BRPI0706291A2 - sistemas de refrigeração - Google Patents

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Carsten Colberg
Torge Pfafferott
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Abstract

SISTEMA DE REFRIGERAçãO Um sistema de refrigeração (10), que é em particular apropriado para refrigerar alimento a bordo de uma aeronave, compreende um dispositivo refrigerador (12) e um primeiro circuito de refrigeração (16) que é adaptado para alimentar energia de refrigeração gerada pelo dispositivo rifrigerador (12) para pelo menos uma estação de refrigeração (14). O dispositivo refrigerador (12) compreende um segundo circuito de refrigeração (20) que é formado separadamente do primeiro circuito de refrigeração (16) é termicamente acoplado com o primeiro circuito de refrigeração (16).

Description

"SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO"
A invenção refere-se a um sistema de refrigeração, emparticular para refrigerar alimento a bordo de uma aeronave, tendo ascaracterísticas que são mencionadas no preâmbulo de acordo com areivindicação 1.
Um sistema de refrigeração deste tipo é conhecido da DE 4340 317 Al e serve, por exemplo, para refrigerar alimento que é armazenado abordo de uma aeronave de passageiros e destinado à distribuição aospassageiros. O alimento com o qual os passageiros devem ser providos étipicamente mantido em contêineres de transporte móveis. Estes contêineresde transporte são equipados e pré-refrígerados fora da aeronave e, depois deserem carregados a bordo, depositado em locais de depósito apropriados nocompartimento de passageiros da aeronave, por exemplo na cozinha a bordo.
Para assegurar que o alimento permaneça fresco até que eleseja distribuído aos passageiros, estações de refrigeração são providas naregião de locais de depósito de contêiner de transporte, estas estações sendosupridas com energia de refrigeração por meio de um dispositivo refrigeradorcentral e esta energia de refrigeração sendo fornecida para os contêineres detransporte com o alimento armazenado nos mesmos. Em comparação comunidades refrigeradoras que são formadas separadamente nos locais dedepósito de contêiner de transporte individuais, um sistema de refrigeraçãocom um dispositivo refrigerador central tem as vantagens de um menorvolume de instalação bem como um menor peso e, além disto, requer menosdispêndio de montagem e manutenção. Além disto, quando do uso de umsistema de refrigeração com um dispositivo refrigerador central disposto forado compartimento de passageiros, ruídos de máquina que são gerados pelasunidades refrigeradoras posicionadas na região dos locais de depósito decontêiner de transporte e que podem ser escutados no compartimento depassageiros da aeronave e, por conseguinte, sentidos como perturbadores,podem ser evitados.
No caso do sistema de refrigeração que é conhecido da DE 43403 17 Al, o dispositivo refrigerador central é termicamente acoplado comestações de refrigeração individuais através de um circuito de refrigeração. Ocircuito de refrigeração compreende uma linha de alimentação bem como umalinha de remoção nas quais um refrigerante é circulado. A linha dealimentação conecta o dispositivo refrigerador central com as estações derefrigeração individuais a fim de alimentar refrigerante resfriado para umatemperatura apropriadamente baixa por meio do dispositivo refrigeradorcentral e, por conseguinte, energia de refrigeração para as estações derefrigeração. Por outro lado, refrigerante que foi aquecido através dofornecimento de energia de refrigeração para as estações de refrigeração éretornado das estações de refrigeração para o dispositivo refrigerador centralatravés da linha de remoção. A linha de alimentação e a de remoção são, emcada caso, diretamente conectadas com o dispositivo refrigerador central, demodo que o sistema de linhas do circuito de refrigeração é automaticamentesujeito à alta pressão que reina no dispositivo refrigerador central.
Quando o sistema de refrigeração é projetado para operaçãoem duas fases, isto é, quando o refrigerante é convertido do estado líquidopara o gasoso quando energia de refrigeração é fornecida para as estações derefrigeração e tem que ser retornado para o estado líquido novamente atravésde apropriado controle de pressão e temperatura no circuito de refrigeração,altas diferenças de pressão e temperatura ocorrem assim no sistema de linhas,que é diretamente conectado com o dispositivo refrigerador central, docircuito de refrigeração. O sistema de linhas é, conseqüentemente, sujeito asignificantes cargas térmicas e mecânicas e tem que ser projetadocorrespondentemente. Isto resulta em um acréscimo no peso bem como novolume das linhas, o que conseqüências desvantajosas, em particular quandoo sistema de refrigeração é usado a bordo de uma aeronave. Além disto, umsistema de refrigeração em cujo circuito de refrigeração reina altas pressõestem desvantagens em termos de segurança. Finalmente, a manutenção de umsistema deste tipo requer mais tempo e, por conseguinte, custos.
