Nach dem Kompressionssystem arbeitende Kälteanlage. Bei Kompressions-Kälteanlagen ist es be kannt, bei mehrstufigen Verdichtern die Ent spannung des flüssigen Kältemediums in so viele Stufen zu unterteilen, als Verdichter stufen vorhanden sind. Dabei werden die bei der Expansion der Flüssigkeit am Ende jeder Stufe gebildeten Dämpfe von der unter dem selben Drucke ansaugenden Verdichterstufe übernommen. Der Vorteil dieser stufenweisen Entspannung mit Zwischenabsaugen der Ex pansionsdämpfe besteht bekanntlich in einer vergrösserten Kälteleistung und verbesserten Wirtschaftlichkeit der Anlage.
Die Anwendung der Stufenentspannung mit Zwischenabsaugen der in jeder Stufe ge bildeten Expansionsdämpfe war bisher an die Verwendung von zwei- oder mehrstufigen Verdichtern. gebunden. Es konnten im Maxi mum nur so viel Entspannungsstufen vor gesehen werden, als Verdichterstufen vorhan den waren. Damit mussten aber zur Errei chung des durch die Stufenentspannung resultierenden Vorteils die erhöhten Ventil- widerstände des Mehrstufenkompressors in Kauf genommen werden.
Zweck der Erfindung ist nun, diesen Nachteil zu beseitigen und die stufenweise Entspannung des flüssigen Kältemediums um abhängig zu machen von der Stufenzahl des Verdichters.
Die Erfindung betrifft eine nach dem. Kompressionssystem arbeitende Kälteanlage mit stufenweiser Entspannung des flüssigen Kältemediums und Zwischenabsaugen der bei der Entspannung gebildeten Dämpfe. Die Erfindung besteht darin, dass zur vermehrten Unterteilung der Stufenentspannung neben dem Hauptverdichter mindestens ein Absaug- verdichter vorgesehen ist, wobei jeder Ab saugverdichter die von einer zusätzlichen Entspannungsstufe gebildeten Dämpfe über nimmt.
Durch die Erfindung wird in erster Linie ermöglicht, die Stufenexpansion selbst bei einstufigem Verdichter anzuwenden und daher die Vorteile des Einstufen-Verdichters mit den Vorteilen der Stufenentspanntiug zu vereinen. Die Erfindung ermöglicht es, die bekannten Vorteile der stufenweisen Flüssig keitsentspannung mit Zwischenabsaugen der Expansionsdämpfe mit den Vorteilen mög lichst geringstufiger Verdichter zu paaren und dabei eine weitere Erhöhung der Kälte leistung und Verminderung des spezifischen Kraftverbrauches zu erreichen.
Die vom Absaugverdichter übernommenen gältemediumdämpfe können bei einstufigem Hauptverdichter auf den Verflüssigungs druck bei mehrstufigem Hauptverdichter auf den nächsthöheren Enddruck einer Haupt verdichterstufe verdichtet werden. Die vom Absaugverdichter verdichteten Dämpfe kön nen bei mehrstufigem Hauptverdichter vor der Übernahme durch eine Hauptverdichter- stufe im Zwischendruck-Receiver des Haupt verdichters eine Abkühlung bis nahe der Sät tigungstemperatur erhalten.
Mit einem solchen Absaugverdichter lässt sich bei einstufigem Hauptverdichter eine zweistufige Flüssigkeitsentspannung, bei zweistufigem Hauptverdichter eine drei stufige Flüssigkeitsentspannung und bei drei stufigem Hauptverdichter eine vierstufige Flüssigkeitsentspannung mit Zwischenabsau- gen der Expansionsdämpfe erreichen.
Prak tisch wird meist mit einem einzigen solchen Absaugverdichter auszukommen sein, für anomale Verhältnisse könnten aber auch zwei oder mehr als zwei Absaugverdichter vorgesehen werden, die die Expansions dämpfe unter verschiedenen Drücken über nehmen und auf gleiche oder verschiedene Enddrücke komprimieren.
