DE2340702A1 - Verfahren zur kuehlung eines kuehlobjektes mittels eines kaeltekreises - Google Patents

Verfahren zur kuehlung eines kuehlobjektes mittels eines kaeltekreises

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DE2340702A1 DE19732340702 DE2340702A DE2340702A1 DE 2340702 A1 DE2340702 A1 DE 2340702A1 DE 19732340702 DE19732340702 DE 19732340702 DE 2340702 A DE2340702 A DE 2340702A DE 2340702 A1 DE2340702 A1 DE 2340702A1
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Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
'■[ 691)
Sm/Kp
1. August 1973
Verfahren zur Kühlung eines KUhlobjektes mittels eines Kältekreises
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines KUhlobjektes mittels eines ein- oder mehrstufigen Kältekreises, in dessen letzter Stufe das Kältemittel teilentspannt, in einem Abscheider-Verdampfer gekühlt, dem KUhI-ob^ekt zugeführt, mindestens teilweise in den Abscheider-Verdampfer entspannt und im Wärmetausch mit zum KUhlobjekt strömendem Kältemittel angewärmt wird.
Es ist bereits ein Helium-Kältekreis zur Kühlung eines supraleitenden Magneten bekannt geworden, bei dem das
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komprimierte Kältemittel zunächst in einer oder mehreren Vorkllhlstufen gekUhlt und anschließend, nach weiterer Abkühlung durch Wärmetausch und nach einer zweistufigen Drosselentspannung mit dazwischen geschaltetem Wärnietausch, im Flüssigkeitsbad eines Abscheider-Verdampfers unterkühlt, dem KUhlobjekt zugeführt, anschließend weiter entspannt und zur Erzeugung des FlUssigkeitsbades dem Abscheider-Verdampfer wieder zugeführt wird. Verdampftes Kältemittel wird aus dem Abscheider-Verdampfer hierbei abgezogen, in Wärmetauscrh mit dem abzukühlenden Kältemittel gebracht und schließlich nach weiterer Aufwärmung in der oder den Vorkühlstufen der Saugseite des Kreislaufkompressors erneut zugeführt.
Die Kälteleistung am KUhlobjekt ist gleich der Enthalpiedifferenz zwischen Eintritts- and Austrittsstelle des KUhI-objelctes multipliziert mit dem Kältemittelmassenfluß durch das KUhlobjekt. Da bei der Kühlung supraleitender Magnete zur Aufrechterhaltung der Supraleitfähigkeit die Enthalpiezunahme des Kältemittels und damit eeine Temperaturerhöhung im KUhlobjekt klein gehalten werden muß, kann bei gegebener Kälteleistung die Temperaturerhöhung des Kältemittels nur über den Kältemittelmassenstrom des KUhlobjektes beeinflußt werden. Dieser ist jedoch bei dem bekannten Verfahren in seinem Maximum durch den am wo-nen Ende der letzten Stufe des Kälte-
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kreises einfließenden Kältemittelmassenstrom festgelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das eine gegenüber dem bekannten Verfahren bei gleicher Kälteleistung verbesserte und verbilligte Kühlung eines KUhlobjektes ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Entspannung in der letzten Stufe des Kältekreises mindestens teilweise in einem oder mehreren Ejektoren erfolgt, in deren Saugseite ein Teil des vom KUhlobjekt kommenden Kältemittels eingeführt wird.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Ejektoren anstelle von Drosselventilen zur Entspannung des Kältemittels in der letzten Stufe des Kältekreises ergibt sich somit der große Vorteil, daß ohne Zufuhr von Fremämergie und ohne Anwendung bewegter Teile unter alleiniger Ausnutzung der innerhalb der letzten Stufe vorhandenen Druckenergie eier Kältemittelmassenstrom durch das KUhlobjekt vergrößert und somit bei konstanter Kälteleistung des Kältekreises das Enthalpiegefälle innerhalb des KUhlobjektes verkleinert werden kann, wodurch insgesamt eine gleichmäßigere Kühlung zu erzielen ist. Die Verbesserung der Kühlung infolge der gegenüber dem
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bekannter Verfahren herabgesetzten Temperaturerhöhung des Kältemittels im KUhlobjekt macht sich besonders vorteilhaft bei der Kühlung solcher Systeme bemerkbar, die einen großen Kälteaufwand erfordern. Das Verfahren ist demnach beispielsweise zur kostensparenden Kühlung supraleitender Systeme,
hervorragend insbesondere bei Magneten oder Tieftemperaturkabeln,'geeignet, da hier nur äußerst geringe Temperaturerhöhungen des Kältemittels im KUhlobjekt zugelassen werden können.
