Verfahren zur Herbeiführung einer Aggregatzu < tandsänderung eines in einer Kühlanlage mit Kälte zu behandelnden Stoffes. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herbeiführung einer Aggregatzustandsände- rung eines mit Kälte zu behandelnden Stoffes in einer Kühlanlage, in welcher die Ver dichtung des Kälteträgers in einem mindestens zwei Stufen aufweisenden Verdichter erfolgt. Als Aggregatzustandsänderung kann beispiels weise die Verwandlung von Wasser in Eis in Betracht kommen.
Das Neue des Ver fahrens besteht darin, dass ein Teil des Kälteträgers hinter dem Verflüssiger durch einen Nebenkreislauf geleitet wird, in welchem er nach erfolgter Expansion den zu behandeln den Stoff möglichst nahe an die Temperatur der Aggregatzustandsänderung bringt und hierauf unter Umgehung der tieferen Ver- dichtet-stufe, die praktisch nur noch den Kälte aufwand für die Aggregatzustandsänderung aufzubringen hat, in die. höhere Verdichter stufe zurückgeleitet wird.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist bei spielsweise und schematisch eine Kühlanlage zur Erzeugung von Eis in Zellen veranschau licht, welche eine Ausführung des neuen Verfahrens gestattet. 1 bezeichnet einen Ge- frierkasten, in den Eiszellen 2, .welche zur Aufnahme des einzufrierenden Wassers dienen, eingesetzt werden können. In dem Gefrier kasten 1 ist ferner eine Kühlschlange 3 unter gebracht, welcher der Kälteträger durch eine Leitung 4 zufliesst und welche durch eine Leitung 5 an die Niederdruckstufe <I>ND</I> eines noch eine Hochdruckstufe HD aufweisenden Verdichters 6 angeschlossen ist. Die zwei Stufen dieses Verdichters 6 stehen über eine Leitung 7 miteinander in Verbindung.
Eine Leitung 8 stellt eine Verbindung zwischen der Hochdruckstufe HD und einem Ver- flüssiger 9 her, welch letzterer mit einer Abflussleitung 10 versehen ist. Diese unterteilt sich in zwei Äste 11, 12. Der Ast 11, in den' kurz hinter der Zweigstelle 13 ein Reduzier ventil 14 eingebaut ist, bildet einen Teil eines Nebenkreislaufes für einen Teil des Kälte trägers.
Dieser Nebenkreislauf weist noch eine in einem Vorkühler 15 für .das erst ab zukühlende und dann einzufrierende Wasser angeordnete Schlange 16, eine an diese, sowie an einen Wärmeaustauscher 17 angeschlossene Leitung 171 und eine vom Wärmeaustauscher 17 nach der Leitung 7 führende Leitung 18 auf. Die Leitung 12 geht durch den Wärme- austauscher 17 hindurch.
Zwischen diese Leitung 12 und die Leitung 4 ist ein Reduzier ventil 181 eingebaut. Das abzukühlende und zu gefrierende Wasser strömt dem Vorkühler 15 durch eine Leitung 19 zu und kann von diesem aus mit Hilfe einer Leitung 20 auf die einzelnen Gefrierzellen 2 verteilt werden.
Bei der beschriebenen Anlage geht ein Teil des Kälteträgers hinter dem Verflüssiger 9 durch den Nebenkreislauf 11, 16, 171,.17, 18, wobei er bei 14 eine Druckverminderung und infolgedessen eine Temperaturerniedrigung erfährt. Durch passende Bemessung und Ein stellung des Ventils 14 wird für eine solche Temperaturerniedrigung gesorgt, dass das Wasser im Vorkühler 15 möglichst nahe an den Gefrierpunkt, zum Beispiel auf 2 C, heruntergekühlt wird, so dass dem Wasser in den Zellen 2 praktisch nur noch die Wärme zu entziehen ist, welche die Aggregatzustands änderung, das heisst den Übergang des flüssigen Wassers in festes Eis, bewirkt.
