Verfahren zur Tiefkühlung -und Vorrichtung für die
Durchführung des Verfahren
Das ',(erfahren zur li@iefkühlung ist dadurch gekennzeichnet
, daß
das im iiompressor verdichtete iiältemittel-Dampfgerii sch,das
aus
zwei oder mehreren Komponenten besteht,bei denen sich die Siede-
;,unkte der f lüchti= i;en -und der höchstsiedenden Komponente
min-
destens um 600C unterscheiden,in dem Kondensator nur teilweise
verflüssigt wird , und ohne das Kondensat vom übriggebliebenen
Dampf zu trennen , das Ganze Gemisch in einem Wärmeaustauscher
bis der vollstänä.iüen Verflüssigung übgekühlt wird.
jas verflLis: iGte Gemisch wird entspannt , wonach es verdampft
und einerseits die <;ewi=inschte äußere Kälteleistung, anderer-
seits die im @"ärmeaustauscher für die eigene vollständige
Verflüssic;unr-- c:rforüc:rliche üälteleistung liefert. bndlich
.wird das veTci@::nr@f-l;e Geiiüsch erneut vom r:omrressor
angesaugt.
ein Ll:iei@l@ild de G*erfi,.iirens.:jie fahlen in
@@i@.'I be@zc@ici:ne@r . 1 i@orrwre;@sor, @ @@on@_ei@sar 0r
(t@iüiler) ,
ens ist mit dem Il'liel:,bilci ues
zur Luftverflüssil,;ung .hnlich.
@rcimoci;yn@un:iscl; l.ic::@ t,e@ien jeuoch zwischen den beiden
Verfahren
wesentlichen briter-ciiiede: Im Z i n d e-Verfahren benimrit
sich
die Lu:C-i; i'rxa t ;-ric ei.l einin:itliches Stoff . Die ierflüssi"_;ung
i;eji -Lie@:en `'Llci!li:eraturen,unä im C;röi@ten `!'eil des
ein "trockener" Wärmeübergang statt.
at erer;ien an L;eweric_eu- und nur nieurigen Wirkungs-
,., jei uem "Verfahren zur Tiefkühlung" :werden
vez-ereridet,ueren Siedepunkte weit voneinander
() i@ L; nur einstuf iC;e J erdichtung, die höchsten
IC) bis L-G at, ciie Verflüssigung des
G!ai11:@Ciiea l;er @in@@ L wcilitens schon bei etwa +40o(:
und setzt sich
in welken 'emperaturbereich neben günstigen Wärme-
Stoffkombinationen sind möglich je
nucii liemz:eraturbereiaä.Die Wirkungsgrade sind
ti:aier, @.c.:ioi_uers,vrenn nicht Temperaturen unterhalb
-'1500C
@:rreicirL werden sollen.
:;@ @@ri: r:,iren zur 'L'iefkLihlung ist auch dem "Kompressions-
verfahren zur Kälteerzeugung" ähnlich,sas in der :Deutschen
Fatentaniaeldung F 38442 Ia/17a beschrieben worden ist.
(Vergl.auch Holodilnaja Tehnika 1963,1401 S.10). Im erwähnten
"Kompressionsverfahren zur Kälteerzeugung" wird das Gemisch
auf eine leichter- und auf eine schwerersiedende Fraktion
zertrennt,deren-Kreislaufe voneinander Verschieden sind. Um
guten Wirkungsgrade zu erzielen,sinä. mehrere Wärmeaustauscher
nötig. Es müssen zwei Expansionsvorrichtungen vorhanden sein,
und das Fließbild des Verfahrens ist verwickelt.iadurch wird
die Berechnung,tsusführung und Regelung der Anlage kom;;liziert.
Im Verfahren zur Tiefkühlung wird demgegenüber das Gemisch
nicht auf Fraktionen zertrennt,nur eine- Expansionsvorrichtung
und auljer dem Kondensator nur ein Würmeaustauscher ist erf
or-
derlich,das Flielsbild,die Berechnung,tiusfiinrun#- und hegelung
der Anlage sind ganz wesentlich eilfacher.