A US 2003/0042361 Al revela um sistema para refrigeraralimento que é mantido em carrinhos móveis na cozinha a bordo de umaaeronave. Um ventilador bem como um trocador de calor, através do qual umprimeiro refrigerante flui, são providos na cozinha a bordo. Ar é passadosobre o trocador de calor por meio do ventilador, refrigerado no processo eentão alimentado no alimento que deve ser refrigerado. O primeirorefrigerante é circulado em um primeiro circuito de refrigeração e refrigeradopor meio de uma máquina de refrigeração para a desejada baixa temperatura.Um segundo circuito de refrigeração, separado do primeiro circuito derefrigeração, é provido na máquina de refrigeração. A energia de refrigeraçãoque é gerada pela máquina de refrigeração é transferida do segundo para oprimeiro circuito de refrigeração por meio de um outro trocador de calor.
A FR 27 37 000 Al descreve um sistema para refrigeraralimento em que refrigerante é alimentado em estações de refrigeraçãoindividuais a partir de um reservatório central. Um trocador de calor, que estáem contato normal com um circuito de refrigeração de uma máquina derefrigeração, serve para refrigerar o refrigerante no central reservatório.
A DE 1 601 874 OS revela um sistema de refrigeração em queum contêiner de refrigeração é conectado com uma fonte de refrigeraçãoexterna através de um primeiro trocador de calor. A fonte de refrigeraçãoexterna compreende um condensador, um compressor, um evaporador bemcomo um recipiente de coleta. A energia de refrigeração é transferida para ocontêiner por meio doutros trocadores de calor que são conectados com oprimeiro trocador de calor através de tubulações.
O objetivo da invenção é prover um sistema de refrigeraçãoque é em particular apropriado para refrigerar alimento a bordo de umaaeronave, é aperfeiçoado em termos de segurança e tem um baixo peso bemcomo um pequeno volume.
A fim de atingir o objetivo acima mencionado, dado umsistema de refrigeração de acordo com a invenção com um dispositivorefrigerador e um primeiro circuito de refrigeração que é adaptado paraalimentar energia de refrigeração gerada pelo dispositivo refrigerador parapelo menos uma estação de refrigeração, o dispositivo refrigeradorcompreende um segundo circuito de refrigeração que é formadoseparadamente do primeiro circuito de refrigeração. O segundo circuito derefrigeração do dispositivo refrigerador é termicamente acoplado com oprimeiro circuito de refrigeração do sistema de refrigeração. Em outraspalavras, no caso do sistema de refrigeração de acordo com a invenção, oprimeiro circuito de refrigeração, em que, por exemplo, um primeirorefrigerante pode ser circulado a fim de alimentar energia de refrigeraçãogerada pelo dispositivo refrigerador para a pelo menos uma estação derefrigeração, não mais é diretamente conectado com dispositivo refrigeradorcentral. Em lugar disto, o primeiro circuito de refrigeração e o segundocircuito de refrigeração formados no dispositivo refrigerador são exatamentetermicamente acoplados. Isto pode efetivamente prevenir que o sistema delinhas do primeiro circuito de refrigeração seja sujeito à pressão que reina nodispositivo refrigerador central, a qual pode ser muito alta. As diferenças depressão e temperatura que ocorrem no sistema de linhas do primeiro circuitode refrigeração podem consequentemente ser consideravelmente reduzidas.
