CH676036A5 - - Google Patents

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CH676036A5
CH676036A5 CH668/88A CH66888A CH676036A5 CH 676036 A5 CH676036 A5 CH 676036A5 CH 668/88 A CH668/88 A CH 668/88A CH 66888 A CH66888 A CH 66888A CH 676036 A5 CH676036 A5 CH 676036A5
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CH
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evaporator
heat exchanger
exchanger according
refrigerant
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CH668/88A
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Wilhelm Hartmann
Ulrich Dipl-Ing Kluee
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Ulrich Kluee Dipl Ing
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00Compressor arrangements
    • F25B31/002Lubrication
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
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    • F25B39/024Evaporators with plate-like or laminated elements with elements constructed in the shape of a hollow panel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels

Description

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CH 676 036 A5
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Beschreibung
Bei Verdampfern für Kältemaschinen, unter denen im vorliegenden Zusammenhang auch Wärmepumpen zu verstehen sind, unterscheidet man zwi- 5 sehen solchen für gefluteten Betrieb und solche für Einspritzbetrieb. Bei gefluteten Verdampfern wird das Kältemittel in flüssiger Phase zugeführt und mit gemischten Phasen abgeführt, wobei ein Abscheider zur Phasentrennung erforderlich ist. Da der 10 Druckverlust und der statische Druckunterschied innerhalb des Verdampfers gering sind, ist die Verdampfungstemperatur, die vom Druck des Kältemittels bestimmt ist, über die Höhe des Verdampfers im wesentlichen konstant. Dies ist günstig für die 15 Energiebilanz sowie für solche Anwendungsfälle, in denen es auf die Kontrollierbarkeit des Temperaturverlaufs in dem zu kühlenden Medium ankommt, beispielsweise bei der eisfreien Kühlung von Wasser nahe dem Gefrierpunkt. Nachteilig fällt insbesonde- 20 re bei kleineren Anlagen der Bau- und Regelungsaufwand für den Abscheider sowie die Notwendigkeit einer besonderen Ölrückführung vom Abscheider zum Kompressor ins Gewicht. Letztere ergibt sich daraus, daß das zur Schmierung des Kompres- 25 sors erforderliche Öl zum Teil mit dem Kältemittel abgeführt wird, im Kondensator im flüssigen Anteil des Kältemittels löst oder damit mischt, damit aus dem Verdampfer in den Abscheider gelangt und sich dort infolge Destillation im flüssigen Anteil anrei- 30 chert.
Bei Verdampfern mit Einspritzbetrieb wird das Kältemittel dem Verdampfer ohne vorherige Ab-scheidung als Gemisch der flüssigen und der gasförmigen Phase zugeführt und vollständig ver- 35 dampft, wobei zur sicheren Vermeidung von Flüssigkeitsschlägen im Kompressor und für die Regelung des als thermostatisches Expansionsventil ausgeführten Einspritzventils eine gewisse Überhitzung in Kauf genommen werden muß. Der appara- 40 tive Aufwand für eine Kältemaschine im Einspritzbetrieb ist geringer, weshalb diese Bauweise für kleinere Anlagen (beispielsweise unter 200 KW) oft vorgezogen wird. Jedoch hat sie den Nachteil, daß am Verdampfer infolge Zwangsdurchlaufs ein be- 45 trächtlicher Druckabfall und damit kältemittelseitig ein beträchtlicher Temperaturunterschied auftritt, der zunächst wirtschaftlich unerwünscht ist und dem Einsatz bei genauer Temperaturführung des zu kühlenden Mediums beispielsweise für Wärmepum- 50 pen oder Eiswasseranlagen mit nahe dem Gefrierpunkt liegender Wassertemperatur entgegensteht. Der Zwangsdurchlauf ist erforderlich, um einerseits eine gleichmäßige Beaufschlagung der Wärmeaustauscherflächen trotz des geringen Flüssig- 55 keitsanteils (schon am Verdampfereinlaß nur wenige Vol.-%) zu erreichen und um andererseits zu gewährleisten, daß das Kompressorschmieröl, das nach Verdampfung des Kältemittels als einzige flüssige Komponente im Verdampfer verbleibt, durch 60 hohe Gasgeschwindigkeit ausgetragen wird.