Die Verdichtung der Absaugdämpfe erfolgt zweckmässiger- -tveise auf den nächsthöheren Saugdruck einer Hauptverdichterstufe, wobei die Mög lichkeit besteht, diese über den Zwischen druck-Receiver des Hauptverdichters zu lei ten, zum Zwecke einer wirksamen Abkühlung vor der Übernahme durch den Hauptverdich ter. Es ist aber auch möglich, diese Dämpfe mittels des Absaugverdichters direkt auf den Hauptverdichter-Enddruck zu verdichten.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes mit einem einstufigen, doppeltwirkenden Kolbenver dichter. Fig. 2 ist das zugehörige Mollier- Diagramm.
Es bedeuten in Fig. 1: 1 der Hauptver dichter, 2 der Kondensator, 3 der Verdamp fer der Kühlanlage, 4 ist das erste Entspan nungsorgan, 5 der Absaugverdichter, 6 eine Absaugflasche und 7 das zweite Entspan nungsorgan. Das Fördervolumen dieser Ab- sau-Verdichter ist ist gering und beträgt. je nach Betriebsverhältnissen nur etwa 5 bis 15 % der Förderleistung des Hauptverdichters.
Für eine Normalanlage ohne Absaugver- dichter würde sich der Kältemittelkreislauf wie folgt gestalten: Die im Verdampfer 3 gebildeten Kälte mitteldämpfe werden unter dem Verdamp- ferdruck p,, das heisst unter Zustand a (siehe Mollier-Diagramm) durch eine Leitung 8 vom Verdichter 1 angesogen.
In diesem werden sie annähernd adiabatisch auf den Verflüssi- gungsdruclz. p;, (Linie a-b im Mollierdia- gramm) verdichtet. Diese unter Zustand b stark überhitzten Dämpfe treten durch die Leitung 9 in den Kondensator ? über, wo durch Wärmeabfuhr eine restlose Verflüssi gung dieser Dämpfe stattfindet.
Die reine Kältemediumflüssigkeit, immer noch unter Verflüssigungsdruck p, . verlässt mit Zustand c den Kondensator und gelangt durch die Leitung 10 vor das Ent#pannungso.rgan 4, wo die Entspannung dieser Flüssigkeit von Druck p,, auf den Verda.mpferdruck p, ent sprechend dein Linienzug e-d des Mollier- Diagramm.es stattfindet.
Die so entspannte Flüssigkeit, die einen Anteil (:r@) Dampf ent hält, tritt durch die strichpunktierte Leitung 11 und die Leitung 12 wieder in den Ver dampfer 3 über, wo durch Wärmeeinfall von aussen, das heisst durch Wärmeentzug aus dem zu kühlenden Mittel eine restlose Ver dampfung vom Zustandspunkte d auf den Zustand a erfolgt. Der Kreislauf beginnt hier von neuem. Bei den bisherigen Verfahren wird pro Kilo umgepumpte Kältemediumflüssigkeit aus dem Verdampfer eine Wärmemenge ent- sprechend der Distanz<I>d i</I> zwischen Punkt<I>d</I> und a entzogen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel erfolgt, in Abweichung vom oben beschrie benen Kreislauf, im ersten Entspannungs organ 4 eine Entspannung des unter dem Zustandspunkt c anfallenden flüssigen Kälte mediums auf den Zwischendruck p4 (Linie c-e im Mollier-Diagramm). Die so ent spannte Flüssigkeit wird in die Absaug- flasche 6 eingespritzt, wo eine Trennung zwi schen der reinen Flüssigkeit und der bei der Expansion gebildeten Dämpfe vollzogen wird.