No sistema de refrigeração de acordo com a invenção, ascargas térmica e mecânica, às quais o sistema de linhas do primeiro circuitode refrigeração é sujeito durante a operação do sistema de refrigeração são,por conseguinte, distintamente reduzidas em comparação com os sistemasconhecidos da arte anterior. Um projeto de circuito de refrigeração que éadaptado às reduzidas cargas térmicas e mecânicas do sistema de linhas, porconseguinte, permite reduções de peso e volume, que têm efeitos positivos emparticular quando o sistema de refrigeração de acordo com a invenção é usadoa bordo de uma aeronave, e resultam em uma redução dos custos de produçãoe operação. Além disto, quando comparado com sistemas conhecidos da arteanterior, o sistema de refrigeração de acordo com a invenção é distinguido porelevada segurança de operação em virtude da reduzida pressão no primeirocircuito de refrigeração. Finalmente, devido ao primeiro e segundo circuitosde refrigeração ser formados independentemente um do outro, o sistema deacordo com a invenção permite que trabalho de montagem e manutenção sejasimplificado. O primeiro circuito de refrigeração do sistema de refrigeraçãode acordo com a invenção pode ser conectado com exatamente uma estaçãode refrigeração disposta, por exemplo, na região de uma cozinha a bordo nocompartimento de passageiros da aeronave. Todavia, o primeiro circuito derefrigeração do sistema de refrigeração de acordo com a invenção podetambém ser adaptado para suprir uma pluralidade de estações de refrigeração,as quais podem ser distribuídas no compartimento de passageiros daaeronave, com energia de refrigeração que é gerada pelo dispositivorefrigerador. No último caso, o primeiro circuito de refrigeração entãopreferivelmente compreende uma linha de alimentação através da qual umprimeiro refrigerante que é refrigerado por um dispositivo refrigerador centralpara a temperatura requerida pode ser passado na direção das estações derefrigeração individuais, bem como uma linha de remoção através da qual oprimeiro refrigerante que é aquecido por meio de transferência de energia derefrigeração para as estações de refrigeração pode novamente ser retornada nadireção do dispositivo refrigerador central. As estações de refrigeraçãoindividuais podem ser conectadas com a linha de alimentação ou de remoçãodo primeiro circuito de refrigeração através de correspondentes linhas deramificação, por exemplo.
No caso do sistema de refrigeração de acordo com a invenção,um dispositivo de refrigeração para abaixar a temperatura de um segundorefrigerante circulando no segundo circuito de refrigeração é disposto nosegundo circuito de refrigeração. Vários tipos de refrigeradores podem serusados como o dispositivo de refrigeração. Por exemplo, dispositivos nosquais ar ambiente (dinâmico) é usado como fonte de calor podem ser usados.
Um trocador de calor é disposto no segundo circuito derefrigeração do dispositivo refrigerador. O trocador de calor termicamenteacopla uma porção do segundo circuito de refrigeração que se estende amontante do dispositivo de refrigeração para uma porção do segundo circuitode refrigeração que se estende a jusante do dispositivo de refrigeração.
Um dispositivo de fornecimento para circular o refrigerante nosegundo circuito de refrigeração é preferivelmente também disposto nosegundo circuito de refrigeração provido no dispositivo refrigerador dosistema de refrigeração de acordo com a invenção. O dispositivo defornecimento pode ser na forma de um compressor, por exemplo. CO2 ouR134A (CH2-CF3) é preferivelmente usado como o segundo refrigerante.Falando geralmente, o mesmo refrigerante, isto é, CO2 ou R134A (CH2- CF3),por exemplo, pode ser usado para o primeiro e o segundo refrigerantes.Todavia, é também possível operar o primeiro e o segundo circuito derefrigeração com diferentes refrigerantes.
O segundo refrigerante que é aquecido por meio datransferência de energia de refrigeração do segundo circuito de refrigeraçãopara o primeiro circuito de refrigeração, por conseguinte, primeiramente fluiatravés do trocador de calor antes de entrar no dispositivo de fornecimento eno dispositivo de refrigeração. Quando ele passa através do trocador de calor,o segundo refrigerante fluindo através da porção do segundo circuito derefrigeração que se estende a montante do dispositivo de refrigeração e odispositivo de fornecimento absorve calor, isto é, ele sofre uma outra elevaçãode temperatura. É assim possível assegurar, em particular quando CO2 éusado como o segundo refrigerante, que o segundo refrigerante é alimentadono dispositivo de refrigeração e no dispositivo de fornecimento no estado gasoso.
Depois de emergir do trocador de calor, o segundo refrigeranteque é aquecido no trocador de calor pode ser passado pelo dispositivo defornecimento para dentro do dispositivo de refrigeração e refrigerado aquipara a temperatura desejada. Finalmente, o segundo refrigerante que emergedo dispositivo de refrigeração e fluindo através da porção do segundo circuitode refrigeração que se estende a jusante do dispositivo de refrigeração épassado através do trocador de calor antes de entrar em contato térmico com oprimeiro circuito de refrigeração. No trocador de calor, o segundo refrigerantefluindo através da porção do segundo circuito de refrigeração que se estende ajusante do dispositivo de refrigeração sofre ainda refrigeração através detransferência de calor para o segundo refrigerante fluindo através da porçãodo segundo circuito de refrigeração que se estende a montante do dispositivode refrigeração e do dispositivo de fornecimento. O trocador de calor, porconseguinte, também assegura que o segundo refrigerante fluindo através daporção do segundo circuito de refrigeração que se estende a jusante dodispositivo de refrigeração esteja na desejada baixa temperatura antes de aenergia de refrigeração que é armazenada no segundo refrigerante sertransferida para o primeiro circuito de refrigeração.