1)as Verfahren eignet sich sehr #.:ut f lr Rille , -o ein
Stoffstrom von JLer @rageburlster.@.r.c:rr@tur auf -6000 bis
-1-,00C
abgekühlt ;.'erden soll,es ist aber auch gesamte
bzw. den grölten '.'eil der iL@="lteleistung iin "@-*,ca'en
@_@er_re@'atür-
bereich zu erhalten. Tiefe lern; Braturen .@ercerl in viel
ein-
facherer vfeise erreicht,als i)-ei clez' r=2sl:acenac_:@,"currE;
-cilrerer
üblichen hälterrozesse. )ie@ ol_@er@cL@.:'Tabelle @-;ih'G "
eirri; ;e
Beispiele von StoffkombInationen,@:Lit gell e:i=,--tur-
und I)ruckbereichen.Irci @ion@iet=cc: ,0r «urc-c i :it der
J@.:r'c_1SCi1111'G @N-
ten:peratur von +=3GOC , und in den Ger::iscrlen rj"i-t; @:.erl
etwa @-1eicierl
irlolbriichen der Komponenten p--erecilnet. Üei verczr_:.-rten
Gusammense-tzungen der Gemische änüern sich ctie ";r@lcke die
zum gleichen Temperatuber eich gehören.
1.äl-teleis"tunG im -)ruck ata --
Kältemittel Temperaturbereich. 00 V erf@_{@.ssi;. Verdampfen
nC41i10 + C2H 0 -70 7 2
6 -70 ---- _80 - 7 1
CF C1 + Cl' 0 - -100 20 4
2 2 4 -100 ---#- -110 20 197
0 388 + C H4 0 _...-,@ ..130 30 3
C H +C. H +CH +Iü 0 "-' -150 40 4 - "
3 8 22 6 4 2 -150 -1r20 40 1
Die in der Tabelle gegebenen Temperaturen setzen die
Unterkühlung des Kondensates vor,die Thermodynamisch sehr
erwünscht ist.veshalb soll ein Teil des Wärmeaustauschers
für die Unterkühlung dienen.Der Dampfzutritt zu diesem Teil
des Wärmeaustauschers kann z.13. dadurch verhindert werden,
daß der Wärmeaustauscher nicht waagerecht verlegt wird,so
daß der Tieftemreraturteil mit Flüssigkeit gefüllt wird.
Es kann für die Unterkühlung auch ein separater Wärmeaus-
tauscher angewendet werden.
Die Wärmeübergangszahlen bei der Verflüssigun E; eines
Gemisches sind nicht so hoch,wie bei der Verflüssigung
einheitlicher Stoffe,während die Wärmeübergangszahlen bei
dem Verdampfen von Gemischen etwa deren bei dem Verdampfen
reiner Stoffe entsprechen.Die brweiterung der Oberfläche
kondensationsseitig z .b . mit Längsrippen oder dellrohr-Sinsatz
kann vorteilhaft sein,besonders bei dem wassergekühlten
Kondensator.
yrwünscht sind in die LE nGe tMehnten StremungsweG e ,ohne
viele RichtungscnderunUen der Sircmung,nebst höhere jampf-
geschwinäiCkeiten,aie die bitfinrung der mit dem Dampf im
Gleichgewicht stehender flüssickeit sicherstellen.Am besten
eignet sich zu dieser.: weck c.er toppelrohr-iärmeausiauscher.
Besonders günstiU erscheint die Ausführung, bei der die
hondensaMon in innerem Rohr stattfinüet und das Verhamrfen
im Dingraum zwischen der beiden hohren.Die au:enseite des
umhüllenden Rohres kann dabei ;°l eichzeitig zur Abgabe der
häl teleistung, a.=:. zur Urceauf nahme vom abzukühlenten
Stoffsarom adenen. Wenn diese hünlfl'che des Wärmeaus tausciers
allein niicht Fenbt, oaer bei anuersartiUen Ausführungen,
kann ein Teil ües Konuensates zu einem separaten Veruampier
Geleitet werden.