Die reine Flüssigkeit unter dem Zustand f sammelt sich am Boden der Ahsaugflasche 6, während die Gase unter dem Zustand h darüber sich ansammeln. Die reine Flüssig keit gelangt nun vor das zweite Entspan nungsorgan 7 und erfährt darin eine Ent spannung vom Zwischendruck p. auf den Verdampferdruck p, entsprechend der Linie f-g (Fug. 2). Diese entspannte Flüssigkeit gelangt durch die Leitung 12 in den Ver dampfer 3, wo wiederum die restlose Ver dampfung auf Zustandspunkt a erfolgt.
Die in der Entspannungsflaszhe 6 ausgeschie, denen Gase gelangen durch die Leitung 13 zum Ahsaugverdichter 5 und werden in @die- sern vom Zustandspunkte h, das heisst vom Zwischendruck p,, auf den Enddruck p3 (Zu standspunkt k), also auf den @erfl'üssib@-ungs- druck des Hauptverdichters verdichtet und durch die Leitung 14 der Druckleitung 9 des Hauptverdichters zugeführt.
Sie gelangen ge meinsam mit den vom Hauptverdichter an kommenden Kältemediumdämpfen zum Kon densator 2.
Gemäss Fig. 2 wird pro 1 Kilo verdamp fendes Kältemedium eine Wärmemenge ent sprechend der Distanz 4i' zwischen g und a entzogen. Es geht daraus ohne weiteres der Vorteil der Stufenentspannung hervor, indem mit dieser bei gleichbleibendem Förder- volumen des Hauptverdichters im Verdamp fer eine vermehrte Kälteleistung produziert wird.
Anderseits müssen die bei der Stufen entspannung in Punkt e, das heisst in der Ab saugflasche 6 bereits abgeschiedenen Gase lediglich vom Zwischendruck p2 auf den End- druck p3 verdichtet werden, während ohne diese Zwischenentspannung diese selben Gase vom Verdampferdruck p3 verdichtet we Erden müssen. Daraus resultiert die grössere Wirt schaftlichkeit der beschriebenen Kälteanlage.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes mit einem zweistufigen Kolbenverdichter und einem Ab saugverdichter zur Erhöhung der Expan sionsunterteilung auf drei Stufen. Fig. 4 ist das zu diesem Beispiel gehörende Mollier-Dia- gramm.
Es bedeuten in Fig. 3 (in Anlehnung an Fig. 1) 1' der Hauptverdichter, 2 der Kon densator und 3 der Verdampfer der Kälte anlage, 4 ist das erste, 18 das zweite und 7 das dritte Entspannungsorgan für das flüs sige Kältemedium. Ferner bedeutet 6 die Ent spannungsflasche am Ende der zweiten Ent spannungsstufe, 5 der Absaugverdichter und 15 der zum Zweistufen-Hauptverdichter 1' gehörende Zwischendruck-Receiver.
Der Kreislauf des Kältemediums ist für dieses Beispiel folgender: Die im Verdampfer 3 durch Wärmeein fall .gebildeten Kälteme@diumdämpfe werden durch die Leitung 8 in trockengesättigtem Zustand ä unter Druck p1 vom Hauptverdich ter 1' angesaugt.
In der ersten Verdichter stufe werden diese annähernd adiabatisch auf den Zwischendruck p3 komprimiert (Linie a'-b'). Die Kältemitteldämpfe treten durch die Leitung 19 in den Zwischendruckreceiver 15 über, wo durch Einspritzung von Kälte- mediumflüssigkeit eine Abkühlung beispiels weise auf -die Sättigungstemperatur Punkt c' erfolgt.
In diesem gekühlten Zustande ge langen diese Dämpfe durch die Leitung 20 in die zweite Stufe des Hauptverdichters, um hier auf den Verflüssigungsdruck, das heisst auf Druck p, (Zustand<I>d')</I> verdichtet zu werden.