Em uma forma de construção preferida do sistema derefrigeração de acordo com a invenção, o segundo circuito de refrigeração étermicamente acoplado com o primeiro circuito de refrigeração através de umoutro trocador de calor. O outro trocador de calor permite transferência ótimade energia de refrigeração do segundo circuito de refrigeração do dispositivorefrigerador para o primeiro circuito de refrigeração do sistema derefrigeração. O outro trocador de calor pode ser formado integral com odispositivo refrigerador ou formado como um componente separado.Em uma outra forma de construção preferida do sistema derefrigeração de acordo com a invenção, o primeiro refrigerante circulando noprimeiro circuito de refrigeração é selecionado de modo que ele pode serconvertido do estado líquido para o gasoso quando sua energia de refrigeraçãoé fornecida para a pelo menos uma estação de refrigeração e então retornadapara o estado líquido novamente através de apropriado controle de pressão etemperatura no primeiro circuito de refrigeração. CO2 ou R134A (CH2-CF3),por exemplo, pode ser usado como o primeiro refrigerante. Uma operação emduas fases, deste tipo, do sistema de refrigeração de acordo com a invenção éparticularmente favorável em termos de energia e pode ser implementada semproblemas através da configuração de acordo com a invenção do sistema derefrigeração com um segundo circuito de refrigeração de dispositivorefrigerador formado separadamente do primeiro circuito de refrigeração.
Um dispositivo de fornecimento para circular o primeirorefrigerante no primeiro circuito de refrigeração é preferivelmente disposto noprimeiro circuito de refrigeração do sistema de refrigeração de acordo com ainvenção. O dispositivo de fornecimento é preferivelmente na forma de umabomba e integrado na linha de alimentação do primeiro circuito derefrigeração através da qual o primeiro refrigerante que é refrigerado por meiodo dispositivo refrigerador para a temperatura requerida é passado na direçãoda estação de refrigeração ou nas estações de refrigeração.
Em uma forma de construção preferida do sistema derefrigeração de acordo com a invenção, um primeiro reservatório paratemporariamente armazenar o primeiro refrigerante é disposto no primeirocircuito de refrigeração. O reservatório é preferivelmente posicionado amontante do dispositivo de fornecimento na linha de alimentação do primeirocircuito de refrigeração. Durante a operação do sistema de refrigeração deacordo com a invenção, o primeiro refrigerante pode então ser fornecido pormeio do dispositivo de fornecimento a partir do primeiro reservatório. Oprimeiro reservatório é preferivelmente provido com isolamento apropriado afim de manter o primeiro refrigerante que é temporariamente armazenado noprimeiro reservatório na temperatura desejada. O primeiro reservatório pode,em adição, também ser formado de modo que o primeiro refrigerante pode serem um específico nível de pressão, por exemplo, alto.
Uma válvula de estrangulamento é preferivelmente disposta noprimeiro circuito de refrigeração. A válvula de estrangulamento regula a taxade fluxo do primeiro refrigerante através do primeiro circuito de refrigeração.Além disto, a válvula de estrangulamento pode também ser usada para regulara pressão e, por conseguinte, a temperatura de evaporação do primeirorefrigerante no primeiro circuito de refrigeração.
Se o sistema de refrigeração de acordo com a invençãocompreender somente uma estação de refrigeração, exatamente uma válvulade estrangulamento é preferivelmente disposta no primeiro circuito derefrigeração. A válvula de estrangulamento é então, por exemplo, disposta ajusante do dispositivo de fornecimento na linha de alimentação do primeirocircuito de refrigeração através do qual o primeiro refrigerante que érefrigerado por meio do dispositivo refrigerador para a temperaturaapropriada é alimentado na estação de refrigeração. A válvula deestrangulamento então serve para regular a taxa de fluxo de entrada doprimeiro refrigerante na estação de refrigeração associada. Além disto, aválvula de estrangulamento pode também servir para regular a pressão e, porconseguinte, a temperatura de evaporação do primeiro refrigerante quandoenergia de refrigeração é fornecida para a estação de refrigeração.
