DE2100664A1

DE2100664A1 - Verdampfer für Kälteanlagen

Info

Publication number: DE2100664A1
Application number: DE19712100664
Authority: DE
Inventors: Ioginolar Mohan Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Chawla
Original assignee: The Batteile Development Corp., Columbus, Ohio (V.StA.)
Priority date: 1971-01-08
Filing date: 1971-01-08
Publication date: 1972-07-20
Also published as: NL7200081A; FR2124655A5; ZA72106B

Description

V 29 998-01 6. Januar 1971

KDB/IIET

VERDAMPFER FÜR KÄLTEANLAGEN

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer für Kälteanlagen, der im wesentlichen aus parallel durch ein Verdampferrohr verlaufenden, von dem zu kühlenden,

gasförmigen oder flüssigen Medium durchflossenen EIe- A

menten wie Rohren, Kanälen, Platten usw.,besteht und mit getrennten Teilkreisläufen für flüssiges und dampfförmiges Kältemittel versehen ist.

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In bekannten Kälteanlagen wird das dampfförmige und das flüssige Kältemittel streckenweise über getrennte Kreisläufe geführt, um im Bereich des Wärmeüberganges von dem zu kühlenden Medium auf das Kältemittel eine optimale Wärmeübergangszahl auf der Kältemittelseite durch Einstellung der Kältemittelmassenstromdichte und des Dampfgehaltes bzw. des Verhältnisses von Dampfstrom zum gesamten Kältemittelmengenstrom zu erreichen. Dabei bereitet es Schwierigkeiten, ein weitgehend gleichmäßiges Geraisch von Kältemitteldampf und flüssigem Kältemittel in dem gesamten Wärmeübergangsbereich bei hoher Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Verdampfer der eingangs genannten Art im Bereich der Zusammenführung des flüssigen und dampfförmigen Kältemittels eine gleichmäßige Verwirbelung beider Ströme sowie eine höchstmögliche Strömungsgeschwindigkeit entlang des gesamten Verdampferrohres bzw. entlang der einzelnen Röhren, in denen sich das zu kühlende Medium befindet, zu erreichen.

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Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit dem erfindungsgemäßen Verdampfer gelöst wird, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er am Anfang eine Mischkammer und an seinem Ende eine Trennkammer für das flüssige und das dampfförmige Kältemittel aufweist, und daß der Mischkammer zwischen den Elementen für das zu kühlende Medium gleichmäßig verteilt angeordnete, parallel zu diesen Elementen verlaufende Kältemittelrohre sowie

eine das Verdampferrohr umgebende, mit diesem durch ^

Öffnungen verbundene Ringkammer vorgesehen sind, und daß die Öffnungen der Ringkammer bezogen auf die Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Auslaß der Kältemittelrohre angeordnet sind, wobei die Kältemittelrohre sowie die Ringkammer jeweils mit einem Kältemittel-Teilkreis verbunden sind.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung

sind die Kältemittelrohre mit dem Teilkreislauf des Λ

flüssigen und die Ringkammer mit dem Teilkreislauf des gasförmigen Kältemittels verbunden.

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Gemäß einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist innerhalb der Mischkammer des Verdampfers eine den gesamten Querschnitt des Verdampferrohres - mit Ausnahme der von den durchlaufenden Elementen für das zu kühlende Medium beanspruchte! Fläche - einnehmende Kammer vorgesehen, durch die hindurch das dampfförmige Kältemittel in die Kältemittelrohre und von diesen in das Verdampferrohr einströmt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Abbildungen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor.

Es zeigt:

Fig. 1 im Längsschnitt eine Ausführungsart

eines Verdampfers nach der Erfindung,

Fig. 2 in Aufsicht einen Rohrboden des Verdampfers nach Fig. 1 und

Fig. 3 in Aufsicht einen Verteilerboden des Verdampfers nach Fig. 1.

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Der in Fig. 1 dargestellte Verdampfer gemäß einer Ausführungsart der Erfindung besteht aus dem Verdampferrohr 1, in dessem Inneren sich ein Bündel von Rohren befindet (der Einfachheit halber ist in Pig. 1 nur ein Rohr, in Fig. 2 und 3 nur ein Teil der Rohre dargestellt) Durch dieses Rohrbündel bzw. durch diese Rohre 2, die hier als Elemente zur Leitung des zu kühlenden Mediums dienen, fließt beispielsweise Wasser, während sich das Kältemittel bzw. das Gemisch aus flüssigem und dampfförmigem Kältemittel innerhalb des Verdampferrohres 1 an den Außenflächen dieser Rohre 2 befindet.

Der Einlaßstutzen des flüssigen Kältemittels ist mit 15, der Einlaßstutzen des dampfförmigen Kältemittels mit l6 bezeichnet. Zur Montage des Verdampfers sind die angeschweißten Flansche 17» 18 vorgesehen.