Diese stark überhitzten Dämpfe werden durch die Leitung 9 in den Kondensator 2 gefördert, in welchem durch Wärmeentzug eine restlose Verflüssigung vor sich geht. Die gebildete reine Flüssigkeit unter Druck p4 (Zustande') verlässt den Kondensator 2 durch die Leitung 10 und erreicht das erste Ent spannungsorgan 4 zur Entspannung auf den Zwischendruck p3 (e'-f')
. Sie wird mitsamt den bei dieser Entspannung gebildeten Dämpfen durch die Düse 16 in den Zwi- schendruckreceiver 15 eingespritzt und be wirkt durch zusätzliche Verdampfung von Flüssigkeit die gewünschte Abkühlung der vom Hauptverdichter 1' durch die Leitung 19 ebenfalls in den Receiver eingeführten Gase.
Das Einspritz-Flüssigkeitsgasgemisch erhält in diesem Receiver eine Trennung, wo bei die reine Flüssigkeit unter dem Zustande g' sich am Boden ansammelt, während der Gasanteil unter Zustand c', vermengt mit den von der ersten Verdichterstufe ankommen den Verdichtergasen, von der zweiten Ver- dichterstufe durch die Leitung 20 abgesaugt wird.
Die Kältemediumflüssigkeit vom Zustand gelangt durch die Leitung 17 vor das zweite Entspannungsorgan 18 und erfährt hier eine Entspannung auf den weiteren Zwischendruck p. (g'-h'). In der Absaug- flasche 6 trennen sich wiederum die bei die ser zweiten Expansion gebildeten Dämpfe von der Flüssigkeit, so dass am Boden der Absaugflasche 6 reine Flüssigkeit vom Zu stand k' und im obern Teil reines Gas vom Zustand l' sich ansammeln.
Erstere fliesst zum dritten Entspannungsorgan 7 und er fährt dabei die Expansion auf den Verdamp- ferdruck p, (Zustand W<I>),</I> unter welchem die Überleitung ,durch Ü'en Leitungsstrang 12 in den Verdampfer 3 erfolgt, von wo der Kreis lauf von neuem beginnt.
Aus der Absaugflasche 6 gelangen die separierten Dämpfe im Zustand l' durch die Leitung 13 zum Absaugverdichter 5, werden darin auf den Zwischendruck p3 verdichtet und nun mit Zustand n durch die Leitung 14 ebenfalls in den Zwischendruckreceiver 15 geleitet.
Sie erhalten hier wie die Verdichter- dämpfe von der ersten Hauptverdichterstufe eine Abkühlung von 7i auf c', das heisst bis nahe an die Sättigungstemperatur und gelan- gen darauf durch die Leitung 20 zur zweiten Stufe des Hauptverdichters 1'.
Der Vorteil der Zuordnung eines Absa.ug- verdicliters und der weiteren Unterteilung der Entspannungsstufen ist auch für dieses Bei spiel aus dem Mollier-Diagramm (Fix. 4) er sichtlich. Es wird einmal eine im Verhältnis di, <I>:</I> 4i,; vergrösserte Kälteleistung erzeugt, anderseits eine für den im Zustandspunkt<I>lt'</I> enthaltenen Gasanteil im Verhältnis di.j <I>:</I> Ai,, verminderte Verdiehterarbeit erforderlich.
Es wäre auch möglich, in dem geschilder ten zweiten Ausführungsbeispiel die vom Ab saugverdichter übernommenen Gase statt auf den Zwischendruck p", direkt auf den End- druck p., zu komprimieren, gemäss Linienzug l'-n'. In diesem Falle würden die Förder- gase des Absaugverdichters durch die strich punktierte Leitung 14' direkt in die Druck leitung 9 bezw. zum Kondensator 2 über geleitet. Die erzielten Vorteile bleiben sich praktisch die gleichen.
Wie bereits erwähnt, lässt sich der Ab saugverdichter auch ziz drei-, vier- und mehr stufigen Verdichteranlagen zuordnen zur Entspannung des flüssigen Kältemediums in vier, fünf und mehr Stufen.