Se, por outro lado, o sistema de refrigeração de acordo com ainvenção compreender uma pluralidade de estações de refrigeração, umnúmero de válvulas de estrangulamento que corresponde ao número deestações de refrigeração é preferivelmente provido. As válvulas deestrangulamento então regulam o fluxo de entrada do primeiro refrigerantenas estações de refrigeração individuais e são dispostas, por exemplo, emlinhas de ramificação correspondentes, as quais conectam a linha dealimentação do primeiro circuito de refrigeração com as respectivas estaçõesde refrigeração. As válvulas de estrangulamento podem também ser usadaspara regular a pressão e, por conseguinte, para regular a temperatura deevaporação do primeiro refrigerante quando energia de refrigeração éfornecida para as estações de refrigeração.
A válvula de estrangulamento/válvulas de estrangulamentopodem também ser formadas de modo que ela/elas é/são capazes decompletamente suprimir o fluxo do primeiro refrigerante através da/dasválvula de estrangulamento/válvulas, de estrangulamento. A alimentaçãoprimeiro refrigerante em uma correspondente estação de refrigeração pode serassim interrompida ou restabelecida em uma maneira simples por meio dofechamento ou abertura da válvula de estrangulamento. Isto é vantajoso emparticular em um sistema de refrigeração que compreende uma pluralidade deestações de refrigeração, pois então o primeiro refrigerante e, por conseguinte,energia de refrigeração pode ser alimentada nas estações de refrigeraçãoindividuais, enquanto outras estações de refrigeração podem ser isoladas apartir do primeiro circuito de refrigeração em uma maneira simples.
Um segundo reservatório para temporariamente armazenar osegundo refrigerante é preferivelmente disposto no segundo circuito derefrigeração do dispositivo refrigerador. O segundo reservatório éposicionado, por exemplo, a montante do segundo dispositivo defornecimento no segundo circuito de refrigeração, de modo que o dispositivode fornecimento pode fornecer o segundo refrigerante que é temporariamentearmazenado no segundo reservatório a partir do segundo reservatório.
Em uma forma de construção preferida do sistema derefrigeração de acordo com a invenção, a estação de refrigeração tem umterceiro circuito de refrigeração que é formado separadamente do primeirocircuito de refrigeração e é termicamente acoplado com o primeiro circuito derefrigeração. No caso de um projeto deste tipo, o terceiro circuito derefrigeração pode vantajosamente ser isolado a partir da pressão que reina noprimeiro circuito de refrigeração. Além disto, é mais fácil executar trabalhode manutenção em componentes individuais do sistema.
Em uma forma de construção preferida do sistema derefrigeração de acordo com a invenção, o terceiro circuito de refrigeração étermicamente acoplado com o primeiro circuito de refrigeração através de umterceiro trocador de calor. O terceiro trocador de calor permite ótimatransferência de energia de refrigeração a partir do primeiro circuito derefrigeração do sistema de refrigeração para o terceiro circuito de refrigeraçãoda estação de refrigeração.
O terceiro trocador de calor é preferivelmente formado comoum dispositivo de evaporação. O primeiro refrigerante fluindo através doprimeiro circuito de refrigeração é então convertido do estado líquido para ogasoso ao fornecer sua energia de refrigeração para a estação de refrigeração.
O primeiro refrigerante é então retornado para o estado líquido novamenteatravés de apropriado controle de temperatura e pressão no primeiro circuitode refrigeração. Uma operação em duas fases deste tipo do sistema derefrigeração de acordo com a invenção é particularmente favorável em termosde energia e pode ser implementada sem problemas através da configuraçãode acordo com a invenção do sistema de refrigeração.
Se o sistema de refrigeração de acordo com a invençãocompreender uma pluralidade de estações de refrigeração, estas estações derefrigeração são, em cada caso, providas com um terceiro circuito derefrigeração, cada terceiro circuito de refrigeração sendo termicamenteacoplado com o primeiro circuito de refrigeração através de umcorrespondente terceiro trocador de calor, que é preferivelmente formadocomo um dispositivo de evaporação.Uma forma de construção preferida de um sistema derefrigeração de acordo com a invenção é agora ilustrada em detalhe com basenos desenhos esquemáticos acompanhantes, nos quais:
a figura 1 mostra um sistema de refrigeração de acordo com ainvenção,
a figura 2 é uma representação ampliada de um dispositivorefrigerador que é usado no sistema de refrigeração de acordo com a invençãocomo mostrado na figura 1,
a figura 3 é uma representação do controle de processo derefrigeração em um sistema de refrigeração conhecido a partir da arte anteriorem um diagrama de pressão-entalpia usando CO2 como o primeirorefrigerante, e
a figura 4 é uma representação do controle de processo derefrigeração em um sistema de refrigeração de acordo com a invenção em umdiagrama de pressão-entalpia usando CO2 como o primeiro refrigerante.