Es ist zwar bei Einspritzverdampfern bekannt, innerhalb eines Plattenverdampfers mehrere, voneinander gesonderte Abschnitte mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten vorzusehen; jedoch bilden 65
diese lediglich eine bauliche, nicht aber eine funktionelle Einheit, weil sie jeweils gesondert mit einem Einspritzventil versehen sind, was einen hohen regelungstechnischen und baulichen Aufwand verlangt. Auch kann der prinzipielle Nachteil, daß in Einspritzverdampfern ein hoher Druckabfall und damit eine große Temperaturdifferenz auftritt, mit diesen Mitteln nicht vermieden werden.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, der als Verdampfer für eine Kältemaschine einen geringen Druckabfall wie ein gefluteter Verdampfer aufweist.
Die ihr zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die angegebenen Nachteile des gefluteten Verdampfers zu vermeiden.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einem Einspritzverdampfer eine wesentlich erhöhte Geschwindigkeit des Kältemittels erst in demjenigen Bereich erforderlich ist, in welchem die vollständige Verdampfung der flüssigen Phase des Kältemittels stattfindet, damit eine gleichmäßige- Überhitzung ohne mitgerissene Reste der flüssigen Phase erfolgt und weil auch erst hier die Konzentration des Öls in der flüssigen Kältemittelkomponente infolge von Kältemittelyerdampfung so groß wird, daß die Gefahr des Ölausfalls entsteht. Ferner beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß auch im Einspritzbetrieb anfangs im Verdampfer der Flüssigkeitsanteil noch so groß ist, daß eine hinreichende Flüssigkeitsbenetzung der Verdampferinnenflächen auch bei relativ geringer Mediumsgeschwindigkeit gewährleistet ist.
Basierend auf dieser Erkenntnis besteht die erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe darin, daß der Wärmeaustauscher zur Verwendung im Einspritzbetrieb einen ersten Abschnitt mit weitem Strömungsquerschnitt und einen zweiten Abschnitt mit engem Strömungsquerschnitt umfaßt.
Daraus ergibt sich, daß der erste Abschnitt ein Betriebsverhalten ähnlich einem gefluteten Verdampfer mit geringem Druckabfall besitzt und ein höherer Druck- und Temperaturabfall erst innerhalb des zweiten Verdampferabschnitts zu verzeichnen ist. Dies macht eine genaue Temperaturführung auf der Wasserseite möglich mit einer eisfreien Wasserkühlung bis auf beispielsweise 0,5°C und die Wärmewirtschaftlichkeit wird verbessert.
Wie groß der erste Abschnitt im Verhältnis zum zweiten gestaltet werden kann, hängt von der Art des Kältemittels sowie von der Art und der zu erwartenden Menge des Kompressorschmiermittels ab. Je besser mischbar das Schmiermittel auch noch mit kleinen Mengen des flüssigen Kältemittels ist, umso sicherer kann man sein, daß das Schmiermittel auch noch im Endbereich des Verdampfers so stark durch das flüssige Kältemittel verdünnt ist und die Viskosität daher so stark herabgesetzt ist, daß es hinreichend sicher transportiert wird. Auch die Temperatur spielt dabei eine Rolle. Eine Kalkulation hat ergeben, daß bei Verwendung des Kältemittels Frigen R 22 unter Anwendung von Öl als Schmiermittel für einen Kolbenkompressor das Öl so lange noch mit hinreichender Sicherheit in der flüssigen Phase des Kältemittels im Verdampfer transportiert wird, als die flüssige Komponente
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nicht weniger als etwa 20 Gewichtsprozent des Kältemittels ausmacht. Daraus ergibt sich wiederum, daß bei Ausführung des Verdampfers als vertikaler Plattenverdampfer nicht mehr als das obere Drittel in Gestalt engerer, mäandrierter Strömungskanäle ausgeführt zu werden braucht. Der erste Abschnitt nimmt demnach etwa zwei bis drei Viertel der Verdampferhöhe ein.
Der erste Abschnitt kann in der Art eines gefluteten Verdampfers ausgebildet sein, nämlich als im wesentlichen einheitlicher Raum vergleichsweise großen Horizontalquerschnitts, in welchem das Gemisch im wesentlichen senkrecht aufwärts strömen kann. Verengungen können sich auf den Zweck der Vergleichmäßigung der Strömungsbewegung über den gesamten Querschnitt und der Verbesserung des Wärmeübergangs beschränken, nämlich vorzugsweise in der Form von Schweißverbindungen zwischen den den Strömungsraum begrenzenden Platten, die gegenüber der Vertikalrichtung wechselnd versetzt sind und als kurze Schweißstrecken, Schweißpunkte oder dgl. ausgebildet sein können. Jede Schweißstelle bildet einen Verdampfungskern.