Durch die Erfindung lasen sich mit Vor teil bestehende Kälteanlagen alter Bauweise mit einstufigem Verdichter durch Zuordnung eines kleinen Absaugverdiehters in eine An lage mit zweistufiger Entspannung umbauen.
Vorhanden ist beispielsweise eine Kälte anlage nach dem Ammoniakkompressions- system mit einstufigem Verdichter von 100 000 cal. Kälteleistung pro Stunde bei einer Verdampfungstemperafur von -15 C und einer Verflüssigungstemperatur von 30" C. Da:s effektive Fördervolumen des Kompressors beträgt<B>191.5</B> m'h und der theoretische Kraftbedarf 33,? PS, die theo retische spezifische Kälteleistung 3013 cal/PS.
Durch Zuordnung eines kleinen Absaug- verdichters mit einem effektiven Förder- volumen von beispielstveise 13,9 m'Jh lässt sich nun eine erste Stufenentspannung von 30 auf = 0 C und nachfolgend eine zweite Stufenentspannung des flüssigen Kälte- mediums von 0 auf -15 C ermöglichen. Die nach der ersten Entspannung gebildeten Dämpfe (13,9 ms/h) werden vom Absaug- verdichter übernommen und auf den Verflüs sigungsdruck -f- 30 C verdichtet.
Der theo retische Kraftaufwand des Absaugverdich- ters beträgt dabei 2,5 PS.
Der Hauptverdichter fördert das unver änderte Ammoniakgewicht wie vor dem Um bau, aber pro verdampfendes Kilo Ammoniak werden nunmehr 297,7 cal. im Verdampfer aufgenommen, gegenüber 264 cal. vor dem Umbau, so dass sich die Kompressorkälte- leistung nunmehr bei gleichbleibendem theo retischem Kraftbedarf von 33,2 PS auf 113 000 cal/h erhöht.
Der Gesamtenergiever brauch der umgebauten Anlage stellt sich einschliesslich Absaugverdichter theoretisch auf 33,2 + 2,5 = 35,7 PS, so dass daraus eine theoretische Kälteleistung von 3170 cal/PSe resultiert. Der Umbau ergibt @somit mit relativ geringen Kosten eine Erhöhung der Kälteleistung um<B>13%</B> und eine Verbes serung der Wirtschaftlichkeit um zirka 5%.
Auch bei vorhandenen zwei- oder Brei- oder mehrstufigen Verdichtern kann durch Ausbildung eines Absaugverdichters und Er höhung der Expansionsunterteilung auf drei bezw. vier Stufen der gleiche Vorteil erreicht werden. Die Erfindung ermöglicht aber auch, neue Anlagen mit Einstufen-Hauptverdich- ter sehr wirtschaftlich zu gestalten.
Statt den in den aufgezeichneten Ausfüh rungsbeispielen dargestellten Kolbenkompres soren können natürlich auch Turboverdichter oder Drehko.lbenverdichter, sowohl als Haupt- wie auch als Absaugverdichter zur Installa tion gelangen. Der Hauptverdichter kann aus einem oder mehreren Zylindern mit gemein samem oder separatem Antrieb vorgesehen sein. Es können auch mehrere Absaugver- dichter unter dem gleichen oder verschiedenen Zwischendrücken Kältemediumdämpfe ab saugen und auch höhere Zwischendrücke bezw. den Enddruck des Hauptverdichters fördern.
Refrigeration system working according to the compression system. In compression refrigeration systems, it is known to divide the Ent tension of the liquid refrigerant into as many stages as there are compressor stages in multi-stage compressors. The vapors formed during the expansion of the liquid at the end of each stage are taken over by the compressor stage sucking in under the same pressure. The advantage of this gradual relaxation with intermediate suction of the expansion vapors is known to be an increased cooling capacity and improved economic efficiency of the system.