Als ieierie l einer musflüreng des lärmeaustauschers zusammen
mit de::: beire _als.:e_ce ? uf tler_üllter Kon.ensaior ist
in %C
'
gegeben. wie ._an-en in 119.- Ge4 eMnen . # hi äur_tt
äes ver-
dichtutcn __ ." 'reai2c"es, vonuenshjou, ;# Sü@:@@ne 1 t;echülter,
4 GeGenaarom-itrmeuus-«.uscher, 5 _=b.lritt des Laerfgenisches,
6 haFolve",i_, ,- u.G ____- und @ueyritt c:es abzu-ih_enden
S toi r:., uro2üe .
Falls Kältemittel mit sehr tiefen Siedepunkten angewendet werden,ist
ein zusätzlicher Gasbehälter erforderlich um den Druckanstieg in der Anlage während
des Stillstandes zu begrenzen. Öl im Kältekreislauf ist unerwünscht,weshalb
wirksame Ölabscheiden oder ölfreie Kompressoren anzuwenden sind. Process for deep freezing and apparatus for carrying out the process The ', (experienced about li @ icing is characterized by the fact that
the refrigerant vapor unit compressed in the iiompressor, which from
consists of two or more components in which the boiling
;, points of the volatiles -and the highest-boiling component min-
differ at least by 600C, in the capacitor only partially
is liquefied, and without the condensate from the leftover
Steam separate the whole mixture in a heat exchanger
until the complete liquefaction is overcooled.
yes verflLis: iGte mixture is relaxed, after which it evaporates
and on the one hand the <; ewi = inserted external cooling capacity, on the other hand
On the other hand, the in @ "heat exchanger for your own complete
Liquefaction supplies. bndlich
. the veTci @ :: nr @ fl; e Geiiüsch is sucked in again by the r: omrressor.
a Ll: iei @ l @ ild de G * erfi, .iirens.: jie pale in
@@ i @. 'I be @ zc @ ici: ne @ r. 1 i @ orrwre; @sor, @ @@ on @ _ei @ sar 0r (t @ iüiler),
ens is with the Il'liel:, bilci ues
for air condenser,; something similar.
@rcimoci; yn @ un: iscl; l.ic :: @ t, e @ ien jeuoch between the two procedures
essential briter-ciiiede: In the Z ind e process benimrit himself
the Lu: Ci; i'rxa t; -ric ei.l einin: itliches matter. The ierlu "_; ung
i; eji -Lie @: en `` 'Llci! li: eraturen, unä im C; röi @ ten `!' part of the
a "dry" heat transfer takes place.
at erer; ien an L; eweric_eu- and only nieurigen effective
,., Depending on the "deep-freezing process": be
decayed, outer boiling points far apart
() i @ L; only class iC; e J seal, the highest
IC) to LG at, ciie liquefaction of the
G! Ai11: @Ciiea l; er @ in @@ L wcilitens already at about + 40o (: and sits down
in the wilting temperature range in addition to favorable heat
Combinations of fabrics are possible depending on
nucii liemz: eraturbereiaä. The efficiencies are
ti: aier, @ .c.: ioi_uers, do not run temperatures below -1500C
@: rreicirL should be.
:; @ @@ ri: r:, iren to 'L'iefkLihlung is also the "compression
process for refrigeration "similar, see in: Germans
Fatentania report F 38442 Ia / 17a has been described.
(See also Holodilnaja Tehnika 1963, 1401 p.10). Im mentioned
The mixture becomes "compression process for refrigeration"
on a lighter and a heavier fraction
divided, whose cycles are different from one another. Around
to achieve good efficiency, sinä. several heat exchangers
necessary. There must be two expansion devices
and the flow sheet of the process is entangled
the calculation, execution and control of the system are integrated.
