DE4409920C2 - Einrichtung zur Führung des Kältemittels in einem liegenden Rohrbündelverdampfer mit U-Rohren - Google Patents
Einrichtung zur Führung des Kältemittels in einem liegenden Rohrbündelverdampfer mit U-RohrenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Führung des
Kältemittels in einem liegenden Rohrbündelverdampfer mit U-Rohren,
in deren Innenräumen das Kältemittel verdampft und
überhitzt wird und in mindestens zwei getrennten Kältemittelwegen
geführt ist, während ein flüssiger Kälteträger um
die Rohre durch senkrechte Umlenkplatten mit wechselnd
versetzten kreisabschnittsförmigen Durchtrittsöffnungen
mäanderförmig strömt.
In Kälteanlagen zur Kühlung eines flüssigen Kälteträgers,
zum Beispiel Wasser, haben waagerechte Verdampfer mit U-Rohren
wegen der günstigen Temperaturführung breite Anwendung
gefunden. Das Kältemittel verdampft unter mehrfacher
Umlenkung in den Rohren und verläßt diese überhitzt. Der
Kälteträger strömt um die Rohre. Zur Führung des Kälteträgers
sind senkrechte Umlenkplatten angeordnet. Sie haben
wechselnd versetzte waagerechte kreisabschnittsförmige
Durchtrittsöffnungen, so daß der Kälteträger mäanderförmig
durch den Verdampfer strömt. Der Leistungsbedarf der
Kälteverbraucher an derartigen Kälteanlagen unterliegt
vielfach starken Schwankungen. Als Beispiele werden Klimaanlagen
mit den jahreszeitlichen Schwankungen im Kältebedarf
genannt. Schwierigkeiten bereitet dann der meist über
längere Zeit erforderliche Teillastbetrieb. Der Leistungsbedarf
läßt sich durch Drosselung der Kältemittelzufuhr zum
Verdampfer nicht beliebig herunterregeln. Die Strömungsgeschwindigkeit
in den Rohren wird gering. Das vom Kältemittel
stets aus dem Verdichter mitgerissene Öl lagert sich
dadurch in den Verdampferrohren ab und es kommt zu Betriebsstörungen.
Aus der DE 41 17 066 A1 ist es bekannt, durch eine Vielzahl
von Umlenkungen und einen relativ kleinen Strömungsquerschnitt
die Strömungsgeschwindigkeit in den Rohren so zu
erhöhen, daß der Öltransport zurück in den Verdichter
gewährleistet ist. Würde der Strömungsquerschnitt so weit
verkleinert, daß auch bei Teillast eine ausreichend hohe
Strömungsgeschwindigkeit für den Öltransport vorhanden wäre,
führte dies bei Vollast zu unzulässig hohen Strömungsgeschwindigkeiten
und Leistungsverlusten. Für Kälteanlagen mit
starken Schwankungen im Leistungsbedarf ist diese Konstruktion
daher nicht geeignet.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist es bekannt, den
Verdampfer in zwei getrennte Kältemittelwege aufzuteilen.
Bei einer bekannten Ausführung ist vor dem Rohrboden
parallel zur üblicherweise senkrechten Biegeebene der U-Rohre
ein Steg angebracht, der das Rohrfeld in zwei Kältemittelwege
trennt. Bei geringem Leistungsbedarf wird nur ein
Kältemittelweg, d. h. ein Teil der Rohre mit Kältemittel
beaufschlagt. An der Führung des Kälteträgers ändert sich
bei diesem Konstruktionsprinzip nichts. Alle Rohre werden in
gleicher Weise wie bei Vollast umströmt. Bei Teillast, also
Abschaltung eines Kältemittelweges, wird nur ein seitlich
des Steges liegendes Rohrfeld mit Kältemittel beaufschlagt.
Die Verdampfung des Kältemittels vom flüssigen Eintritt zum
dampfförmigen Austritt ergibt über die Rohrlänge unterschiedliche
Wärmeübertragungsverhältnisse. So ist im
dampfförmigen überhitzten Bereich die Wärmeübertragung an
den Kälteträger am geringsten. Das ist der Bereich der
oberen Rohre vor dem Austritt. An den anderen Rohrbereichen
ist, je nach Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis, die Wärmeübertragung
an den Kälteträger wesentlich größer. Sind die
Durchtrittsöffnungen der Umlenkplatten senkrecht zum Steg
angebracht, wird in Strömungsrichtung des Kälteträgers etwa
nur die Hälfte gekühlt. Die andere Hälfte strömt ohne
wesentliche Durchmischung ungekühlt zum Kälteträgeraustritt.
