DE4410057A1 - Defrosting coolant vaporiser or refrigerator installation - Google Patents
Defrosting coolant vaporiser or refrigerator installationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Heißgasverteilung bei der Heißgasabtauung von Kälteanlagen, bei der das vom Verdichter kommende Heißgas über ein Heißgasver teilerelement direkt in die an diese angeschlossenen Verdampferrohrstränge zum Abtauen des Verdampferblockes geleitet wird, nachdem die Kältemittelzufuhr unterbrochen wor den ist, die über an ein Kältemittelverteilerelement angeschlossene Kapillarrohre in die Verdampferrohrstränge erfolgt.The invention relates to an arrangement for hot gas distribution during hot gas defrosting of refrigeration systems in which the hot gas coming from the compressor via a hot gas ver divider element directly into the evaporator tube strings connected to them for defrosting of the evaporator block is passed after the refrigerant supply has been interrupted that is, the capillary tubes connected to a refrigerant distribution element into the Evaporator tube strands are carried out.
Bekanntlich bereifen und vereisen die Verdampfer an den Lamellen, die auf den Kältemit tel führenden Rohren angeordnet sind, und zwar beginnend an den Übergangsstellen von Lamellen und Rohroberflächen. Dies ist bedingt durch die Kondensation der Feuchte der zwischen den Lamellen befindlichen bzw. hindurchströmenden Luft und letzteres ist der Fall bei Ventilator-Luftkühlern. Damit der Verdampfungswirkungsgrad nicht unter ein bestimmtes Maß absinkt, muß der Kältemittelverdampfer von Zeit zu Zeit abgetaut wer den. Hierfür stehen verschiedene Abtauverfahren zur Verfügung, die je nach Verfügbar keit, Energiekosten und Wirkungsgrad eingesetzt werden.As is well known, the evaporators frost and freeze on the fins on the refrigerant tel leading pipes are arranged, starting at the transition points of Slats and pipe surfaces. This is due to the condensation of the moisture air between the lamellae or flowing through and the latter is the air Case with fan air coolers. So that the evaporation efficiency is not under one certain amount drops, the refrigerant evaporator must be defrosted from time to time the. Various defrosting methods are available for this, depending on the availability speed, energy costs and efficiency.
Zu diesen Abtauverfahren gehört die Heißgasabtauung, bei der das vom Verdichter des Kältemittelkreislaufes kommende Heißgas direkt in den Verdampfer, d. h. also in dessen Rohrleitungen eingeleitet wird, nachdem der Kältemitteldurchfluß gestoppt worden ist, um auf diese Weise die Oberfläche der Verdampferrohre und damit die Oberfläche der Lamellen abzutauen. Da diese Form der Abtauung von den Rohren aus erfolgt, ist die Wirkung sehr gut; das Eis platzt förmlich von den Lamellen ab und fällt auf das Heiz blech, wo es endgültig schmilzt und abläuft. Die Abtauzeit beträgt je nach Größe der An lage und der Verdampfungstemperatur ca. 10 bis 30 Minuten.These defrosting methods include hot gas defrosting, which is carried out by the compressor of the Refrigerant circuit hot gas coming directly into the evaporator, d. H. so in that Piping is started after the refrigerant flow is stopped, to in this way the surface of the evaporator tubes and thus the surface of the Defrost slats. Since this form of defrosting is done from the pipes, the Effect very good; the ice flakes off the slats and falls on the heater sheet metal where it finally melts and runs off. The defrosting time depends on the size of the type position and the evaporation temperature about 10 to 30 minutes.