Zweckmäßigerweise ist der Verdampfer als Berieselungsverdampfer ausgeführt. Dabei ist es an sich bekannt, einen den oberen Abschluß der Platte bildenden Sammler horizontal quer zur Plattenebene verdickt auszuführen, um dadurch den Fallinien des außen herabströmenden Wassers eine stärkere Horizontalkomponente zu verleihen, wodurch das Wasser veranlaßt wird, sich als gleichmäßiger Film auszubreiten. Wenn im Zusammenhang der Erfindung der zweite Verdampferabschnitt in Form von horizontalen, wechselnd an beiden Enden miteinander in Verbindung stehenden Kanälen ausgeführt ist, kann vorgesehen sein, daß der oberste dieser Kanäle horizontal stärker als die folgenden Kanäle verdickt ist, um diese Funktion zu übernehmen.
Besonderes Augenmerk gilt der Überhitzung des Kältemittelgases und der Förderung des Öls in diesen Kanälen, wenn das Kältemittel gänzlich oder überwiegend verdampft ist. Damit das Öl, das sich vornehmlich im unteren Bereich der Horizontalkanäle sammelt, nicht entgegen der Gasströmung zurückfließen kann, wird gemäß der Erfindung jeweils einlaufseitig eine erhöhte Schwelle an der unteren Kanalbegrenzung vorgesehen. An dem in Strömungsrichtung hinteren Ende jedes Horizontalkanals können Einrichtungen vorgesehen sein, die die Mitnahme des Öls zu dem nächstoberen Kanal erleichtern, beispielsweise eine Verengung des Strömungsquerschnitts zur Erhöhung der Gasgeschwindigkeit und zur Intensivierung der Förderwirkung. Der das Kältemittelgas vom Verdampfer abführende Stutzen wird zweckmäßigerweise nahe der unteren Begrenzung des zugehörigen Kanals des zweiten Abschnitts angeschlossen, damit das Öl nicht abermals angehoben zu werden braucht.
Das den Verdampfer versorgende Einspritzventil ist zweckmäßigerweise ein thermostatisches Regelventil, das mit Anschluß an eine überhitztes Kältemittelgas vom Verdampfer abführende Leitung ausgeführt ist, damit die Kältemittelzufuhr zum Verdampfer abhängig von der Überhitzungstemperatur geregelt wird. Dadurch wird Gewähr dafür gegeben, daß der wärmewirtschaftlich unerwünschte Überhitzungsbereich des Verdampfers so klein wie möglich bleibt.
Die Kältemaschine wird so eingestellt, daß das Kältemittel beim Erreichen der Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Verdampferabschnitt im wesentlichen ständig einen zur Verhinderung von Schmiermittelausfall ausreichenden flüssigen Anteil aufweist. Die Nichteinhaltung dieser Bedingung ist lediglich kurzzeitig gestattet, nämlich für so kurze Zeitabschnitte, daß sich das Schmiermittel währenddessen nicht unzulässig stark im ersten Verdampferabschnitt ansammeln kann.
Erreicht wird auf diese Weise das Ziel, bei einem Einspritzverdampfer den Gesamtdruckverlust sowie die Veränderung der Verdampfungstemperatur auf etwa ein Drittel zu reduzieren. Während bei einer herkömmlichen Einspritzverdampferplatte die Veränderung der Verdampfungstemperatur in einem typischen Anwendungsbeispiel mit ca. 9°C nicht mehr akzeptabel ist, sinkt sie dank der Erfindung dabei auf ca. 3°C, wobei die stärkste Temperaturabsenkung auf einen kleinen, oberen Abschnitt des Verdampfers reduziert ist, in welchem die Wassertemperatur noch vergleichweise hoch und daher die Eisbildungsgefahr gering ist. Dadurch wird erstmals die Möglichkeit geschaffen, einen Einspritzverdampfer zur Kühlung von Wasser nahe dem Gefrierpunkt zu verwenden. In dem unteren, ersten Verdampferabschnitt wird dabei durch die versetzte Schweißnahtanordnung eine bessere Verteilung des Wasserfilms, ein erhöhter Wärmeübergang durch höheren Turbulenzgrad und dadurch eine höhere Wandtemperatur erreicht, was gleichfalls die Möglichkeiten verbessert, ohne Eisansatz näher an den Gefrierpunkt heranzukühlen.