The application of the stage expansion with intermediate suction of the expansion vapors formed in each stage was previously based on the use of two- or multi-stage compressors. bound. In the maximum, there could only be as many expansion stages as there were compression stages. In order to achieve the advantage resulting from the stage expansion, however, the increased valve resistances of the multistage compressor had to be accepted.
The purpose of the invention is now to eliminate this disadvantage and to make the gradual expansion of the liquid cooling medium dependent on the number of stages of the compressor.
The invention relates to one after. Compression system working cooling system with gradual expansion of the liquid cooling medium and intermediate suction of the vapors formed during the expansion. The invention consists in that, in addition to the main compressor, at least one suction compressor is provided for the increased subdivision of the stage expansion, each suction compressor taking over the vapors formed by an additional expansion stage.
The invention primarily makes it possible to use the step expansion even with a single-stage compressor and therefore to combine the advantages of the single-stage compressor with the advantages of the step relaxation. The invention makes it possible to pair the known advantages of the gradual liquid keitsentbildung with intermediate suction of the expansion vapors with the advantages of the lowest possible stage compressor and thereby achieve a further increase in the refrigeration power and a reduction in the specific power consumption.
The liquid medium vapors taken over by the suction compressor can be compressed to the condensing pressure in the case of a single-stage main compressor, in the case of a multi-stage main compressor to the next higher final pressure of a main compressor stage. In the case of a multi-stage main compressor, the vapors compressed by the suction compressor can be cooled to near the saturation temperature in the intermediate pressure receiver of the main compressor before they are transferred to a main compressor stage.
With such a suction compressor, a two-stage liquid expansion can be achieved with a single-stage main compressor, a three-stage liquid expansion with a two-stage main compressor and a four-stage liquid expansion with intermediate suction of the expansion vapors with a three-stage main compressor.
In practice, it is usually possible to get by with a single suction compressor, but two or more than two suction compressors could be provided for abnormal conditions, which take the expansion vapors under different pressures and compress them to the same or different final pressures.
The extraction vapors are expediently compressed to the next higher suction pressure of a main compressor stage, with the possibility of routing them via the intermediate pressure receiver of the main compressor for the purpose of effective cooling before being taken over by the main compressor. However, it is also possible to compress these vapors directly to the main compressor final pressure by means of the suction compressor.
Fig. 1 shows a first Ausführungsbei game of the subject invention with a single-stage, double-acting piston piston. Fig. 2 is the associated Mollier diagram.
It means in Fig. 1: 1 of the main compressor, 2 the condenser, 3 the evaporator fer the cooling system, 4 is the first relaxation organ, 5 the suction compressor, 6 a suction bottle and 7 the second relaxation organ. The delivery volume of these suction compressors is low and amounts to. Depending on the operating conditions, only about 5 to 15% of the delivery capacity of the main compressor.
For a normal system without a suction compressor, the refrigerant circuit would be designed as follows: The refrigerant vapors formed in the evaporator 3 are sucked in from the compressor 1 through a line 8 under the evaporator pressure p ,, that is, under state a (see Mollier diagram) .
In this they are approximately adiabatically to the liquefaction pressure. p ;, (line a-b in the Mollier diagram) condensed. These vapors, which are severely overheated under condition b, enter the condenser through line 9? over, where a complete liquefaction of these vapors takes place through heat dissipation.
The pure refrigerant liquid, still under condensing pressure p,. leaves the condenser with state c and arrives through the line 10 before the relaxation device 4, where the expansion of this liquid from pressure p to evaporator pressure p takes place according to the line ed of the Mollier diagram .
The so relaxed liquid, which contains a portion (: r @) ent vapor, passes through the dash-dotted line 11 and the line 12 back into the Ver evaporator 3, where by heat from the outside, that is, by heat extraction from the medium to be cooled a complete evaporation from state point d to state a takes place. The cycle begins again here. In the previous methods, a quantity of heat corresponding to the distance <I> d i </I> between point <I> d </I> and a is withdrawn from the evaporator per kilogram of refrigerant fluid pumped around.