Es hat sich nun gezeigt, daß bei der bekannten Anordnung zur Heißgasverteilung für die übliche Heißgasabtauung, und zwar unabhängig davon, ob diese nun in Form einer Heiß gasbypass- oder Kreisumkehrschaltung betrieben wird, im Betriebszustand der Kälteanla ge nichtverdampftes Kältemittel, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, ans den Verdamp ferrohren 25, von denen nur eines gezeigt ist, des Kältemittelverdampfers in das Heißgas verteilerrohr 15 laufen kann, wie bei 17 angedeutet, um sich im unteren Teil 16 des Heiß gasverteilerrohres und damit auch in den in diesen unteren Teil mündenden Verdamp ferrohren 26 anzusammeln. Dieses aus dem Kältemittelverteilerelement 13 stammende nichtverdampfte Kältemittel verschlechtert die Verdampferleistung in dem Maße, die die Verdampferrohre 26 durch das flüssige Kältemittel blockiert werden, so daß sie für den Verdampfungsvorgang nicht mehr zur Verfügung stehen. Da diese Erscheinung erst im Laufe einer längeren Betriebszeit des Verdampfers bzw. der Kälteanlage auftritt, fällt die "schleichende" Leistungsabnahme des Verdampfers zunächst nicht auf da die Verdamp fer in der Regel im Hinblick auf die Leistungsanforderung etwas überdimensioniert aus gelegt werden.It has now been shown that in the known arrangement for hot gas distribution for conventional hot gas defrosting, regardless of whether this is now operated in the form of a hot gas bypass or circuit reversal circuit, in the operating state of the refrigeration system, non-evaporated refrigerant, as in FIG. 4 schematically shown, to the evaporator tubes 25 , only one of which is shown, the refrigerant evaporator can run into the hot gas distributor pipe 15 , as indicated at 17, in the lower part 16 of the hot gas distributor pipe and thus also into the mouth of this lower part Evaporator tubes 26 to collect. This non-evaporated refrigerant originating from the refrigerant distribution element 13 deteriorates the evaporator performance to the extent that the evaporator tubes 26 are blocked by the liquid refrigerant, so that they are no longer available for the evaporation process. Since this phenomenon only occurs in the course of a longer operating time of the evaporator or the refrigeration system, the "creeping" decrease in performance of the evaporator is not noticeable at first since the evaporators are usually laid out somewhat oversized with regard to the power requirement.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die bekannte Anordnung zur Heißgas verteilung so weiterzubilden, daß die Verdampferleistung durch die Heißgasverteilungs anordnung nicht beeinträchtigt wird. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß jeder Verdampferrohrstrang endseitig über wenigstens ein Heißgaskapillarrohr mit dem Heißgasverteilerelement verbunden ist, das in das flüssigkeitsdicht verschlossene Ende des Verdampferrohrstranges an eine Stelle eingeführt ist, welche oberhalb des in den Verdampferrohrstrang eintretenden Kältemittelkapillarrohres liegt, das die Verbindung zwischen dem Kältemittelverteilerelement und dem Verdampferrohrstrang bildet.The object of the invention is therefore the known arrangement for hot gas Distribution so that the evaporator power through the hot gas distribution arrangement is not affected. This happens according to the invention in that everyone Evaporator tubing end with at least one hot gas capillary Hot gas distributor element is connected, which is sealed in the liquid-tight end of the evaporator tube string is inserted at a point above the in the Evaporator tubing entering refrigerant capillary tube is the connection forms between the refrigerant distribution element and the evaporator tube string.
In den Fällen, in denen keine Heißgaskapillarrohre zur Verwendung gelangen, um das hinter dem Kompressor der Kälteanlage abgezweigte Heißgas über ein Heißgasverteiler element als Abtaumittel durch die Verdampferrohrstrange zu schicken, hat es sich bewährt, zur Erreichung des obigen Ziels die im Verdampfer im wesentlichen waagrecht angeordneten Verdampferrohrstränge hinter ihrem Austritt aus dem Heißgasverteilerelement mit einer abwärts gerichteten Abbiegung als Rücklaufsperre für flüssiges Kältemittel zu versehen, obgleich diese Konstruktion einen im Vergleich zur ersten technischen Lösung erheblichen Aufwand erfordert, weil die Enden der Verdampferrohre gebogen werden müssen und sich die Gerätebauhöhe vergrößert.In cases where no hot gas capillary tubes are used to ensure that Hot gas branched off behind the compressor of the refrigeration system via a hot gas distributor It was easy to send element as a defrosting agent through the evaporator tube string proven to achieve the above goal, which is essentially horizontal in the evaporator arranged evaporator tube strings behind their exit from the Hot gas distributor element with a downward bend as a backstop for to provide liquid refrigerant, although this construction is one compared to first technical solution requires considerable effort because the ends of the Evaporator tubes have to be bent and the unit height increases.
