Verfahren zum Kühlen der Verdichter in Wärmepumpenanlagen. Es ist bekannt, Verdichter zu kühlen, um die Verdichtungsarbeit zu verringern. Wer den kondensierbare Dämpfe verdichtet, so, ist die Verdichtungstemperatur möglichst in der Nähe der dem Druck entsprechenden Verdampfungstemperatur zu halten. Bei den rotierenden Verdichtern, welche zur Ver dichtung von Dämpfen, z. B. als Wärme pumpen, verwendet werden, geschah diese Kühlung bisher durch Einspritzen von Kühlflüssigkeit in den Verdichter oder durch Oberflächenkühlung. Dabei kann in beiden Fällen als Kühlmittel die einzudampfende Flüssigkeit selbst dienen.
Mit diesen Verfah ren sind jedoch gewisse Nachteile verbun den. Bei Einspritzkühlung gelingt es nicht, die einzuspritzende Flüssigkeit so gleich mässig und fein zu verteilen, dass sie bei der hohen Dampfgeschwindigkeit genügend rasch verdampft. Sie wird dann als Dampffeuch tigkeit mitgerissen, ohne die gewünschte i@ühlung und damit eine Verminderung der Verdichtungsarbeit zu bewirken; im Gegen teil, es wird der Kraftbedarf sogar noch entsprechend der Erhöhung des Dampfge- wichtes vermehrt.
Die Oberflächenkühlung lässt sich im Wärmepumpenprozess sehr oft mit der einzudampfenden Flüssigkeit' nicht durchführen, da die Flüssigkeit oft schon zu stark erwärmt an die Kühler gelangt. Dies trifft besonders dann zu, wenn die einzu dampfende Flüssigkeit zwecks Rückgewin nung der Flüssigkeitswärme aus dem Kon densat durch das Kondensat bereits vorge wärmt wurde.
Hier soll nun die vorliegende Erfindung einsetzen. Statt die Kühlflüssigkeit ledig= lieh bis zu ihrer Veidampfungstemperatur Wärme aufnehmen zu lassen, soll sie viel mehr gemäss vorliegender Erfindung dadurch wärmeentziehend wirken, dass sie in minde stens einem Oberflächenkühler teilweise ver dampft wird, während der Rest oder min destens ein Teil dieses Restes der einzu dampfenden Flüssigkeit in mindestens ein Eindampfgefäss geschafft wird. Das Tempe raturgefälle zwischen den zu verdichtenden Dämpfen und der Kühlflüssigkeit wird hier bei allerdings geringer als bei Verwendung von kalter Flüssigkeit.
Nachdem aber sie- dende Flüssigkeit einen besseren Wärmeüber- gangswert besitzt als nicht siedende, so wird der Nachteil des geringeren Temperaturge fälles ganz oder zum Teil wieder ausge glichen. Der oder die Kühler werden zweck mässig mit Rücksicht auf die teilweise Ein- dampfung der Flüssigkeit gut zugänglich gebäut und ersetzen einen Teil des oder der eigentlichen Eindampfgefässe, die um den entsprechenden Betrag kleiner gehalten wer den können.
Um stets ein genügendes Wärmegefälle in dem oder den Kühlern zu sichern, muss die Verdampfungstemperatur der Kühlflüs sigkeit um einen gewissen Betrag niedriger gehalten werden als die Sättigungstempe ratur der zu kühlenden Dämpfe. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Raum des oder der Kühler, in welchen die Kühlflüs sigkeit verdampft wird, mit einer Stufe des Verdichters verbunden wird, in welcher der Druck niedriger ist als der Druck des in dem oder den Kühlern zu kühlenden Damp fes. In jedem Falle können die in dem oder den Kühlern entwickelten Dämpfe vom Ver dichter sofort angesaugt werden, ohne erst in die eigentlichen Eindampfgefässe zu ge lingen.
Bei Verwendung mehrerer Kühler können diese unter gleichem Druck stehen und die entwickelten Dämpfe gemeinsam mit dem Saugstutzen des Verdichters verbunden sein, oder die Kühler können unter verschie denem Druck stehen und die Dämpfe von einer vorhergehenden Stufe abgesaugt wer den.
Die Vorwärmung der Kühlfhissigkeit durch das Kondensat wird in vielen Fällen empfehlenswert sein, ist jedoch zur Durch führung der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Bei warmer Flüs sigkeit, niedrigen Eindampfdrücken oder grossen Verdichtungswärmen, bezw. -ver- lusten kann die Kühlflüssigkeit bereits ohne Vorwärmung nahe an ihre Verdampfungs- t#,mperatur herankommen, so dass in dem öder den Kühlern sofort Kochen eintritt.
Ist die Eindampftemperatur niedrig, so erübrigt sich ohnehin die Ausnutzung,der Kondensat wärme, um so wichtiger ist aber dann die teilweise Verdampfung zum Zwecke der Kühlung.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens sei anhand der Zeichnung näher veranschau licht. Es bedeutet<B>A</B> den Verdichter (Wärme pumpe) mit drei Zwischenkühlern B" B-. und B3. <I>C</I> ist das Eindampfgefäss und<I>D</I> der Vorwärmer. Die einzudampfende Flüssigkeit tritt bei E ein, durchsetzt den Vorwärmer D und gelangt, fast bis an ihre Verdampfungs- temperatur vorgewärmt, zu den Kühlern, die sie der Reihe nach durchströmt.
