigeration is maintained.
Although suitable installations for ships have been described, this is only an example of explanation.
The installations can just as advantageously be grounded.