In den Fällen, in denen die Anordnung des Heißgaskapillarrohres innerhalb des Verdamp ferrohres oberhalb des in das Verdampferrohr eintretenden Kältemittelkapillarrohres zur Verhinderung des Rücklaufes von flüssigem Kältemittel in das Heißgasverteilerelement nicht als ausreichend angesehen wird, hat es sich bewährt, das Heißgaskapillarrohr vor seinem Eintritt in das zugehörige Verdampferrohr mit einer Ausbiegung nach oben zu versehen, die das nicht verdampfte flüssige Kältemittel im Verdampferrohr nicht über winden kann.In cases where the hot gas capillary is located inside the evaporator ferrohres above the refrigerant capillary tube entering the evaporator tube Prevention of the return of liquid refrigerant in the hot gas distributor element is not considered sufficient, it has proven to be useful to have the hot gas capillary tube its entry into the associated evaporator tube with an upward deflection provided that the non-evaporated liquid refrigerant in the evaporator tube does not have can wind.
Wie bereits bei den bekannten Kältemittelverteilerelementen praktiziert, läßt sich auch das obere Ende des Heißgasverteilerelementes mit einem Staudruckverteiler oder Geschwindigkeitsverteiler versehen, der beispielsweise nach dem Venturi-Prinzip arbeitet und in den die Heißgaskapillarrohre mehrerer Verdampferrohrstränge münden. Darüber hinaus lassen sich in Abhängigkeit von der Größe des Verdampfers auch mehrere Heißgasverteilerelemente parallel schalten, an die die Heißkapillarrohre bündelweise angeschlossen sind.As already practiced with the known refrigerant distribution elements, can also be the upper end of the hot gas distributor element with a dynamic pressure distributor or Provide speed distributor, which works for example on the Venturi principle and into which the hot gas capillary tubes of several evaporator tube strands open. About that In addition, depending on the size of the evaporator, several can be used Connect the hot gas distributor elements in parallel, to which the hot capillary tubes are bundled are connected.
Es hat sich feiner nicht zuletzt aus baulichen Gründen als vorteilhaft erwiesen, die Kälte mittelkapillarrohre vor ihrem Eintritt in die Verdampferrohrstränge in Anpassung an die nach oben erfolgte Ausbiegung der Heißgaskapillarrohre ebenfalls mit einer nach oben gerichteten Ausbiegung zu versehen.The cold has proved to be more advantageous, not least for structural reasons medium capillary tubes before their entry into the evaporator tube strings in adaptation to the The hot gas capillary tubes were also bent upwards with an upward curve directional deflection.
Der Durchmesser der Heißgaskapillarrohre ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß in Abhängigkeit von der Lage der zugehörigen Verdampferrohrstränge, deren Anzahl und der durchzusetzenden Heißgasmenge der Druckverlust in den einzelnen Kapillarrohren annähernd so groß ist, daß eine ausreichende Heißgasverteilung in den einzelnen Verdampferrohrsträngen gewährleistet ist.The diameter of the hot gas capillary tubes is expediently chosen so that in Depends on the location of the associated evaporator tube strings, their number and the amount of hot gas to be enforced, the pressure loss in the individual capillary tubes is approximately so large that sufficient hot gas distribution in the individual Evaporator tube strings is guaranteed.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen.The invention is based on the Ausfüh shown in the drawing Examples explained in more detail. Show in the drawing.