In contrast, in the deep-freezing process, the mixture
not split into fractions, just an expansion device
and apart from the condenser only a worm exchanger is required.
so, the flow picture, the calculation, tiusfiinrun # - and hegelung
of the plant are much faster.
1) The method is very suitable # .: ut for groove, -o a
Material flow from JLer @rageburlster. @. Rc: rr @ tur to -6000 to -1-.00C
cooled;. 'is supposed to ground, but it is also whole
or the biggest '.'eil of iL @ = "lteleistung iin" @ - *, ca'en @ _ @ er_re @' atür-
area to get. Learn depth; Braturen. @ Ercerl in a lot of
more often than i) -ei clez 'r = 2sl: acenac _: @, "currE; -cilrerer
usual holding processes. ) ie @ ol_ @ er @ cL @ .: 'Table @ -; ih'G "eirri;; e
Examples of combinations of substances, @: Lit gell e: i =, - tur-
and I) back areas. Irci @ ion @ iet = cc:, 0r «urc-c i: it der J @ .: r'c_1SCi1111'G @ N-
th: temperature of + = 3GOC, and in the devices: iscrlen rj "it; @ :. erl about @ -1eicierl
The components are broken down by interruption. Üei verczr _: .- rten
Joint notices of the mixtures change ctie "; r @ lcke die
belong to the same temperature range.
1.äl-teleis "tunG im -) jerk ata -
Refrigerant temperature range. 00 V erf @_ {@. Ssi ;. Evaporate
nC4 1 i10 + C2H 0 -70 7 2
6 -70 ---- _80 - 7 1
CF C1 + Cl ' 0 - -100 20 4
2 2 4 -100 --- # - -110 20 197
0 388 + C H4 0 _...-, @ ..130 30 3
CH + C. H + CH + Iü 0 "- ' -150 40 4 -"
3 8 22 6 4 2 -150 -1r20 40 1
The temperatures given in the table set the
Undercooling of the condensate before, the thermodynamically very
This is why a part of the heat exchanger should be used
serve for subcooling. The steam access to this part
of the heat exchanger can e.g. 13. be prevented by
that the heat exchanger is not laid horizontally, so
that the low temperature part is filled with liquid.
A separate heat outlet can also be used for subcooling.
exchangers are used.
The heat transfer coefficients for liquefaction E; one
Mixtures are not as high as in liquefaction
uniform substances, while the heat transfer coefficients at
the evaporation of mixtures, for example those in the case of evaporation
of pure materials. The expansion of the surface
condensation side e.g. with longitudinal ribs or dell tube insert
can be beneficial, especially with the water-cooled one
Capacitor.
Desired are in the LE nGe tMehnten StremungsweG e, without
many changes in direction of the circulation, in addition to higher
speeds, aie the bit finish of the with the steam in the
Ensure equilibrium of fluidity, ideally
suitable for this: weck c.er toppelrohr-iärmeausiauscher.
The version in which the
hondensaMon takes place in the inner tube and the hammering
in the thing space between the two ears
enveloping pipe can thereby; ° l at the same time for the delivery of the
holding power, a. = :. for the recording of urce from the to be cooled down
Fabric aromas. When this surface of the heat exchangers
but not fenbt, or with alternative versions,
a part u e s Konuensates to a separate Veruampier
Be guided.
As a part of a musflüreng of the noise exchanger together
with de ::: beire _als.:e_ce? The air-filled cone is in% C
'
given. like ._an-en in 119.- Ge4 eMnen. # hi äur_tt äes ver
Dichtutcn __. "'reai2c" es, vonuenshjou,; # Sü @: @@ ne 1 t; echülter,
4 GeGenaarom-itrmeuus - «. Uscher, 5 _ = b.lritt des Laerfgenisches,
6 haFolve ", i_,, - uG ____- and @ueyritt c: to send it off
S toi r:., Uro2üe.
If refrigerants with very low boiling points are used, an additional gas container is required to limit the pressure increase in the system during standstill. Oil in the refrigeration circuit is undesirable, which is why effective oil separators or oil-free compressors must be used.