Bei Eisspeicherbetrieb (sowohl im Berieselungsverfahren als auch unter Wasser) wird durch den kontrollierten und gleichmäßigeren Temperaturverlauf in der Verdampferplatte ein gleichmäßigeres Anwachsen des Eises garantiert, als es bei Einspritzverdampfern herkömmlicher Bauweise möglich ist. Es kann auch die Eisabsprengung von den Platten mittels Heißgaseinspeisung angewendet werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Verdampfers im Querschnitt mit einer schematischen Darstellung der Kältemaschine,
Fig. 2 Einzelheiten des Verdampferaufbaus im zweiten Abschnitt,
Fig. 3 eine zweite Verdampferausführung und
Fig. 4 den Temperaturverlauf über die Höhe des Verdampfers im Vergleich mit anderen Verdampferbauarten.
Gemäß Fig. 1 besteht die Kältemaschine aus Verdampfer 1, Kompressor 2, Kondensator 3 und thermostatischem Expansionsventil 4, dessen Impulslei-tung 5 an einen Temperaturfühler 6 anschließt, der
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an der Leitung 7 angeordnet ist, die das überhitzte Gas vom Verdampfer 1 dem Kompressor 2 zuführt.
Der Verdampfer 1 ist ein vertikaler Plattenverdampfer, der von dem Kältemittel von unten nach oben durchströmt ist. Er besteht aus einem ersten Abschnitt 11 und einem zweiten Abschnitt 12. Den ersten Abschnitt durchströmt das Kältemittel über seine ganze Breite im wesentlichen gleichmäßig von unten nach oben ähnlich einem gefluteten Verdampfer, wobei versetzt zur Vertikalrichtung angeordnete Horizontalschweißstrecken 13 für eine gleichmäßige Durchströmung und guten Wärmeübergang sorgen. Da der zur. Verfügung stehende Strömungsquerschnitt groß ist, ist der Druckverlust gering.
Im zweiten Abschnitt 12 wird der Strömungsweg von einem Mäanderkanal 14 gebildet, der sich aus mehreren horizontalen, an den Enden wechselnd miteinander verbundenen Kanalstrecken zusammensetzt, die durch horizontale, die den Plattenverdampfer bildenden Bleche verbindende Schweißnähte 15 gebildet sind. Der Querschnitt des Kanals 14 ist wesentlich geringer als der des ersten Verdampferabschnitts. Vorzugsweise ist nämlich der Strömungsquerschnitt im ersten Abschnitt mindestens dreimal, besser mindestens fünfmal und meist mindestens zehnmal größer als im zweiten Abschnitt, woraus sich für den zweiten Abschnitt eine im Mittel mindestens etwa 10-fach bzw. 15-fach bzw. 30-fach größere Gasgeschwindigkeit ergibt. Der Verdampfer wird so betrieben, daß das Kältemittel ihm unten mit einem Gewichtsanteil der flüssigen Phase von bspw. 70% zugeführt ist. Die zugeführte Menge wird abhängig von der Temperatur des überhitzten Gases in der Leitung 7 von dem Ein-spritzventi! bestimmt. Dadurch wird sichergestellt, daß das Kältemittel den Beginn des zweiten Abschnitts 12 stets mit einem so großen flüssigen Anteil erreicht, daß der Transport des Öls in den zweiten Abschnitt gewährleistet ist, wo das Kältemittel vollständig verdampft und die Gasgeschwindigkeit so hoch ist, daß das Öl mitgerissen wird.
Damit das sich im unteren Bereich der den Kanal 14 bildenden Horizontalstrecken sammelnde Öl nicht zurückfließen kann, ist zweckmäßigerweise jeweils am Kanalanfang eine Schwelle 16 vorgesehen. Stattdessen wäre es auch denkbar, die Horizontalkanäle leicht fallend anzuordnen. Ferner können nicht dargestellte Schikanen bei den vertikalen Kanalverbindungen vorgesehen sein, um dort die Gasströmung zu intensivieren und den Öltransport zu verbessern. An den obersten Kanal 17 ist der Abführungsstutzen 18 nahe der unteren Begrenzung des Kanals 17 angeordnet, um das Öl dort leichter abführen zu können. Ferner kann der oberste Kanal 17 stärker gebaucht sein als die darunter befindlichen, um die Flüssigkeitsfilmbildung auf der Außenseite des Verdampfers bei Berieselung zu verbessern, wie dies in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist.