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kälteanlage mit Heißgasabtauung des Verdampfers mittels einer Heißgas-Bypass-Schaltung; Figure 1 is a schematic representation of a refrigeration system with hot gas defrosting of the evaporator by means of a hot gas bypass circuit.
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer Anordnung zur Heißgasvertei lung gemäß der Erfindung; Figure 2 is a schematic representation of part of an arrangement for hot gas distribution according to the invention.
Fig. 3 eine schematische Teildarstellung einer anderen Ausführungsform der Anord nung zur Heißgasverteilung gemäß der Erfindung; und Fig. 3 is a schematic partial representation of another embodiment of the arrangement for hot gas distribution according to the invention; and
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teils einer Anordnung zur Heißgasverteilung bekannter Bauart. Fig. 4 is a schematic representation of part of an arrangement for hot gas distribution of a known type.
Beim Kältemittelkreislauf der Anlage von Fig. 1 wird das in den Verdampfer 1 durch die Leitung 27 einströmende entspannte, flüssige Kältemittel verdampft, wodurch über die auf den Verdampferrohren sitzenden Lamellen die gewünschte Abkühlung der Umge bungsluft erreicht wird. Da jedoch auf den Verdampferrohroberflächen insbesondere im Verbindungsbereich mit den Lamellen eine Vereisung eintritt, muß der Verdampfer von Zeit zu Zeit abgetaut werden, da die Vereisung den Wärmeübergang zwischen der den Verdampfer umspülenden Luft und dem flüssigen Kältemittel, beispielsweise Ammoniak oder Frigen, in den Verdampferrohren behindert.In the refrigerant circuit of the system of FIG. 1, the expanded liquid refrigerant flowing into the evaporator 1 through the line 27 is evaporated, as a result of which the desired cooling of the ambient air is achieved via the fins located on the evaporator tubes. However, since icing occurs on the evaporator tube surfaces, particularly in the connection area with the fins, the evaporator must be defrosted from time to time, since the icing hinders the heat transfer between the air around the evaporator and the liquid refrigerant, for example ammonia or frig, in the evaporator tubes .
Zu diesem Zweck wird das aus dem Verdampfer 1 austretende dampfförmige Kältemit tel, das beispielsweise eine Temperatur von -10° bis -30°C aufweist und durch die Lei tung 28 dem Kompressor 2 zugeführt wird, um in diesem verdichtet zu werden, wobei seine Temperatur auf beispielsweise 30° bis 40°C steigt, vollständig oder teilweise hinter dem Kompressor als Heißgas in die Bypassleitung 4 abgezweigt und in die Verdampfer rohre eingeleitet.For this purpose, the emerging from the evaporator 1 vaporous refrigerant tel, which has, for example, a temperature of -10 ° to -30 ° C and through the Lei device 28 is fed to the compressor 2 to be compressed in this, its temperature rises to, for example, 30 ° to 40 ° C., branches off completely or partially behind the compressor as hot gas into the bypass line 4 and is introduced into the evaporator tubes.
Nach Beendigung des Abtauvorgangs, der entweder zeitabhängig oder druckabhängig durchgeführt wird, wobei im letzteren Fall die Druckdifferenz vor und nach dem Ver dampfer gemessen wird, jedoch auch mit Hilfe von Eisabtastern und optischen oder thermischen Sensoren gesteuert werden kann, wird das verdichtete, dampfförmige Kältemittel wieder in den normalen Kreislauf durch den Kondensator 19 geleitet, indem eine Abkühlung erfolgt, so daß das Heißgas kondensiert. Das verflüssigte Kältemittel wird daraufhin in dem Expansionsventil 3 entspannt, bevor es durch die Leitung 27 erneut dem Verdampfer zuströmt.After the defrosting process, which is either time-dependent or pressure-dependent, in the latter case the pressure difference before and after the evaporator is measured, but can also be controlled with the aid of ice scanners and optical or thermal sensors, the compressed, vaporous refrigerant becomes again passed into the normal circuit through the condenser 19 by cooling, so that the hot gas condenses. The liquefied refrigerant is then expanded in the expansion valve 3 before it flows back to the evaporator through line 27 .