In the example shown in Fig. 1, in deviation from the above-described enclosed circuit, in the first relaxation organ 4 a relaxation of the liquid cold medium occurring under the state point c to the intermediate pressure p4 (line c-e in the Mollier diagram). The liquid released in this way is injected into the suction bottle 6, where a separation is made between the pure liquid and the vapors formed during the expansion.
The pure liquid under state f collects at the bottom of the suction bottle 6, while the gases under state h collect above it. The pure liquid speed now reaches the second relaxation organ 7 and experiences a relaxation therein from the intermediate pressure p. on the evaporator pressure p, according to the line f-g (Fig. 2). This relaxed liquid passes through line 12 in the United steamer 3, where in turn the complete evaporation takes place at state point a.
The gases discharged in the expansion bottle 6 pass through the line 13 to the suction compressor 5 and are in these from the state point h, that is, from the intermediate pressure p ,, to the final pressure p3 (state point k), ie to the @erfl The pressure of the main compressor is compressed and fed through the line 14 to the pressure line 9 of the main compressor.
Together with the refrigerant vapors coming from the main compressor, they reach the condenser 2.
According to FIG. 2, an amount of heat corresponding to the distance 4i 'between g and a is withdrawn for every 1 kilo of evaporating cooling medium. The advantage of the step relaxation arises from this without further ado, in that an increased cooling capacity is produced with the same delivery volume of the main compressor in the evaporator.
On the other hand, the gases already separated in the step relaxation in point e, i.e. in the suction bottle 6, only have to be compressed from the intermediate pressure p2 to the final pressure p3, while without this intermediate expansion these same gases must be compressed by the evaporator pressure p3. This results in the greater economic efficiency of the refrigeration system described.
Fig. 3 shows a further Ausführungsbei game of the subject invention with a two-stage piston compressor and a suction compressor from to increase the expansion subdivision sion on three levels. 4 is the Mollier diagram belonging to this example.
It mean in Fig. 3 (based on Fig. 1) 1 'of the main compressor, 2 of the Kon capacitor and 3 of the evaporator of the refrigeration system, 4 is the first, 18 is the second and 7 is the third expansion device for the liquid refrigerant. Furthermore, 6 means the relaxation bottle at the end of the second relaxation stage, 5 the suction compressor and 15 the intermediate pressure receiver belonging to the two-stage main compressor 1 '.
The circuit of the cooling medium for this example is as follows: The cooling medium vapors formed in the evaporator 3 by the incidence of heat are sucked in through the line 8 in a dry-saturated state - under pressure p1 from the main compressor 1 '.
In the first compressor stage, these are almost adiabatically compressed to the intermediate pressure p3 (line a'-b '). The refrigerant vapors pass through the line 19 into the intermediate pressure receiver 15, where cooling takes place, for example, to the saturation temperature point c 'by the injection of refrigerant fluid.
In this cooled state, these vapors pass through line 20 into the second stage of the main compressor in order to be compressed here to the condensing pressure, that is to say to pressure p, (state <I> d ') </I>.
These strongly overheated vapors are conveyed through the line 9 into the condenser 2, in which a complete liquefaction takes place through the extraction of heat. The pure liquid formed under pressure p4 (state ') leaves the condenser 2 through the line 10 and reaches the first relaxation device 4 for relaxation to the intermediate pressure p3 (e'-f')
. Together with the vapors formed during this expansion, it is injected through the nozzle 16 into the intermediate pressure receiver 15 and, through additional evaporation of liquid, effects the desired cooling of the gases likewise introduced into the receiver from the main compressor 1 'through the line 19.
The injection liquid gas mixture is separated in this receiver, where the pure liquid under condition g 'collects on the bottom, while the gas portion under condition c', mixed with the compressor gases arriving from the first compressor stage, is transferred from the second Denser stage is sucked through the line 20.