Je nachdem, auf welchem Temperaturniveau sich die EJektoren innerhalb der letzten Stufe des Kältekreises befinden, kann diesen hierbei über ihre Saugseiten flüssiges und/oder kaltes dampfförmiges oder teilweise angewärmtes dampfförmiges Kältemittel zugeführt werden.
Bei einer zweistufigen Entspannung in der letzten Stufe des Kältekreises mit dazwischen geschalteten Wärmetausch, wobei das Kältemittel In der ersten Entspannungsstufe auf einen mittleren Druck und in der zweiten Entspannungsstufe auf etwa den Eingangedruck des KUhlobjektes entspannt wird, kann entweder zur ersten oder zur zweiten Entspannung ein Ejektor oder sowohl zur ersten als auch zur zweiten Entspannung ein erster und ein zweiter Ejektor verwendet werden.
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Bei einer ersten Verfahrensvariante, bei der als erste Entspannungsstufe ein Ejektor verwendet wird, kann der in dessen Saugseite einzuführende Teil des Kältemittels entweder unmittelbar hinter dem KUhlobjekt aus dem Kältemittel abgezweigt und vor seiner Einführung angewärmt oder erst nach der Anwärmung des ganzen Kältemittelstromes aus fctesem abgezweigt und eingeführt werden.
Bei einer anderen VerfahrensVariante, bei der die zweite Entspannungsstufe ein Ejektor ist, wird der in dessen Saugseite einzuführende Teil des Kältemittels aus dem Kältemittelstrom hinter dem Kühlobjekt entnommen und vor seiner Ein-» führung gekühlt oder unmittelbar naoh der Entspannung des Kältemittelatromes in den Abscheider-Verdampfer aus diesem abgezweigt. Ee 1st jedoch auch möglich, den in die Saugseite des Ejektors einzuführenden Teil dee Kältemittels aus dem Flüssigkeitsbad dee Abscheider-Verdampfers zu entnehmen oder ihn unmittelbar hinter dem KUhlobjekt aus dem vom KUhlobjekt kommenden Kältemittelstrom abzuzweigen.
Wie bereite angedeutet, können auch beide Entspannungsstufen durch einen Ejektor gebildet werden. Hierbei kann in die Saugseite des ersten Ejektors ein Teil des Kältemittelstromee naoh einer der bereits weiter oben im Falle eines einzigen
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Ejektors als erste Ent3pannungsstufe beschriebenen V/eisen eingeführt werden. In die Saugseite des zweiten Ejektors wird in solchen Fällen ein weiterer Teil des Kältemittelstromes eingeführt, der beispielsweise aus dem Kältemittelstrom unmittelbar hinter dem Kühlobjekt abgezweigt und vor seiner Einführung im Abscheider-Verdampfer gekühlt wird. Es ist aber auch möglich, den in die Saugseite des zweiten Ejektors einzuführenden Teil des Kältemittelstromes entweder gasförmig oder flUssig aus dem Ab3cheider-Verdampfer zu entnehmen.
Daneben können im Falle der Verwendung von zwei Ejektoren in den beiden Entspannungsstufen der letzten Stufe des Kältekreises diejenigen Teile des Kältemittelstromee, die in die Saugseiten der Ejektoren einzuführen sind, auch noch in anderer Weiße dem System entnommen werden, wozu im einzelnen auf die folgende Beschreibung von AusfUhrungsbeispielen verwiesen wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren 1 bis 15 dargestellten Ausführungsbeispiolen erläutert. In den Figuren ist der Einfachheit halber jeweils nur die letzte Stufe ei»es Kältekreises dargestellt. Das Kältemittel ist Helium. Hierbei betreffen alle dar-
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BAD
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gestellten ÄusfUhrungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verfahrens letzte Stufen mit jeweils zweistufiger Entspannung. FUr gleiche Vorrichtungsteile werden durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet.