Erst hier findet die Durchmischung des gekühlten und des
ungekühlten Teils des Kälteträgers statt, verbunden mit
einem Energieverlust. Bei einer Anordnung der Durchtrittsöffnungen
der Umlenkplatten parallel zum Steg wird zwar der
gesamte Kälteträger durchmischt, aber den oberen Bereich
der Rohre mit dem wesentlich schlechteren Wärmeübergang an
der Überhitzungsstrecke durchströmt immer nur der
gleiche Kälteträgeranteil ohne laufende Durchmischung mit
dem stärker gekühlten Kälteträgeranteil, so daß es auch hier
zu Energieverlusten kommt. Bei der vorstehend beschriebenen
Führung des Kälteträgers strömt er im Bereich der Durchtrittsöffnungen
der Umlenkplatten, also an den äußeren
Rohren, in Längsströmung und zwischen den Umlenkplatten,
also an den inneren Rohren, in Querströmung zu den Rohren.
Am günstigsten für den Wärmeübergang ist bekanntlich die
Querströmung zu den Rohren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Führung
des Kältemittels in einem liegenden Rohrbündelverdampfer mit
U-Rohren und zwei getrennten Kältemittelwegen zu schaffen,
die im Voll- und Teillastbetrieb eine gleichbleibende
Kühlung des Kälteträgers und seine Durchmischung an allen
Rohrbereichen jedes Kältemittelweges zwischen jedem Umlenkplattenpaar
bewirkt, um eine geringe Temperaturdifferenz
zwischen Kältemittel und Kälteträger, verbunden mit geringerem
Energieverbrauch, zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der
erste Kältemittelweg aus dem äußeren Rohrbündelbereich
besteht, dessen Rohrfeld im Rohrbündelquerschnitt die Form
von zwei Kreissegmenten im oberen und unteren Teil des
Rohrbündels hat, deren Rohre am dem Rohrboden gegenüberliegenden
Rohrbündelende durch die äußeren Rohrbögen verbunden
sind, und daß ferner weitere getrennte Kältemittelwege im
dazwischen liegenden Rohrfeld aus waagerecht getrennten
Rohrbereichen bestehen, die am dem Rohrboden gegenüberliegenden
Rohrbündelende durch die inneren Rohrbögen verbunden
sind.
Bei erforderlichem Teillastbetrieb ist in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung mindestens ein innerer Kältemittelweg
der ständig mit Kältemittel beaufschlagte Grundlastweg. Es
wird nur das innere Rohrfeld betrieben, weil hier die
Wärmeübertragungsverhältnisse durch die vorrangige Querströmung
am günstigsten sind.
Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1: einen Längsschnitt durch einen Rohrbündelverdampfer
mit U-Rohren und zwei getrennten Kältemittelwegen im
Schema.
Fig. 2: den Querschnitt durch einen Rohrbündelverdampfer
nach Fig. 1.
Nach Fig. 1 gelangt der Kälteträger über den Eintrittsstutzen
1 in den Raum um die Rohre. Umlenkplatten 2 mit
wechselnd versetzten Durchtrittsöffnungen 3 erzwingen einen
mäanderförmigen Strömungsweg zum Austrittsstutzen 4. Der
erste Kältemittelweg besteht aus dem äußeren Rohrfeld 5,
welches die Form von zwei gegenüberliegenden Kreissegmenten
hat. Ausschließlich zur besseren Erkennbarkeit der Funktion
des Verdampfers ist das Rohrfeld des ersten Kältemittelweges
in Fig. 2 schraffiert dargestellt. Das dazwischenliegende
innere Rohrfeld 6 umfaßt den zweiten inneren Kältemittelweg.