Mindestens im ersten Verdampferabschnitt ist eine aufsteigende Bewegung des Kältemittels zweckmäßig, damit ohne Separationserscheinungen trotz relativ langsamer Durchströmung eine gleichmäßige Benetzung der inneren Oberflächen gewährleistet ist. Jedoch kommt auch eine fallende Kältemittelbewegung in Frage, wenn durch entsprechende Einbauten für gleichmäßige Benetzung gesorgt ist. Für den zweiten Yerdampferabschnitt gilt hingegen die
überwiegend horizontale Durchströmung als vorteil-5 haft, damit in denjenigen Bereichen, in denen je nach Gasgeschwindigkeit mit Separation von Öl gerechnet werden muß, dieses sich im unteren Bereich der Horizontalkanäle sammeln kann, um in geringerem Maße durch Benetzung der übrigen Innenober-10 flächen den Wärmeübergang zu verschlechtern. Anders als in Fig. 1 kann im zweiten Abschnitt zur Verbesserung der Ölförderung (insbesondere für die Wasserabkühlung) auch eine fallende Verbindung der Horizontalkanäle vorgesehen sein, wobei 15 entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 3 der oberste Kanal 17 durch einen Vertikalkanal 20 unmittelbar mit dem ersten Abschnitt 11 verbunden ist. Dies ergibt die Möglichkeit, die Strömungsgeschwindigkeit im zweiten Abschnitt 12 gerin-20 ger zu halten, als es sonst mit Rücksicht auf die Ölförderung möglich wäre, so daß auch der Druckverlust und damit die Temperaturabsenkung gering bleiben. Dies kompensiert für manche Anwendungsfälle den Nachteil, daß die tiefste Temperatur nicht 25 am höchsten Punkt des Verdampfers auftritt.
Zwar ist es zweckmäßig, wenn die beiden Verdampferabschnitte Teile eines einheitlichen, einstückigen Plattenverdampfers sind. Jedoch soll eine mehrstückige Ausbildung nicht ausgeschlossen 30 bleiben, wobei die die ersten Abschnitte bildenden Verdampferplatten bei Gruppenanordnung in anderer Weise und an anderer Stelle angeordnet sein können als die die zweiten Abschnitte bildenden. Wichtig ist, daß die Verdampferabschnitte einen an 35 ein einziges Einspritzventil angeschlossenen, einheitlichen Strömungsweg bilden.
Das Diagramm Figur 4 veranschaulicht den Temperaturverlauf des Kältemittels und des Berieselungswassers in °C gegenüber der Höhe 4 eines 40 Plattenwärmeaustauschers gemäß Fig. 1 in durchgezogenen Linien. Dem sind die kältemittelseitigen Temperaturverläufe eines gefluteten Verdampfers gestrichelt und eines herkömmlichen Einspritzverdampfers strichpunktiert gegenübergestellt. Das 45 Kältemittel und das berieselnde Wasser bewegen sich im Gegenstrom.
Den gleichmäßigsten Temperaturverlauf erreicht der geflutete Verdampfer, bei dem in einem typischen Anwendungsbeispiel der geringe Druckabfall 50 einen lediglich in der Größenordnung von 0,5°C liegenden Temperaturunterschied über die Höhe des Verdampfers verursacht. Hingegen erkennt man beim herkömmlichen Einspritzkühler einen starken Temperaturabfall von bspw. 9°C mit Vereisungsge-55 fahr in mittlerer Höhe.