In Figur 1 strömt Über Leitung 1 als Kältemittel gasförmiges Heliua aus der oder den - nicht dargestellten - VorkUhlstufen unter erhöhtem Druck durch einen Wärmetauscher 2 zu einer ersten als Ejektor 3 ausgeführten Entspannungsstufe, wo es auf einen mittleren Druck entspannt wird. Nach dieser ersten Entspannung wird das Kältemittel in einem weiteren Wärmetauscher 5 weiter abgekUhlt und in einem Drosselventil 6 einer zweiten Entspannung unterworfen. Teilweise verflüssigt oder noch bei Überkritischem Druck tritt das Helium nunmehr in einen Abscheider-Verdampfer 7 ein, wird in dessen Flüssigkeitsbad unterkUhlt und einem KUhlobjekt 8 zugeführt, dem es Wärme entzieht und dadurch selbst wieder erwärmt wird.
Der vom KUhlobjekt 8 kommende Heliumstrom wird bei Io in zwei Teilströme aufgeteilt. Der eine Teilstrom wird in einem Drosselventil 9 entspannt, hierbei abgekUhlt, teilweise verflUssigt und dem Absoheider-Verdampfer 7 zugeführt. Aus dem Abscheider-Verdampfer 7 wird der Dampfteil des kalten Heliums Über Leitung 4 abgezogen, im Wärmetausoh mit zum KUhlobjekt 8 strömenden Helium erwärmt und den nicht gezeigten VorkUhI-
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stufen zugeführt. Der andere TelIstrom des vom KUhlobjekt 8 kommenden Heliumstromes wird nach Anwärmung im Wärmetauscher in die Saugseite 11 des Ejektors 3 und damit in den zum KUhlobjekt 8 strömenden Heliumstrom eingespeist, wobei es innerhalb des Ejektors 3 erneut auf dessen Ausgangsdruck verdichtet wird.
Das beschriebene Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht somit auf einfache Weise ohne zusätzliche Zufuhr von Fremdenergie eine Vergrößerung des zum KUhlobjekt 8 strömenden Heliummassenstromes gegenüber dem durch Leitung 1 fließenden Massenstrom. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß aich durch das Ansaugen von Helium höherer Enthalpie die Enthalpie des Heliums am Ausgang des Ejektors erhöht, was sich im Sinne einer Vergrößerung der Temperaturdifferenz des diesem Ejektors 3 nachgeschlateten Wärmetauschers5 auswirkt.
Die Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der gemäß Figur 1 dadurch, daß nunmehr die in die Saugseite 11 des Ejektors 3 einzuführende Teilmenge dee vom KUhlobjekt 8 kommenden Heliumstromes erst naoh einer ersten Erwärmung im Wärmetauscher 5 bei 2o abgezweigt wird, wobei vorher die gesamte das KUhlobjekt 8 verlassende Heliummenge in den Abscheider-Verdampfer 7 drosselentspannt
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wird. Gemäß dieser Verfahrensvariante wird also in die Saugseite 11 des Ejektors 3 Helium niedrigeren Drucks als bei der Variante gemäß Figur 1 eingeführt. Diese AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat den Vorteil, daß nunmehr das in die Saugseite 11 des Ejektors 3 eingeführte Helium nicht in einem gesonderten Quersohnitt des Wärmetauschers 5 erwärmt zu werden braucht, wobei dann allerdings der geringere Druck des angesaugten Gasis in Kauf genommen werden muß.
Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Figur 3 dargestellt. Gemäß diesem AusfUhrungsbeispiel wird nunmehr die erste Entspannung mittels eines Drosselventils 3o durchgeführt, während für die zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor 31 verwendet wird, dessen Saugseite Über eine Wärmetauschvorrichtung 33 im Abscheider-Verdampfer mit dem Ausgang des KUhlobjektes 8 in Verbindung steht. Hierbei wird die in die Saugseite 32 des Ejektors 31 einzuführende Teilmenge des vom KUhlobjekt 8 kommenden Heliums zweiphasig oder bei überkritischem Druck im Flüsßigkeitsbad des Abscheider-Verdampfers 7 gekühlt oder verflüssigt und flüssig oder bei überkritischem Druck in den Ejektor 31 eingeführt. Diese Verfahrensvariante ermöglicht somit die zusätzliche Speisung des Ejektors 31 mit flüssigem oder
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Überkritischem Helium unter erhöhtem Druck, nämlich dem Aueganssdruck des KUhlobjektes 8, was sich besonders vorteilhaft auf die Saugleistung des Ejektors 31 und damit auf die zusätzliche Erhöhung des Heliummassenflusses durch das KUhI-objekt 8 auswirkt.
