DE4340689C1

DE4340689C1 - Method for cooling gases

Info

Publication number: DE4340689C1
Application number: DE19934340689
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Braeuner; Juergen Buchmueller; Klaus Dieter Krinninger; Monika Lammertz; Stefan Zerwas
Original assignee: Buse Gase GmbH and Co KG
Current assignee: Buse Gase GmbH and Co KG
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2013-12-01
Also published as: EP0655589A1

Abstract

In the case of methods for cooling gases, in particular air, the gases are cooled by means of evaporated coolant. When using carbon dioxide as coolant in a closed cooling circuit, high energy expenditure for recondensing or the use of a second coolant circuit, for example of fluorohydrocarbons, is necessary. This is avoided by drawing off carbon dioxide from an accumulator (1) and using it in an open cooling circuit in such a way that the evaporated carbon dioxide is not recondensed. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Gasen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for cooling Gases according to the preamble of claim 1.

Unter Gasen sind sowohl reine Gase, als auch Gasge mische zu verstehen und insbesondere Luft für Klimaan lagen, Kühlräume und Gefrieranlagen. Als Kühlmittel für derartige Anlagen sind Kohlendioxid, Gemische von halogenierten Kohlenwasserstoffen und Ammoniak bekannt. Die Verwendung von halogenierten Kohlenwasserstoffen geht wegen deren Ozon-Abbaupotential zurück. Ammoniak ist toxisch und brennbar, hat einen durchdringenden Ge ruch und reizt die Schleimhäute. Bei Leckagen besteht daher ein hohes Panik-Risiko, so daß Ammoniak nur mit kostenintensivem Aufwand in der Gebäudetechnik einsetz bar. Gases include both pure gases and gas mix to understand and especially air for climate lay, cold rooms and freezers. As a coolant for such plants are carbon dioxide, mixtures of halogenated hydrocarbons and ammonia. The use of halogenated hydrocarbons declines because of their ozone depletion potential. ammonia is toxic and flammable, has a penetrating ge smell and irritate the mucous membranes. If there is a leak therefore a high risk of panic, so that ammonia only with use cost-intensive effort in building technology bar.

Die DE 42 24 896 A1 zeigt ein Kühlverfahren, bei dem flüssiges Kohlendioxid als Kühlmittel in einem ge schlossenen Kreis zirkuliert. Die Rückverflüssigung des Kohlendioxids geschieht mit einem sekundären Kühlkreis lauf, in welchem halogenierte Kohlenwasserstoffe als Kühlmittel verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird zwar die Menge der benötigten halogenierten Kohlenwas serstoffe verringert, sie sind aber weiterhin als se kundäres Kühlmittel erforderlich.DE 42 24 896 A1 shows a cooling process in which liquid carbon dioxide as a coolant in a ge closed circle circulates. The reliquefaction of the Carbon dioxide happens with a secondary cooling circuit run in which halogenated hydrocarbons as Coolants are used. With this procedure the amount of halogenated coal water required reduced, but are still as se secondary coolant required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen von Gasen zu schaffen, welches ausschließ lich mit Kohlendioxid als Kühlmittel betrieben werden kann.The invention has for its object a method to cool gases, which excludes Lich operated with carbon dioxide as a coolant can.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 be rücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe er findungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des An spruches 1 angegebenen Merkmalen.Based on the be in the preamble of claim 1 considering the state of the art, this task is he solved according to the invention with in the characterizing part of the pronounced 1 characteristics.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims specified.

Kohlendioxid ist weder toxisch noch brennbar und besitzt kein Ozon-Abbaupotential. Flüssiges Kohlendioxid besitzt eine relativ hohe latente Wärme und kann so im Anwen dungsbereich von Klimaanlagen (Verdampfung von -5°C bis 5°C) bis hin zu Tieftemperatur-Gefrieranlagen und Kühl räumen (Verdampfung von -30°C bis -50°C) eingesetzt werden.Carbon dioxide is neither toxic nor flammable and has no ozone depletion potential. Has liquid carbon dioxide a relatively high latent heat and can be used in the application range of air conditioning systems (evaporation from -5 ° C to 5 ° C) to cryogenic freezers and refrigerators rooms (evaporation from -30 ° C to -50 ° C) become.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß anstelle eines geschlossenen Kühlkreislaufes ein offener Kühlkreislauf für das flüssige Kohlendioxid dient Unteransprüche zeigen Ausgestaltungen des erfindungsge mäßen Verfahrens, gemäß denen die Kälte des verdampften Kohlendioxids optimal zum Vorkühlen und zum Abtauen aus genutzt wird.It is essential for the method according to the invention that instead of a closed cooling circuit, an open one Cooling circuit for the liquid carbon dioxide serves Subclaims show refinements of the invention method according to which the cold of the evaporated Carbon dioxide optimal for pre-cooling and defrosting is being used.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Form.The drawing illustrates an embodiment the invention in schematic form.