Durch Entzug der Verdichtungswärme der Heiz gase erwärmt sich hier die Kühlflüssigkeit bis zur Siedetemperatur; die sich entwickeln den Dämpfe ziehen durch Leitung I' ab und werden vom Verdichter angesaugt. Die Flüs sigkeit strömt zum Eindampfgefäss C, wo sie durch die Heizgase weiter verdampft wird.
Die bei C abgesaugten Brüdendämpfe werden in dem Verdichter A verdichtet, in den Zwischenkühlern Bi, B, und B3 möglichst bis auf die der jeweiligen Stufe entsprechende Sättigungstemperatur herabgekühlt und ge langen dann als Heizdämpfe zurück in die Heizrohre des Eindampfgefässes, wo sie kon densieren. In dem Vorwärmer D geben sie den letzten Rest ihrer Wärme an die neu zuströmende Flüssigkeit ab. Bei H befindet sich ein Ventil, um den Auslauf entsprechend dem im Heizraum vorherrschenden Druck zu regeln. Wird auf die Vorwärmung ver zichtet, so tritt die frische Flüssigkeit bei J in die Kühler.
Process for cooling the compressors in heat pump systems. It is known to cool compressors in order to reduce the compression work. Whoever compresses the condensable vapors should keep the compression temperature as close as possible to the evaporation temperature corresponding to the pressure. In the rotating compressors, which are used to compress vapors, z. B. pumps are used as heat, this cooling was previously done by injecting cooling liquid into the compressor or by surface cooling. In both cases, the liquid to be evaporated itself can serve as the coolant.
However, there are certain disadvantages associated with this method. In the case of injection cooling, it is not possible to distribute the liquid to be injected so evenly and finely that it evaporates sufficiently quickly at the high steam speed. It is then carried along as steam moisture without causing the desired cooling and thus a reduction in the compression work; on the contrary, the power requirement is even increased according to the increase in steam weight.
In the heat pump process, surface cooling very often cannot be carried out with the liquid to be evaporated, as the liquid often reaches the cooler when it is already too hot. This is especially true if the liquid to be vaporized has already been preheated by the condensate in order to recover the heat of the liquid from the condensate.
This is where the present invention will begin. Instead of allowing the cooling liquid to absorb heat up to its vaporization temperature, it should, according to the present invention, have a much more heat-extracting effect in that it is partially evaporated in at least one surface cooler, while the rest or at least part of this remainder is absorbed steaming liquid is created in at least one evaporation vessel. The temperature gradient between the vapors to be compressed and the cooling liquid is, however, lower here than when using cold liquid.
But since boiling liquid has a better heat transfer value than non-boiling liquid, the disadvantage of the lower temperature drop is completely or partially compensated for. The cooler or coolers are expediently built easily accessible, taking into account the partial evaporation of the liquid, and replace part of the actual evaporation vessel or vessels, which can be kept smaller by the corresponding amount.
In order to always ensure a sufficient heat gradient in the cooler or coolers, the evaporation temperature of the Kühlflüs fluid must be kept a certain amount lower than the saturation temperature of the vapors to be cooled. This can be achieved in that the space of the cooler or coolers in which the Kühlflüs fluid is evaporated is connected to a stage of the compressor in which the pressure is lower than the pressure of the steam to be cooled in the cooler or coolers. In any case, the vapors developed in the cooler or coolers can be sucked in immediately by the Ver without first reaching the actual evaporation vessels.
If several coolers are used, they can be under the same pressure and the vapors developed can be connected to the suction port of the compressor, or the coolers can be under different pressures and the vapors from a previous stage sucked off.
The preheating of the cooling liquid by the condensate is advisable in many cases, but is not absolutely necessary for the implementation of the present invention. With a warm liquid, low evaporation pressures or high heat of compression, respectively. -Loss of loss, the coolant can come close to its evaporation temperature without preheating, so that boiling occurs immediately in the cooler.
If the evaporation temperature is low, the use of the condensate is superfluous anyway, but the more important is the partial evaporation for the purpose of cooling.
An embodiment of the method is illustrated in more detail using the drawing. It means <B> A </B> the compressor (heat pump) with three intercoolers B "B-. And B3. <I> C </I> is the evaporation vessel and <I> D </I> is the preheater. The liquid to be evaporated enters at E, passes through the preheater D and, preheated almost to its evaporation temperature, reaches the coolers, through which it flows in sequence.
By withdrawing the heat of compression from the heating gases, the cooling liquid is heated up to the boiling point; The vapors that develop are drawn off through line I 'and are sucked in by the compressor. The liquid flows to the evaporation vessel C, where it is further evaporated by the heating gases.
The exhaust vapors extracted at C are compressed in compressor A, cooled in intercoolers Bi, B, and B3 as far as possible to the saturation temperature corresponding to the respective level and then returned as heating vapors to the heating pipes of the evaporation vessel, where they condense. In the preheater D they give off the last remainder of their heat to the newly flowing liquid. At H there is a valve to regulate the outlet according to the pressure in the boiler room. If you do not preheat, the fresh liquid enters the cooler at J.