A figura 1 mostra um sistema de refrigeração 10 que é providopara refrigerar alimento provido a bordo de uma aeronave de passageiros paradistribuição aos passageiros e armazenado em contêineres de transportemóveis. O sistema de refrigeração 10 compreende um dispositivo refrigeradorcentral 12 bem como uma pluralidade de estações de refrigeração 14 que sãodistribuídas na região da cozinha a bordo em respectivos locais de depósitodos contêineres de transporte no compartimento de passageiros da aeronave.
A fim de suprir a estações de refrigeração 14 com energia de refrigeração, umprimeiro circuito de refrigeração 16 é provido, através do qual um primeirorefrigerante, como indicado pela seta P, flui no sentido anti-horário. CO2 éusado como o primeiro refrigerante.
O primeiro circuito de refrigeração 16 do sistema derefrigeração 10 é termicamente acoplado com um segundo circuito derefrigeração 20 do dispositivo refrigerador 12 através de um primeiro trocadorde calor 18. Caso contrário, o primeiro e o segundo circuito de refrigeração16, 20 são formados separadamente um do outro, de modo que o primeirocircuito de refrigeração 16 não é sujeito à pressão que reina no segundocircuito de refrigeração 20, a qual pode ser muito alta, durante a operação dosistema de refrigeração 10.
O primeiro circuito de refrigeração 16 compreende uma linhade alimentação 22, uma linha de remoção 24 bem como uma pluralidade delinhas de ramificação 26, as linhas de ramificação 26, em cada caso, servindopara conectar as estações de refrigeração individuais 14 à linha dealimentação ou remoção 22, 24 do primeiro circuito de refrigeração 16.
Um primeiro dispositivo de fornecimento 28, que é na formade uma bomba, é disposto na linha de alimentação 22 do primeiro circuito derefrigeração 16 e serve para fornecer o primeiro refrigerante a partir de umprimeiro reservatório 30, que é disposto a montante do dispositivo defornecimento 28 no primeiro circuito de refrigeração 16, e para circulá-lo noprimeiro circuito de refrigeração 16. O primeiro reservatório 30 é providocom isolamento apropriado, de modo que o primeiro refrigerante que étemporariamente armazenado no primeiro reservatório 30 pode ser mantidona desejada baixa temperatura.
Uma válvula de estrangulamento 31 é disposta em cada linhade ramificação 26 conectando a linha de alimentação 22 do primeiro circuitode refrigeração 16 nas estações de refrigeração individuais 14, válvula esta 31que serve para controlar a taxa de fluxo do primeiro refrigerante na direção decada estação de refrigeração 14 bem como a pressão no primeiro refrigerantea montante de cada estação de refrigeração 14. Se requerido, cada válvula deestrangulamento 31 é capaz de completamente interromper o fluxo o primeirorefrigerante através da correspondente linha de ramificação 26 e, porconseguinte, parar a alimentação primeiro refrigerante para a estação derefrigeração 14 disposta a jusante da válvula de estrangulamento 31. Estaçõesde refrigeração individuais 14 podem ser assim isoladas a partir do primeirocircuito de refrigeração 16 em uma maneira simples, enquanto outras estaçõesde refrigeração 14 continuam a ser alimentadas com energia de refrigeração.
Cada estação de refrigeração 14 tem um terceiro circuito de refrigeração 32que é formado separadamente do primeiro circuito de refrigeração 16 e étermicamente acoplado com o primeiro circuito de refrigeração 16 através deum trocador de calor 33. O trocador de calor 33 é formado como umdispositivo de evaporação, de modo que o primeiro refrigerante fluindoatravés do primeiro circuito de refrigeração 16 é convertido do estado líquidopara o gasoso quando sua energia de refrigeração é fornecida para a estaçãode refrigeração 14. Depois de emergir a partir do trocador de calor 33, oprimeiro refrigerante é retornado para o estado líquido novamente através deapropriado controle de temperatura e pressão no primeiro circuito derefrigeração 16.
Como pode ser visto a partir da figura 2 dos desenhosacompanhantes, um segundo dispositivo de fornecimento 34 na forma de umcompressor é disposto no segundo circuito de refrigeração 20 do dispositivorefrigerador 12, este servindo para circular um segundo refrigerante nosegundo circuito de refrigeração 20. CO2 é usado como o segundorefrigerante. Um dispositivo de refrigeração 36, que é formado como umrefrigerador de gás é disposto no segundo circuito de refrigeração 20 dodispositivo refrigerador 12 a jusante do segundo dispositivo de fornecimento34. O dispositivo de refrigeração 36, em que ar dinâmico ambiente é usadocomo a fonte de calor, serve para refrigerar o segundo refrigerante que circulano segundo circuito de refrigeração 20 para a requerida baixa temperatura.