Der Temperaturverlauf des erfindungsgemäßen Verdampfers enthält einen unteren Abschnitt 11', der dem unteren Verdampferabschnitt 11 entspricht und in welchem die Temperaturverminderung im we-60 sentlichen der des gefluteten Verdampfers entspricht. Nach oben schließt sich der zweite Kurvenabschnitt 12' an, der demjenigen Teil des zweiten Verdampferabschnitts 12 entspricht, in welchem noch flüssige Phase gegenwärtig ist und in welchem 65 demzufolge die Temperatur entsprechend der durch
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Druckabfall verursachten Verringerung der Verdampfungstemperatur absinkt. Die geringere Fließweglänge im engen Strömungsquerschnitt verursacht aber nur einen geringeren Druckverlust als bei herkömmlichen Einspritzverdampfern. Außerdem liegt der Punkt niedrigster Temperatur nahe dem obersten Punkt des Verdampfers, wo die Temperatur des Berieselungswassers verhältnismäßig hoch und daher die Vereisungsgefahr gering ist. Es schließt sich ein Kurvenabschnitt 12" an, der demjenigen Teil des zweiten Verdampferabschnitts 12 entspricht, in welchem die Überhitzung des trockenen, gasförmigen Kältemitteis stattfindet.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß in dem kritischen, unteren Verdampferbereich der Temperaturverlauf des erfindungsgemäßen Einspritzverdampfers demjenigen eines gefluteten Verdampfers sehr ähnlich ist und daß er sich daher auch für solche Einsatzfälle eignet, in denen der Temperaturverlauf des zu kühlenden Mediums genau zu kontrollieren ist, beispielsweise nahe dessen Gefrierpunkt, wie dies für die Wasserseite mit Temperaturverlauf 19 in Diagramm 4 bei Kühlung bis auf 0,5°C verausgesetzt ist.
Wählt man statt der Verdampferanordnung gemäß Fig. 1 diejenige gemäß Fig. 3, so bleibt es im ersten Abschnitt bei dem Temperaturverlauf 11'. Für den zweiten Abschnitt ergibt sich der gepunktet dargestellte Temperaturverlauf 13'", dessen Temperaturabsenkung im Verhältnis zur Wasserkurve 19 zwar einen etwas ungünstigeren Verlauf hat, weil das Temperaturminimum bei niedrigerer Wassertemperatur erreicht wird; jedoch liegt dieses Minimum bei höherer Temperatur als im Falle der Kurve 12', weil die fallende Anordnung des zweiten Verdampferabschnitts geringere Gasgeschwindigkeiten und damit geringeren Druckverlust ermöglicht.

Claims (12)

Patentansprüche
1. Wärmeaustauscher mit geringem Druckverlust als Verdampfer für eine Kältemaschine, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Verwendung im Einspritzbetrieb einen ersten Abschnitt (11) mit weitem Strömungsquerschnitt und einen zweiten Abschnitt (12) mit engem Strömungsquerschnitt umfaßt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als vertikaler Plattenverdampfer ausgebildet ist.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (11) mit im wesentlichen senkrechter Strömungsrichtung ausgebildet ist.
4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Abschnitt der Innenraum durch gegenüber der Vertikalrichtung versetzte Schweißverbindungen (13) unterteilt ist.
5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (11) zwei bis drei Viertel der Verdampferhöhe einnimmt.
6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Abschnitt (12) vorgesehene horizontale Kanäle (14)
an ihrer unteren Begrenzung (15) einlaufseitig eine Schwelle (16) aufweisen.
7. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Abschnitt (12) bildenden Horizontalkanäle
(14) in steigender Folge miteinander verbunden sind.
8. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Verdampferabschnitt bildenden Horizontalkanäle in fallender Folge miteinander verbunden sind.
9. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oberste Kanal (17) im Querschnitt horizontal stärker verdickt als die folgenden Kanäle (14) ausgeführt ist.
10. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abführungsstutzen (18) nahe der unteren Begrenzung
(15) eines Kanals des zweiten Abschnitts angeschlossen ist.
11. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Einspritzventil (4) verbunden ist, das ein thermostatisches Regelventil mit Anschluß (5) an eine vom Verdampfer (1) abführende Leitung (7) für überhitztes Kältemittel-Gas ist.
12. Verfahren zum Betrieb einer Kältemaschine mit einem Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, der einen ersten Abschnitt mit weitem Strömungsquerschnitt und einen zweiten Abschnitt mit engem Strömungsquerschnitt umfaßt und im Einspritzbetrieb verwendet wird, gekennzeichnet durch eine solche Einstellung, daß das Kältemittel beim Erreichen der Grenze zwischen dem ersten (11) und dem zweiten Verdampferabschnitt (12) einen zur Verhinderung von Schmiermittelausfall ausreichenden flüssigen Anteil aufweist.
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