Die Verdampferrohrstränge, die in Fig. 2 mit 5 und in Fig. 3 mit 20 bezeichnet sind und von denen jeweils nur ein Rohr dargestellt ist, sind an ein Heißgasverteilerelement 12 bzw. Heißgasverteilerrohr 21 angeschlossen. Der Anschluß erfolgt bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mittels Kapillarrohre 8, die von dem nach dem Venturi- Prinzip arbeitenden Verteilerelement 12 am oberen Ende eines Anlagenrohres 14 ab zweigen und in die einzelnen Verdampferrohrstränge 5 so eingeführt sind, daß sie in dem Verdampferrohr oberhalb des ebenfalls in das Verdampferrohr eintretenden Kältemittelkapillarrohres 9 liegen, das ebenfalls mit einem nach dem Venturi-Prinzip arbeitenden Kältemittelverteilerelement 11 am Ende eines Anlagenrohres 13 verbunden ist.The evaporator tube strands, which are denoted by 5 in FIG. 2 and by 20 in FIG. 3 and of which only one tube is shown in each case, are connected to a hot gas distributor element 12 or hot gas distributor tube 21 . The connection is made in the embodiment of FIG. 2 by means of capillary tubes 8 , which branch off from the distributor element 12 working according to the Venturi principle at the upper end of a system tube 14 and are introduced into the individual evaporator tube strands 5 such that they are in the evaporator tube above the are also in the evaporator tube entering refrigerant capillary tube 9 , which is also connected to a venturi-based refrigerant distributor element 11 at the end of a system tube 13 .
Das Heißgaskapillarrohr 8 weist vor seinem Eintritt in den Verdampferrohrstrang 5 eine Ausbiegung 10 nach oben auf, bevor es in das Verteilerelement 12 des Heißgas zufuhrenden Anlagenrohres 14 einmündet. Eine vergleichbare Ausbiegung 18 nach oben besitzt das Kältemittelkapillarrohr 9, dessen anderes Ende mit dem Verteilerelement 11 des Kältemittel zuführenden Anlagenrohres 13 verbunden ist.Before entering the evaporator tube string 5 , the hot gas capillary tube 8 has an upward bend 10 before it opens into the distributor element 12 of the system tube 14 supplying hot gas. The refrigerant capillary tube 9 has a comparable upward bend 18 , the other end of which is connected to the distributor element 11 of the refrigerant system tube 13 .
Die beiden Ausbiegungen 10 und 18 der Kapillarrohre sind hinsichtlich ihres Scheitel punktes so beschaffen, daß dieser jeweils über dem Niveau der im Verdampferrohrstrang 5 befindlichen Enden der Kapillarrohre 8 und 9 liegt, so daß nichtverdampftes Kältemittel, das in den Verdampferrohren stehen kann, weil die Verdampfung des flüssigen Kältemittels nicht vollständig erfolgt, nicht durch das Heißgaskapillarrohr 8 in das Heißgasverteilerelement 12 zurücklaufen kann, insbesondere also nicht von höherliegenden Verdampferrohren in tieferliegende abfließen kann, weil die Verdampferrohrenden 7 verschlossen sind und somit außer über die Kapillarrohre 8 keine Verbindung mit dem Heißgasverteilerelement 12 haben.The two bends 10 and 18 of the capillary tubes are made with respect to their apex so that this is above the level of the ends of the capillary tubes 8 and 9 located in the evaporator tube string 5 , so that non-evaporated refrigerant that can stand in the evaporator tubes because the evaporation of the liquid refrigerant is not completely carried out, cannot run back through the hot gas capillary tube 8 into the hot gas distributor element 12 , in particular therefore cannot flow from higher evaporator tubes to lower ones, because the evaporator tube ends 7 are closed and thus have no connection to the hot gas distributor element 12 except via the capillary tubes 8 .