Um segundo trocador de calor 38 é também disposto nosegundo circuito de refrigeração 20 do dispositivo refrigerador 12. O segundotrocador de calor 38 termicamente acopla uma porção do segundo circuito derefrigeração 20 que se estende a montante do segundo dispositivo defornecimento 34 para uma porção do segundo circuito de refrigeração 20 quese estende a jusante do dispositivo de refrigeração 36. Como um resultado dadisposição do segundo trocador de calor 38 no segundo circuito derefrigeração 20, o segundo refrigerante que é aquecido por meio datransferência de energia de refrigeração a partir do segundo circuito derefrigeração 20 para o primeiro circuito de refrigeração 16 no primeirotrocador de calor 18 primeiramente flui através do segundo trocador de calor38 antes de entrar no segundo dispositivo de fornecimento 34 e no dispositivode refrigeração 36. Quando ele passa através do segundo trocador de calor 38,o segundo refrigerante, o qual flui através da porção do segundo circuito derefrigeração 20 que se estende a montante do segundo dispositivo defornecimento 34, absorve calor e, por conseguinte, sofre uma elevação emtemperatura. Isto assegura que o CO2 que é usado como o segundorefrigerante seja alimentado no segundo dispositivo de fornecimento 34, que éformado como um compressor, no estado gasoso.
O segundo refrigerante fluindo através da porção do segundocircuito de refrigeração 20 que se estende a montante do segundo dispositivode fornecimento 34 é colocado, no segundo trocador de calor 38, em contatotérmico com o segundo refrigerante fluindo através da porção do segundocircuito de refrigeração 20 que se estende a jusante do dispositivo derefrigeração 36. O refrigerante fluindo através da porção do segundo circuitode refrigeração 20 que se estende a jusante do dispositivo de refrigeração 36é, por conseguinte, ainda refrigerado no segundo trocador de calor 38 atravésde transferência de calor para o segundo refrigerante fluindo através daporção do segundo circuito de refrigeração 20 que se estende a montante dosegundo dispositivo de fornecimento 34. O segundo refrigerante é, porconseguinte, na desejada baixa temperatura a jusante do segundo trocador decalor 38 a fim de obter no primeiro trocador de calor 18 a requeridarefrigeração do primeiro refrigerante fluindo através do primeiro circuito derefrigeração 16 do sistema de refrigeração 10.
Finalmente, um segundo reservatório 40 para temporariamentearmazenar o segundo refrigerante bem como uma válvula de estrangulamento42 são dispostos no segundo circuito de refrigeração 20 do dispositivorefrigerador 12. O segundo reservatório 40 é posicionado a montante dosegundo dispositivo de fornecimento 34 no segundo circuito de refrigeração20, enquanto a válvula de estrangulamento 42 é disposta a jusante do segundotrocador de calor 38. O segundo dispositivo de fornecimento 34 pode, porconseguinte, fornecer o segundo refrigerante que é temporariamentearmazenado no segundo reservatório 40 a partir do segundo reservatório 40. Aválvula de estrangulamento 42 regula o fluxo do segundo refrigerante atravésdo segundo circuito de refrigeração 20. Além disto, a válvula deestrangulamento 42 pode também ser usada para controlar a pressão e, porconseguinte, a temperatura de evaporação do segundo refrigerante no segundocircuito de refrigeração 20.
A figura 3 mostra o controle de processo de refrigeração emum sistema de refrigeração conhecido a partir da arte anterior, por exemplo,DE 43 403 17 Al, em um diagrama de pressão-entalpia usando C02 como oprimeiro refrigerante. No caso deste sistema de refrigeração conhecido apartir da arte anterior um primeiro circuito de refrigeração é diretamenteacoplado com um dispositivo refrigerador central, de modo que a alta pressãode aproximadamente 95 bars que ocorre no dispositivo refrigerador em umatemperatura ambiente de aproximadamente 30°C é aplicada diretamente emuma linha de alimentação do primeiro circuito de refrigeração (pontos A, B).