Dies wird durch den durch die Leitung 12, das Ventil 181 und die Leitung 4, sowie die Schlange 3 gehenden Teil des Kälteträgers bewirkt. Da durch nun, dass der nur durch die Hochdruck stufe RD des Verdichters 6 gehende Teil des Kälteträgers eine Vorkühlung des einzufrieren- den Wassers bewirkt und nur der das eigent liche Gefrieren des Wassers bewirkende Teil des Kälteträgers durch beide Verdichterstufen <I>ND, RD</I> geleitet wird, kann einmal die Gefrierdauer verkürzt werden; es ist infolge dessen möglich, mit weniger Zellen auszu kommen.
Ferner ist der Kraftbedarf der Kühlanlage geringer, da der durch den Neben kreislauf gehende Teil des Kälteträgers nicht in einem so hohen Verhältnis zu verdichten ist; wie der übrige, durch beide Stufen des Verdichters 6 gehende Teil. Das Verfahren lässt sich selbstverständlich nicht nur für das Einfrieren von Wasser, sondern auch bei der Behandlung anderer Stoffe, die bei Wärrneentzug eine Aggregat zustandsänderung erfahren, anwenden.
Weist der Verdichter mehr als zwei Stufen auf, so kann ein Teil des Kälteträgers nur durch die oberste Stufe oder dann durch die obersten Stufen des Verdichters geleitet werden.
Method for bringing about a change in the aggregate state of a substance to be treated with cold in a cooling system. The invention relates to a method for bringing about a change in the physical state of a substance to be treated with cold in a cooling system, in which the compression of the refrigerant takes place in a compressor which has at least two stages. As a change in the physical state, for example, the transformation of water into ice can be considered.
The novelty of the process is that part of the coolant is passed through a secondary circuit downstream of the condenser, in which, after expansion, it brings the substance to be treated as close as possible to the temperature of the change in aggregate state and then compresses it, bypassing the lower level stage, which practically only has to apply the cooling expenditure for the change in the physical state. higher compressor stage is returned.
In the accompanying drawing, a cooling system for producing ice in cells is illustrated, for example and schematically, which allows the new method to be carried out. 1 denotes a freezer box in which ice cells 2, which serve to hold the water to be frozen, can be used. In the freezer box 1, a cooling coil 3 is also brought under, to which the refrigerant flows through a line 4 and which is connected through a line 5 to the low-pressure stage of a compressor 6 still having a high-pressure stage HD. The two stages of this compressor 6 are connected to one another via a line 7.
A line 8 establishes a connection between the high pressure stage HD and a condenser 9, the latter being provided with a discharge line 10. This is divided into two branches 11, 12. The branch 11, in the 'shortly behind the branch 13, a reducing valve 14 is installed, forms part of a secondary circuit for part of the cold carrier.
This secondary circuit also has a coil 16 arranged in a precooler 15 for the water to be cooled and then frozen, a line 171 connected to this and to a heat exchanger 17, and a line 18 leading from the heat exchanger 17 to the line 7. The line 12 passes through the heat exchanger 17.
Between this line 12 and the line 4, a reducing valve 181 is installed. The water to be cooled and frozen flows to the precooler 15 through a line 19 and can be distributed from this to the individual freezing cells 2 with the aid of a line 20.
In the system described, part of the coolant goes downstream of the condenser 9 through the secondary circuit 11, 16, 171, .17, 18, where it experiences a pressure reduction at 14 and, as a result, a temperature decrease. Appropriate dimensioning and setting of the valve 14 ensure that the temperature is lowered so that the water in the pre-cooler 15 is cooled as close as possible to freezing point, for example to 2 C, so that the water in cells 2 is practically only heat must be withdrawn, which causes the change in aggregate state, i.e. the transition of the liquid water into solid ice.
This is brought about by the part of the refrigerant passing through the line 12, the valve 181 and the line 4, as well as the coil 3. Because the part of the refrigerant that only goes through the high pressure stage RD of the compressor 6 causes the water to be frozen to be pre-cooled, and only the part of the refrigerant that causes the water to freeze through both compressor stages <I> ND, RD < / I> is passed, the freezing time can be shortened once; as a result, it is possible to get along with fewer cells.
Furthermore, the power requirement of the cooling system is lower, since the part of the refrigerant passing through the secondary circuit does not have to be compressed in such a high ratio; like the rest of the part going through both stages of the compressor 6. The process can of course not only be used for freezing water, but also for the treatment of other substances that experience a change in the aggregate state when heat is removed.
If the compressor has more than two stages, part of the refrigerant can only be passed through the top stage or then through the top stages of the compressor.