Im Teillastbetrieb wird nur dem zweiten inneren Kältemittelweg
das flüssige Kältemittel durch die Einspritzleitung 7
und die Verteilerkammer 8 zugeführt. Es gelangt in die U-Rohre
9. Zur Wahrung der Übersicht jeweils nur ein Rohr
dargestellt. Nach vier Strömungswegen, wie aus den eingezeichneten
Pfeilen ersichtlich, gelangt das Kältemittel
verdampft und überhitzt zum Absaugstutzen 10. Der Kälteträger
umströmt auf seinem mäanderförmigen Weg alle Rohrbereiche
vom flüssigen bis zum dampfförmig überhitzten Bereich
im Querstrom bei vollständiger Durchmischung. Folglich ist
die Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungstemperatur
und der Kälteträgertemperatur gering. Damit ist auch im
Teillastbetrieb ein guter Wirkungsgrad vorhanden. Bei
Vollast wird der erste Kältemittelweg zugeschaltet. Über die
Einspritzleitung 11 und die Einspritzkammer 12 wird den
Rohren 13 Kältemittel zugeführt. Nach mehrfacher
Umlenkung, wie mit den Pfeilen eingezeichnet, gelangt es
verdampft und überhitzt zum Absaugstutzen 14.
1
Eintrittsstutzen
2
Umlenkplatten
3
Durchtrittsöffnungen
4
Austrittsstutzen
5
äußeres Rohrfeld
6
inneres Rohrfeld
7
Einspritzleitung
8
Verteilerkammer
9
U-Rohre
10
Absaugstutzen
11
Einspritzleitung
12
Einspritzkammer
13
Rohre
14
Absaugstutzen
Claims (2)
1. Einrichtung zur Führung des Kältemittels in einem liegenden
Rohrbündelverdampfer mit U-Rohren, in deren Innenräumen
das Kältemittel verdampft und überhitzt wird und in mindestens
zwei getrennten Kältemittelwegen geführt ist,
während ein flüssiger Kälteträger um die Rohre durch
senkrechte Umlenkplatten mit wechselnd versetzten kreisabschnittsförmigen
Durchtrittsöffnungen mäanderförmig strömt,
gekennzeichnet dadurch, daß der erste Kältemittelweg aus dem
äußeren Rohrbündelbereich besteht, dessen Rohrfeld (5) im
Rohrbündelquerschnitt die Form von zwei Kreissegmenten im
oberen und unteren Teil des Rohrbündels hat, deren Rohre am
dem Rohrboden gegenüberliegenden Rohrbündelende durch die
äußeren Rohrbögen verbunden sind, und daß ferner mindestens
ein weiterer getrennter Kältemittelweg im dazwischen
liegenden Rohrfeld (6) aus einem waagerecht getrennten
Rohrbereich besteht, dessen Rohre am dem Rohrboden gegenüberliegenden
Rohrbündelende durch die innere Rohrbögen
verbunden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
mindestens ein innerer Kältemittelweg (6) bei Teillastbetrieb
der ständig mit Kältemittel beaufschlagte Grundlastweg
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944409920 DE4409920C2 (de) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | Einrichtung zur Führung des Kältemittels in einem liegenden Rohrbündelverdampfer mit U-Rohren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944409920 DE4409920C2 (de) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | Einrichtung zur Führung des Kältemittels in einem liegenden Rohrbündelverdampfer mit U-Rohren |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4409920A1 DE4409920A1 (de) | 1995-10-05 |
DE4409920C2 true DE4409920C2 (de) | 1998-07-02 |
Family
ID=6513549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19944409920 Expired - Fee Related DE4409920C2 (de) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | Einrichtung zur Führung des Kältemittels in einem liegenden Rohrbündelverdampfer mit U-Rohren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4409920C2 (de) |
Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
DE19824881A1 (de) * | 1998-06-04 | 1999-12-16 | Reisner Gmbh Kaeltetechnischer | Kältemittelverdampfer zur Kühlung eines fluiden Mediums, insbesondere Wasser |
KR101387854B1 (ko) | 2011-09-07 | 2014-05-07 | 엘지전자 주식회사 | 공기 조화기 |
CN108562069A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-09-21 | 王全龄 | 一种江、河、湖或海水水源热泵 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4117066A1 (de) * | 1991-05-23 | 1992-11-26 | Ilka Maschinenfabrik Halle Gmb | Einrichtung zur stroemungsfuehrung des kaeltemittels durch die rohre eines waagerechten rohrbuendelverdampfers |
-
1994
- 1994-03-23 DE DE19944409920 patent/DE4409920C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4117066A1 (de) * | 1991-05-23 | 1992-11-26 | Ilka Maschinenfabrik Halle Gmb | Einrichtung zur stroemungsfuehrung des kaeltemittels durch die rohre eines waagerechten rohrbuendelverdampfers |
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---|---|
DE4409920A1 (de) | 1995-10-05 |
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