Weitere konstruktiv etwas einfacher durchzuführende Verfahrensvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Ejektor als zweite Entspannungsstufe sind in den Figuren 4 und 5 dargestellt, wobei in Figur 4 in die Saugseite 32 des Ejektors 31 gasförmiges Helium aus dem Dampfraum des Abscheider-Verdampfers 7 nach Abzweigung aus dem vom KUhlobjekt 8 kommenden Heliumstrom bei 40 eingeführt wird, während gemäß der AusfUhrungsform nach Figur 5 der in die Saugseite 32 de3 Ejektors einzuführende Teil des Heliumstromes flüssig aus dem Flüssigkeitsbad des Abscheider-Verdampfers 7 entnommen wird.
Eine konstruktiv einfache Variante des Verfahrens nach Fig. 3 zeigt Figur 6. Hierbei ist die Saugseite 32 des Ejektors 31 unmittelbar mit dem Ausgang des KUhlobjektes 8 verbunden, so daß zwar einerseits der Wärmetausch mit der Flüssigkeit im Abscheider-Verdampfer 7 entfällt, andererseits jedoch eine verringerte Saugleistung des Ejektors 31 in Kauf genommen werden muß.
Bei den Verfahrensvarianten nach den Figuren 7 bis 14 bestehen
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beide Entspannungsstufen der dargestellten letzten Stufe eines Kältekreises aus Ejektoren 3* 31· Hierbei wird das Helium im «*8ten Ejektor 3 auf einen mittleren Druck und im zweiten Ejektor 31 auf etwa den Eingangsdruck des KUhlobjektes 8 entspannt. Hinsichtlich der Art und Weise der erfindungsgemäßen Erhöhung des das Kühlobjekt 8 durchströmenden Helium* massenflusses gibt ea eine Reihe von vorteilhaften Möglichkeiten, die im folgenden beschrieben werden.
Beim AusfUhrungsbeispiel gemäß Figur 7 wird wie beim AusfUhrungsbeispiel gemäß Figur 1 der erste Ejektor 3 über dessen Saugseite 11 ein Teil des das KUhlobjekt 8 verlassenden Heliums nach teilweiser Anwärmung im Wärmetauscher 5 gasförmig zugeführt. Ein weiterer Teil des das KUhlobjekt 8 verlassenden Heliums wird bei 7o abgezweigt, im Flüssigkeitsbad des Absoheider-Verdampfers 7 gekühlt oder verflüssigt und in die Saugeeite 32 des zweiten Ejektora 31 eingeführt.
Die Verfahrensvarianten gemäfl den Figuren 8 und 9 unterscheiden sich von der Variante gemäß Figur 7 nur durch die Anschlußstelle der Saugseite 32 des zweiten Ejektors 31, während der erste Ejektor 3 hier wie nach der AusfUhrungsform naoh Figur 7 betrieben wird. So wird gemäß Figur 8 der Saugseite 32 des zweiten Ejektorβ 31 verdampftes Helium aus dem
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Abscheider-Verdampfer 7 über die Abzweigung 4o zugeführt, während gemäß Figur 9 der Saugseite 32 des zweiten Ej ektors 31 flüssiges Helium aus dem Flüssigkeitsbad des Abscheider-Verdampfers 7 zugeführt wird.
Die Verfahrensvariante gemäß Figur Io unterschiedet sich von derjenigen gemäß Figur 7 dadurch, daß der Saugseite 32 des zweiten Ejektors 31 nunmehr ein Teil des vom KUhI-objekt 8 kommenden und in die Saugseite 11 des ersten Ejektors 3 einzuführenden Heliums bei loo abgezweigt und unmittelbar zugeführt wird. Diese Verfahrenevarlante ist dann von Vorteil, wenn das KUhlobjekt 8 unter überkritischem Druck gekühlt wird, wenn also während des KUhlens kein Phasenübergang des Heliums stattfindet.