In der Mischkammer 3 am Anfang des Verdampferrohres 1 wird das flüssige und das dampfförmige Kältemittel aus den getrennten Teilkreisläufen zusammengeführt und in

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das Verdampferrohr 1 eingeleitet. Um hierbei eine gleichmäßige Verwirbelung der beiden Kältemittelkomponenten bei hoher Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen, mündet der Teilkreislauf des flüssigen Kältemittels zunächst in eine Kammer k, die sich über den gesamten Querschnitt des Verdampferrohres 1 erstreckt und auf der einen Seite durch den Rohrboden 12 mit eingelöteten Rohren 2 abgeschlossen wird. In Strömungsrichtung wird diese Kammer 4 von der in Fig. 3 dargestellten Verteilerscheibe 6 begrenzt, in der zwischen den Rohren 2 in gleichmäßig verteilter Anordnung und parallel zu diesen Rohren 2 kurze Kühlmittelrohre 5 eingefügt sind, durch die das flüssige Kältemittel mit hoher Geschwindigkeit aus der Kammer k in das Verdampferrohr 1 einströmt. Sämtliche Kühlmitte-i.rohre 5 enden in der in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Ebene 7i in der die eigentliche Vermischung des flüssigen mit dem dampfförmigen Kältemittel erfolgt.

Zur Einführung des dampfförmigen Kältemittels aus dem entsprechenden Teilkreislauf in das Verdampferrohr 1 ist in der Mischkammer 3 eine auf dem Verdampferrohr 1 aufge-

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schweißte Ringkammer 8 vorgesehen, die über gleichmäßig über dem Umfang verteilten Einlaßöffnungen 9 mit dem Inneren des Verdampferrohres 1 verbunden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verdampfer liegt also die Eintrittsebene des dampfförmigen Kältemittels in das Verdampferrohr 1 bezogen auf die Strömung&richtung des Kältemittels hinter der Ebene 7> in der das flüssige Kältemittel mit dem dampfförmigen zusammengeführt wird» Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß in dem gesamten Verdampferrohr bzw. entlang sämtlicher Rohre 2 eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit und damit eine hohe Wärmeübergangszahl eingestellt werden kann.

Am Ende des Verdampfers werden das flüssige und das dampfförmige Kältemittel in einer Trennkammer 10 - siehe Fig. 1 - voneinander getrennt und in getrennten Teilkreisläufen mit Hilfe einer Flüssigkeitspumpe (Flüssigkeitshilfskreislauf) bzw. mit einem Dampfgebläse (Dampfhilf skreislauf ) zur Mischkammer 3 zurückgeführt.

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Das zu kühlende Medium, dessen Einströmrichtung mit dem Pfeil 11 in Fig. 1 angedeutet ist, wird in Höhe des Rohrbodens 12 - siehe auch Fig. 2 - in die einzelnen Rohre 2 eingeleitet, durchströmt den Verdampfer und wird schließlich in Höhe des Rohrbodens 13 nach der Abkühlung wieder zu einem Strom zusammengeführt und dem Verdampfer entnommen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das zu kühlende Medium auch in entgegengesetzter Richtung zum Kältemittel strömen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verdampfers besteht darin, daß alle Teile, insbesondere die Mischkammer 3,einen kompakten, einfachen Aufbau aufweisen, der eine wirtschaftliche Fertigung gestattet. Ferner ist in der dargestellten Ausführungsart der Erfindung ein beidseitiger Abschluß des Verdampfers mit Flanschen bTWi 15 vorgesehen, nach deren Entfernung die Rohre 2, die das zu kühlende Medium führen, auf einfachste Weise gereinigt werden können.

Selbstverständlich können anstelle der Rohre 2 andere Wärmetauscherelemente, wie z.B. Plattenwärmeaustauscher, verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1» JVerdampfer für Kälteanlagen, mit parallel durch ein Verdampferrrohr verlaufenden, von dem zu kühlenden Medium durchströmten Elementen, wie Rohren, Kanälen, Platten usw., sowie mit getrennten Teilkreisläufen für flüssiges tind dampfförmiges Kältemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfer- Jk rohr (1) an seinem Anfang eine Mischkammer (3) und an seinem Ende eine Trennkammer (10) für das flüssige und das dampfförmige Kältemittel aufweist, und daß in der Mischkammer (3) zwischen den Elementen (2) für das zu kühlende Medium im wesentlichen parallel zu den Elementen (2) verlaufende Kältemittelrohre (5) sowie eine das Verdampferrohr (l) umgebende, mit diesem durch Offnungen (9) verbundene Ringkammer (8) vorgesehen sind, und daß die Öffnungen (9) der Ringkammer (8) bezogen auf die Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Auslaß der Kältemittelrohre (5) angeordnet sind, wobei die Kältemittelrohre (5) sowie die Ringkammer (8) jeweils mit einem Kühlmittel-Teilkreislauf verbunden sind.

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2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemittelrohre (5) mit dem Teilkreislauf des flüssigen und die Ringkammer (8) mit dem Teilkreislauf des gasförmigen Kältemittels verbunden sind.

3· Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer (3) eine den gesamten Querschnitt des Verdampferrohrs (1), mit Ausnahme der von den durchlaufenden Elementen (2) beanspruchten Fläche,, einnehmende Kammer (4) vorgesehen ist, durch die hindurch Kältemittel in die Kältemittelrohre (5) und von diesen in das Verdampferrohr (1) einströmt.

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