Die Zeichnung zeigt einen Speicher 1, in welchen sich flüssiges Kohlendioxid unter einem Druck von 12 bar und -35°C befindet. Das flüssige Kohlendioxid wird mittels der Zirkulationspumpe 2 über ein Ventil 3 in den Wärme austauscher 4 geleitet, wo es teilweise verdampft und das abzukühlende Gas dabei abkühlt. Das entstandene Gas- Flüssigkeitsgemisch gelangt über das Ventil 5 und die Leitung 6 zurück in den Speicher 1. Es ist vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren mit umschaltbaren Wärme austauschern zu betreiben, wozu ein zweiter Kühlkreis mit dem Ventil 7, dem Wärmeaustauscher 8 und dem Ventil 9 vorgesehen ist. Das abzukühlende Gas gelangt mit Um gebungstemperatur durch die Leitung 10 in den Vorkühler 11, wo es auf 10°C abgekühlt wird. Es strömt weiter durch das Ventil 12 in den Wärmeaustauscher 4, wo es auf -30°C gekühlt wird und über die Leitung 13 abgezogen wird. Nach Umschaltung strömt das Gas entsprechend durch die Leitung 10, den Vorkühler 11, das Ventil 14, den Wärmeaustauscher 8 und die Leitung 15. Bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren erfolgt somit die Kühlung im wesentlichen durch die Verdampfung des flüssigen Kohlen dioxids.The drawing shows a memory 1 , in which liquid carbon dioxide is at a pressure of 12 bar and -35 ° C. The liquid carbon dioxide is passed by means of the circulation pump 2 through a valve 3 into the heat exchanger 4 , where it partially evaporates and the gas to be cooled thereby cools down. The resulting gas-liquid mixture returns to the store 1 via the valve 5 and the line 6 . It is advantageous to operate the method according to the invention with switchable heat exchangers, for which purpose a second cooling circuit with the valve 7 , the heat exchanger 8 and the valve 9 is provided. The gas to be cooled arrives at ambient temperature through line 10 into precooler 11 , where it is cooled to 10 ° C. It continues to flow through the valve 12 into the heat exchanger 4 , where it is cooled to -30 ° C. and drawn off via the line 13 . After switching, the gas flows accordingly through line 10 , precooler 11 , valve 14 , heat exchanger 8 and line 15 . In the process according to the invention, cooling is thus carried out essentially by the evaporation of the liquid carbon dioxide.

Das bei der Kühlung entstandene gasförmige Kohlendioxid wird durch Druckentspannung im Entspannungsventil 16 aus dem Speicher 1 abgezogen und gelangt mit einem Druck von 1,5 bar in den Vorkühler 11, wo es das durch die Leitung 10 einströmende Gas vorkühlt und sich dabei auf 0°C erwärmt. Es strömt dann durch das Ventil 17 in den Wärmeaustauscher 8, wo es ausgefrorene Bestandteile des zu kühlenden Gases abtaut und wird zusammen mit diesen Bestandteilen durch die Leitung 18 aus der Anlage ent fernt. Im Umschaltbetrieb strömt das angewärmte Kohlen dioxid sinngemäß durch das Ventil 19 und den Wärmeaus tauscher 4, wonach es durch die Leitung 20 aus der An lage entfernt wird.The gaseous carbon dioxide formed during the cooling is withdrawn from the accumulator 1 by depressurization in the expansion valve 16 and reaches the precooler 11 at a pressure of 1.5 bar, where it pre-cools the gas flowing in through the line 10 and thereby reaches 0 ° C warmed. It then flows through the valve 17 into the heat exchanger 8 , where it defrosts frozen components of the gas to be cooled and is removed along with these components through the line 18 from the system. In the switching mode, the heated carbon dioxide flows analogously through the valve 19 and the heat exchanger 4 , after which it is removed from the system through line 20 .

Claims

1. A method for cooling gases with evaporating liquid carbon dioxide, which is supplied to a heat exchanger ( 4 , 8 ) by means of a circulation pump ( 2 ) and is partially evaporated there in the heat exchange with the gases to be cooled, characterized in that
that the liquid carbon dioxide flows from a reservoir ( 1 ) to the circulation pump ( 2 )
and that the liquid-gas mixture after the heat exchange ( 4 , 8 ) is returned to the memory from which the gaseous carbon dioxide is removed by depressurization ( 16 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the gases to be cooled are precooled ( 11 ) with the gaseous carbon dioxide withdrawn from the store.

3. The method according to claim 2, characterized in that it is operated with switchable heat exchangers ( 4 , 8 ) and the heat exchangers are thawed with the gaseous carbon dioxide after precooling.