E somente na região da linha de ramificação que conecta a linha dealimentação do primeiro circuito de refrigeração para uma correspondenteestação de refrigeração que a pressão no primeiro refrigerante é reduzida parauma pressão de aproximadamente 30 bares por meio da ação de uma válvulade estrangulamento posicionada na linha de ramificação. Entre um ponto Cdiretamente a montante da estação de refrigeração e pontos D e E na linha deramificação a jusante da estação de refrigeração ou a linha de remoção doprimeiro circuito de refrigeração o primeiro refrigerante é convertido para oestado gasoso por meio de um trocador de calor, que é formado como umdispositivo de evaporação, da estação de refrigeração. Finalmente, umaelevação em pressão para aproximadamente 95 bar tem lugar no primeirorefrigerante ao fluir através do dispositivo refrigerador.
A figura 4 é uma representação do controle de processo derefrigeração em um sistema de refrigeração ilustrada nas figuras 1 e 2 em umdiagrama de pressão-entalpia usando C02 como o primeiro refrigerante.Como é evidente a partir de uma comparação dos diagramas nas figuras 3 e 4,um nível de pressão no primeiro circuito de refrigeração no sistema derefrigeração de acordo com as figuras 1 e 2 é distintamente menor que nosistema conhecido a partir da arte anterior. Em adição, o controle de processono sistema de acordo com as figuras 1 e 2 difere do controle de processo nosistema conhecido a partir da arte anterior pelo fato de que o primeiro circuitode refrigeração do sistema de acordo com as figuras 1 e 2 representa umprocesso cíclico à direita, isto é, um processo cíclico decorrendo no sentidohorário, enquanto o circuito de refrigeração no sistema conhecido a partir daarte anterior representa um processo cíclico à esquerda, isto é, um processocíclico decorrendo no sentido anti-horário.

Claims (10)

1. Sistema de refrigeração (10), em particular para refrigeraralimento a bordo de uma aeronave, com- um dispositivo refrigerador (12) e- um primeiro circuito de refrigeração (16) que é adaptado paraalimentar energia de refrigeração gerada pelo dispositivo refrigerador (12) apelo menos uma estação de refrigeração (14), em que o dispositivorefrigerador (12) compreende um segundo circuito de refrigeração (20) que éformado separadamente do primeiro circuito de refrigeração (16) e étermicamente acoplado com o primeiro circuito de refrigeração (16), e em queum dispositivo de refrigeração (36) é disposto no segundo circuito derefrigeração (20), caracterizado pelo fato de que um trocador de calor (38) édisposto no segundo circuito de refrigeração (20), trocador de calor (38) esteque termicamente acopla uma porção do segundo circuito de refrigeração (20)que se estende a montante do dispositivo de refrigeração (36) para umaporção do segundo circuito de refrigeração (20) que se estende a jusante dodispositivo de refrigeração (36).
2. Sistema de refrigeração de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o segundo circuito de refrigeração (20) étermicamente acoplado com o primeiro circuito de refrigeração (16) atravésde um outro trocador de calor (18).
3. Sistema de refrigeração de acordo com a reivindicação 1 ou-2, caracterizado pelo fato de que um primeiro refrigerante circulando noprimeiro circuito de refrigeração (16) é selecionado de modo que ele pode serconvertido do estado líquido para o gasoso quando sua energia de refrigeraçãoé fornecida para a pelo menos uma estação de refrigeração (14) e entãoretornada para o estado líquido novamente através de apropriado controle depressão e temperatura no primeiro circuito de refrigeração (16).
4. Sistema de refrigeração de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que um dispositivo defornecimento (28) para circular o primeiro refrigerante no primeiro circuito derefrigeração (16) é disposto no primeiro circuito de refrigeração (16).
5. Sistema de refrigeração de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um primeiro reservatório(30) para temporariamente armazenar o primeiro refrigerante é disposto noprimeiro circuito de refrigeração (16).
6. Sistema de refrigeração de acordo com qualquer uma dasreivindicações. 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma válvula deestrangulamento (31) é disposta no primeiro circuito de refrigeração (16).
7. Sistema de refrigeração de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um dispositivo defornecimento (34) para circular um segundo refrigerante no segundo circuitode refrigeração (20) é disposto no segundo circuito de refrigeração (20).
8. Sistema de refrigeração de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que um segundo reservatório(40) para temporariamente armazenar o segundo refrigerante é disposto nosegundo circuito de refrigeração (20).
9. Sistema de refrigeração de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a estação de refrigeração(14) compreende um terceiro circuito de refrigeração (32) que é formadoseparadamente do primeiro circuito de refrigeração (16) e é termicamenteacoplado com o primeiro circuito de refrigeração (16).
10. Sistema de refrigeração de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o terceiro circuito de refrigeração (32) étermicamente acoplado com o primeiro circuito de refrigeração (16) atravésde um terceiro trocador de calor (33), que é preferivelmente formado comoum dispositivo de evaporação.
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