The refrigerant fluid from the state passes through the line 17 upstream of the second expansion element 18 and here experiences an expansion to the further intermediate pressure p. (g'-h '). In the suction bottle 6, the vapors formed during this second expansion separate from the liquid, so that pure liquid of state k 'and in the upper part pure gas of state l' collect at the bottom of suction bottle 6.
The former flows to the third expansion element 7 and it expands to the evaporator pressure p, (state W <I>), </I> under which the transfer takes place through the conduit 12 into the evaporator 3, from where the cycle begins again.
From the suction bottle 6, the separated vapors in state 1 'pass through line 13 to the suction compressor 5, where they are compressed to intermediate pressure p3 and are now also passed through line 14 to intermediate pressure receiver 15 with state n.
Like the compressor vapors, they are cooled from 7i to c 'from the first main compressor stage, that is to say to almost the saturation temperature, and then pass through line 20 to the second stage of the main compressor 1'.
The advantage of assigning an aspirator and further subdividing the relaxation levels can also be seen for this example from the Mollier diagram (Fix. 4). There will be one in the ratio di, <I>: </I> 4i ,; increased cooling capacity is generated, on the other hand, a reduced amount of work is required for the gas content contained in the state point <I> lt '</I> in the ratio di.j <I>: </I> Ai ,,.
It would also be possible, in the second embodiment described, to compress the gases taken over from the suction compressor instead of to the intermediate pressure p ", directly to the final pressure p., According to the line l'-n '. In this case, the conveyors would gases from the suction compressor are passed through the dash-dotted line 14 'directly into the pressure line 9 or to the condenser 2. The advantages achieved remain practically the same.
As already mentioned, the suction compressor can also be assigned to three, four and more stage compressor systems for expanding the liquid cooling medium in four, five and more stages.
With the invention, existing old-style refrigeration systems with a single-stage compressor can be converted into a system with two-stage relaxation by assigning a small suction compressor.
For example, there is a refrigeration system based on the ammonia compression system with a single-stage compressor of 100,000 cal. Cooling capacity per hour at an evaporation temperature of -15 C and a condensation temperature of 30 "C. The effective delivery volume of the compressor is <B> 191.5 < / B> m'h and the theoretical power requirement 33,? PS, the theoretical specific cooling capacity 3013 cal / PS.
By assigning a small suction compressor with an effective delivery volume of, for example, 13.9 m'Jh, a first stage relaxation from 30 to = 0 C and then a second stage relaxation of the liquid refrigerant from 0 to -15 C can be made possible . The vapors (13.9 ms / h) formed after the first expansion are taken over by the suction compressor and compressed to a condensing pressure of -f- 30 C.
The theoretical effort of the suction compressor is 2.5 HP.
The main compressor promotes the unchanged ammonia weight as before the conversion, but 297.7 cal. Are now absorbed in the evaporator per kilo of ammonia evaporating, compared to 264 cal. Before the conversion, so that the compressor cooling capacity is now maintained with the theoretical power requirement remaining the same increased from 33.2 hp to 113,000 cal / h.
The total energy consumption of the converted system, including the suction compressor, is theoretically 33.2 + 2.5 = 35.7 PS, resulting in a theoretical cooling capacity of 3170 cal / PSe. The conversion thus results in an increase in cooling capacity of <B> 13% </B> and an improvement in economic efficiency of around 5% at relatively low costs.
Even with existing two- or pulp or multi-stage compressors can bezw by forming a suction compressor and he increase the expansion subdivision to three. four levels of the same benefit can be achieved. However, the invention also enables new systems with a single-stage main compressor to be designed very economically.
Instead of the piston compressors shown in the exemplary embodiments shown, turbo compressors or rotary piston compressors can of course also be installed both as main compressors and as suction compressors. The main compressor can consist of one or more cylinders with common or separate drives. It is also possible for several suction compressors to suck in refrigerant vapors under the same or different intermediate pressures and also higher intermediate pressures or promote the final pressure of the main compressor.