Eine weitere Variante dee erfindungegemäßen Verfahrens ist in Figur 11 dargestellt. Gemäß diesem AusfUhrungsbeispiel wird dem ersten Ejektor 3 über dessen Saugseite 11 ein Teil des aus dem Abscheider-Verdampfers 7 dampfförmig abgezogenen Heliums nach dessen teilweiser Erwärmung im Wärmetauscher 5 zugeführt, während in die Saugseite 32 des zweiten EJektore ein Teil des vom KUhlobjekt 8 kommenden Heliums naoh dessen Kühlung in einer Rohrschlange 7I im Flüssigkeitsbad des Abscheider-Verdampfers 7 eingeführt wird.
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Die Figuren 12 bis 14 zeigen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich von der AusfUhrungsform gemäß Figur 11 nur durch die Anschlußstellen der Saugseite 32 des zweiten Ejektors Jl unterscheiden.
Gemäß Figur 12 wird der Saugseite 52 des zweiten Ejektors J51 ein Teil des verdampften Heliums aus dem Abscheider-Verdampfer 7 unmittelbar Über die Abzweigung 4o zugeführt, während gemäß Figur 13 der Saugseite 32 des zweiten Ejektors 31 ein Teil des flüssigen Heliums aus dem FlUssigkeitsraum des Abscheider-Verdampfers 7 unmittelbar zugeleitet wird. Gemäß der AusfUhrungsform nach Figur 14 schließlich wird der Saugseite 32 des zweiten Ejektors 31 ein bei Io abgezweigter Teil des vom KUhlobjekt 8 kommenden Heliums direkt zugeführt.
Eine weitere vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 15 dargestellt, die dann von Bedeutung ist, wenn das Helium das Kühlobjekt 8 als Zweiphasengemisch verläßt. In diesem Falle wird das Zweiphasengemisch in einen zusätzlichen Abscheider 151 entspannt, in dem eine Phasentrennung des Heliums bei gegenüber dem im Abscheider-Verdampfer 7 herrschenden erhöhtem Druck stattfindet. Die flüssige Phase wird dabei ganz oder teilweise in die Saugseite 32 des zweiten Ejektors 31 eingeführt, während ein Teil des Heliumdampfes aus dem Abscheider 151
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abgezogen, im Wärmetauscher 5 angewärmt und in die Saugseite des ersten Ejektors 3 eingeführt wird. Der von beiden Ejektoren 3, ^l nioht aufgenommene Anteil des vom KUhlobjekt 8 kommenden Zweiphasenstromes wird über das Drosselventil 9 in den Abscheider-Verdampfer 7 entspannt.
Der Variante nach Figur 15 entspricht das Grundverfahren nach Figur Io. Sinngemäß läßt sich der zusätzliche Abscheider I51 auch für die Grundverfahren nach den Figuren 1,6 bis 9 und einsetzen. In den Varianten zu den Grundverfahren nach den Figuren 1, 8 und 9 entfällt dann der FlUssigkeitsabzug des Abscheiders 151, in den Varianten zu den Grundverfahren nach den Figuren 6 und 14 der Dampfabzug. Bei der Variante zum
η
Orundverfahren ach Figur 7 entfällt der FlUssigkeitsabzug, wobei der Abscheider 15I an der Stelle der Abzweigung Io und dae Drosselventil 150 zwischen Abzweigung 70 und Abscheider I5I angeordnet ist.
17 Patentansprüche
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Claims (17)

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1. August 1973
Patentansprüche
1.)Verfahren zur Kühlung eines KUhlobjektes mittels eines ein- oder mehrstufigen Kältekreises, in dessen letzter Stufe das Kältemittel teilentspannt, in einem Abscheider-Verdampfer gekühlt, dem KUhlobjekt zugeführt, mindestens teilweise in den Abscheider-Verdampfer entspannt und im Wärmetausoh mit zum KUhlobjekt strömenden Kältemittel angewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannung mindestens teilweise in einem oder mehreren Ejektoren erfolgt, in deren Saugseite ein Teil des vom KUhlobjekt kommenden Kältemittels eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannung in zwei Stufen durchgeführt wird, zwischen denen ein Wärmetausch zwischen sum KUhlobjekt strömenden und vom KUhlobjefct kommendem Kältemittel stattfindet.
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3. Verfahren aaoh Anspruch 2, dadurch gekennzelehnet, daß als erste Entspannungsstufe ein Ejektor (3) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (11) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem vom KUhlobJekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar hinter dem KUhlobjekä (8) abgezweigt (lo) und vor seiner Einführung angewärmt (5) wird (Fig. 1).