Somit stellen die Heißkapillarrohre 8, deren Durchmesser im übrigen so gewählt werden kann, daß in Abhängigkeit von der Lage der zugehörigen Verdampferrohre 5, deren An zahl und der durchzusetzenden Heißgasmenge der Druckverlust in den einzelnen Heiß gaskapillarrohren nicht zu groß ist, ein wirksames Mittel dar, um zu verhindern, daß im Betriebszustand des Verdampfers unverdampftes, also flüssiges Kältemittel in das Heiß gasverteilerelement und von dort, wie bei der bekannten Anordnung von Fig. 4 der Fall, in die unteren Verdampferrohrstränge gelangen kann.Thus, the hot capillary tubes 8 , the diameter of which can be selected in such a way that, depending on the position of the associated evaporator tubes 5 , the number and the amount of hot gas to be carried out, the pressure loss in the individual hot gas capillary tubes is not an effective means, to prevent that in the operating state of the evaporator unevaporated, that is, liquid refrigerant in the hot gas distributor element and from there, as in the known arrangement of FIG. 4, can get into the lower evaporator tube strands.
Bei hohen Verdampferblöcken, die eine Vielzahl von Kapillarrohrsträngen aufweisen, können auch mehrere unterschiedliche Heißgasverteilerelemente Verwendung finden, so daß eine bessere Wärmeverteilung erreicht wird.With high evaporator blocks that have a large number of capillary tube strings, several different hot gas distributor elements can also be used, so that better heat distribution is achieved.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante kommen keine Heißgaskapillarrohre zur Anwen dung. Hier sind vielmehr die Verdampferrohrstränge 20, von denen wiederum nur einer Abbiegung 22 versehen, die ebenfalls verhindert, daß flüssiges Kältemittel beim Abtauvorgang in das Heißgasverteilerrohr 21 strömt. Im übrigen wird das Kältemittel in diesem Fall wie auch bei der bekannten Ausführungsform nach Fig. 4 dem Verdampferrohrstrang 20 über eine Kapillare 29 zugeführt, die über ein Kältemittelverteilerelement 23, das nach dem Venturi-Prinzip arbeitet, mit einem Kältemittelzufuhrrohr 24 verbunden ist.In the variant shown in FIG. 3, no hot gas capillary tubes are used. Rather, here are the evaporator tube strands 20 , of which in turn only one bend 22 is provided, which likewise prevents liquid refrigerant from flowing into the hot gas distributor tube 21 during the defrosting process. Otherwise, in this case, as in the known embodiment according to FIG. 4, the refrigerant is supplied to the evaporator tube string 20 via a capillary 29 , which is connected to a refrigerant supply tube 24 via a refrigerant distributor element 23 , which works according to the Venturi principle.
Die letztgenannte Ausführungsform ist jedoch konstruktiv aufwendiger, weil sie erfor dert, daß die Verdampferrohrstränge 20 vor ihrem Eintritt in das Heißgasverteilerrohr nach oben abgebogen werden, wodurch sich die Bauhöhe des Verdampfers vergrößert.However, the latter embodiment is structurally more complex because it requires that the evaporator tube strands 20 are bent upwards before they enter the hot gas distributor tube, which increases the overall height of the evaporator.
Es versteht sich, daß an den Verteilerelementen 11, 12, 23 jeweils eine Vielzahl von Kapillarrohren angeschlossen ist, wobei die Bemessung der Rohrquerschnitte jeweils den gestellten Anforderungen entspricht.It goes without saying that a large number of capillary tubes are connected to the distributor elements 11 , 12 , 23 , the dimensioning of the tube cross sections in each case corresponding to the requirements.
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