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
als erste Entspannungsstufe ein Ejektor (3) verwendet wtrd, wobei der in dessen Saugseite (11) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem vom KUhlobjekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar nach dessen erster Anwärmung (5) abgezweigt (2o) wird (Fig. 2).
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Entspannungsstufe ein Ejektor (31) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (32) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem vom KUhlobjekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar hinter dem KUhI-ob$dkt (8) abgezweigt (lo) und vor seiner Einführung im Wärmetausch mit flüssigem Kältemittel gekühlt (33) wird (Fig. 3)·
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6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Entspannungsstufe ein Ejektor (J>1) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (j52) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem vom KUhlobjekt (3) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar nach dessen Entspannung (9) in den Abscheider-Verdampfer (7) abgezweigt (4o) wird (Big. 4).
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
als zweite Entspannungsstufe ein Ejektor (j51) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (22) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem Flüssigkeitsbad des Abscheider-Verdampfers (7) entnommen wird(Fig. 5).
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daS als zweite Entspannungsstufe ein Ejektor (3>1) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (J>2) einzuführende Teil des Kältemittels aua dem vom KUhlobjekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar hinter dem Kühlob^ekt (8) abgezweigt (lo) wird (Pig. 6).
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9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor (3I) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (32) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem vom KUhlobjekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar hinter dem KUhlobjekt (8) abgezweigt (7o) und vor seiner Einführung im Wärmetausch mit flüssigem Kältemittel gekühlt (71) wird (Fig. 7).
Io.Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor (31) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (32) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem vom KUhlobjekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar nach dessen Entspannung (9) in den Abscheider-Verdampfer (7) abgezweigt (4o) wird (Fig. 8).
11.Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor (31) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite einzuführende Teil des Kältemittels aus dem FlUssigbad des Abscheider-Verdampfers (7) entnommen wird (Fig. 9).
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12.Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Entßpannungsstufe ein zweiter Ejektor (Jl) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (32) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem vom Kühlobjekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar hinter dem KUhlobjekt (8) abgezweigt (loo) wird (Fig. lo).
13·Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dafl als zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor (31) verwendet wird, wobei der in dessen Saugeeite (32) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem vom KUhI-ob$ekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar hinter dem KUhlobjekt (8) abgezweigt (7o) vor seiner Einführung im Wärraetaueoh mit flüssigem Kältemittel gekühlt (71) wird (Fig. 11).
14. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ale zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor (31) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (32) einzuführend« Teil des Kältemittels aus dem vom KUhI-objekt (8) kommenden Kältemittelstrom unmittelbar nach dessen Entspannung (9) in dem Abscheider-Verdampfer (7) abgezweigt (4o) wird (Pig. 12).
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-2o- LINOEAKTIENGESELLSCHAFT
15· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor (31) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (32) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem Flüssigkeitsbad des Abscheider-Verdampfers (7) entnommen wird (Fig. 13).
16. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor (31) verwendet wird, wobei der in dessen Saugseite (32) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem KUhlobjekt (8) kommenden KMltemittelstrom unmittelbar hinter dem KUhlobjekt (8) abgezweigt (lo) wird (Fig. 14).
17. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Entspannungsstufe ein erster Ejektor (3) und als zweite Entspannungsstufe ein zweiter Ejektor (31) verwendet wird und der vom Kühlobjekt (8) kommende Kältemittel strom vor seiner Entspannung (9) in den Abscheider-Verdampfer (7) in einen Abscheider (151) entspannt (I5o) wird, wobei der in die Saugseite (11) des ersten Ejektors (3) einzuführende Teil des Kältemittels aus dem Gaeraum des Abscheiders (15-0 entnommen und vor seiner Einführung angewärmt (5) und der in die Saugseite (32) des zweiten Ejektors (31) einzuführende Teil des Kältemittels dem FlUssigkeitsraum des Absoheiders (15I) entnommen wird (Fig. 15).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2489945A1 (fr) * 1980-09-08 1982-03-12 Vnii Gelieevoj Tech Procede de production de froid et installation pour sa mise en oeuvre

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2489945A1 (fr) * 1980-09-08 1982-03-12 Vnii Gelieevoj Tech Procede de production de froid et installation pour sa mise en oeuvre

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