DE4410057C2 - Refrigeration system with a hot gas distribution for hot gas defrosting of the evaporator tubes - Google Patents
Refrigeration system with a hot gas distribution for hot gas defrosting of the evaporator tubesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage mit einer Heißgasverteilung zur Heißgasabtauung der Verdampferrohre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 8.The invention relates to a refrigeration system with a hot gas distribution for hot gas defrosting Evaporator tubes according to the preamble of claim 1 or claim 8.
Bekanntlich bereifen und vereisen die Verdampfer an den Lamellen, die auf den Kältemittel führenden Rohren angeordnet sind, und zwar beginnend an den Übergangsstellen von Lamel len und Rohroberflächen. Dies ist bedingt durch die Kondensation der Feuchte der zwischen den Lamellen befindlichen bzw. hindurchströmenden Luft, und letzteres ist der Fall bei Venti lator-Luftkühlern. Damit der Verdampfungswirkungsgrad nicht unter ein bestimmtes Maß absinkt, muß der Kältemittelverdampfer von Zeit zu Zeit abgetaut werden. Hierfür stehen verschiedene Abtauverfahren zur Verfügung, die je nach Verfügbarkeit, Energiekosten und Wirkungsgrad eingesetzt werden.As is well known, the evaporators frost and freeze on the fins on the refrigerant leading pipes are arranged, starting at the transition points of Lamel oils and pipe surfaces. This is due to the condensation of moisture between the air located in or through the fins, and the latter is the case with Venti lator air coolers. So that the evaporation efficiency is not below a certain level drops, the refrigerant evaporator must be defrosted from time to time. Stand for it Different defrosting methods are available depending on availability, energy costs and Efficiency can be used.
Zu diesen Abtauverfahren gehört die Heißgasabtauung, bei der das vom Verdichter des Käl temittelkreislaufes kommende Heißgas direkt in den Verdampfer, d. h. also in dessen Rohrlei tungen eingeleitet wird, nachdem der Kältemitteldurchfluß gestoppt worden ist, um auf diese Weise die Oberfläche der Verdampferrohre und damit die Oberfläche der Lamellen abzu tauen. 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 Heizblech, wo es endgültig schmilzt und abläuft. Die Abtauzeit beträgt je nach Größe der Anlage und der Verdampfungstempera tur ca. 10 bis 30 Minuten.These defrost processes include hot gas defrosting, which is carried out by the Käl compressor hot gas coming directly into the evaporator, d. H. so in its Rohrlei is initiated after the refrigerant flow has been stopped to respond to them Way the surface of the evaporator tubes and thus the surface of the fins off Thaw. Since this form of defrosting is done from the pipes, the effect is very good; the Ice literally flakes off the slats and falls on the heating plate, where it finally melts and expires. The defrosting time depends on the size of the system and the evaporation temperature about 10 to 30 minutes.
Es hat sich nun gezeigt, daß bei der bekannten Anordnung zur Heißgasverteilung für die übli che Heißgasabtauung, und zwar unabhängig davon, ob diese nun in Form einer Heißgas bypass- oder Kreisumkehrschaltung betrieben wird, im Betriebszustand der Kälteanlage nichtverdampftes Kältemittel, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, aus den Verdampferroh ren 25, von denen nur eines gezeigt ist, des Kältemittelverdampfers in das Heißgasverteiler rohr 15 laufen kann, wie bei 17 angedeutet, um sich im unteren Teil 16 des Heißgasverteiler rohres und damit auch in den in diesen unteren Teil mündenden Verdampferrohren 26 allzu sammeln. Dieses aus dem Kältemittelverteilerelement 13 stammende nichtverdampfte Käl temittel verschlechtert die Verdampferleistung in dem Maße, wie 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 Be triebszeit des Verdampfers bzw. der Kälteanlage auftritt, fällt die "schleichende" Leistungsab nahme des Verdampfers zunächst nicht auf, da die Verdampfer in der Regel im Hinblick auf die Leistungsanforderung etwas überdimensioniert ausgelegt werden.It has now been shown that in the known arrangement for hot gas distribution for the usual hot gas defrosting, regardless of whether this is operated in the form of a hot gas bypass circuit or circuit reversal circuit, in the operating state of the refrigeration system, non-evaporated refrigerant, as in FIG. 4 schematically shown, from the Verdampferroh ren 25 , of which only one is shown, the refrigerant evaporator can run into the hot gas distributor pipe 15 , as indicated at 17 , around the lower part 16 of the hot gas distributor pipe and thus also into the mouth of this lower part Evaporator tubes 26 collect too. This originating from the refrigerant distribution element 13 non-evaporated refrigerant 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 generally somewhat oversized in terms of the power requirement.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Kälteanlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Kältemittelverdampferleistung durch die Heißgasvertei leranordnung nicht beeinträchtigt ist.The object of the invention is therefore a refrigeration system of the type mentioned To create the way in which the refrigerant evaporator through the hot gas distribution arrangement is not impaired.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des An spruchs 1 bzw. des Anspruchs 8 gelöst.This object is achieved by a refrigeration system with the features of the claim 1 and claim 8 solved.
Erfindungswesentlich ist somit, daß jeder Verdampferrohrstrang endseitig über wenigstens ein Heißgaskapillarrohr mit dem Heißgasverteilerelement verbunden ist, das in das flüssig keitsdicht verschlossene Ende des jeweiligen Verdampferrohres an einer Stelle eingeführt ist, welche oberhalb des in das Verdampferrohr eintretenden Kältemittelkapillarrohres liegt, das die Verbindung zwischen dem Kältemittelverteilerelement und dem Verdampferrohr bildet.It is therefore essential to the invention that each evaporator tube string has at least one end a hot gas capillary tube is connected to the hot gas distributor element, which is in the liquid the tightly sealed end of the respective evaporator tube is inserted at one point, which lies above the refrigerant capillary tube entering the evaporator tube, the forms the connection between the refrigerant distributor element and the evaporator tube.
Es ist nun zwar aus der GB 21 15 540 A eine Kälteanlage der gattungsgemäßen Art bekannt, die jedoch keine einzelnen Verdampferrohre mit geschlossenen Enden aufweist, sondern eine Verdampferrohrschlange mit einer Vielzahl paralleler, horizontaler Rohrabschnitte, die an ih ren Enden durch Bögen miteinander verbunden sind, so daß weder eine Kältemittel- noch ei ne Heißgasverteilung in einzelne parallele Verdampferrohre stattfindet. Desweiteren kann auch die in der EP 0 085 381 A2 beschriebene Wärmetauscheranlage mit einer höherliegen den Anordnung des Kältemittelverteilers der Erfindung selbst dann nicht als Vorbild dienen, wenn die bekannte Anlage mit den dem Lehrbuch der Kältetechnik, Seiten 421-425 ent nehmbaren Hinweisen für die fachgerechte Rohrverlegung bei Kälteanlagen kombiniert wird, da bei der bekannten Vorrichtung unverdampftes, flüssiges Kühlmittel aus dem oberen in den unteren Teil des Verdampfers zurücklaufen kann, wodurch die Probleme entstehen, die erfin dungsgemäß zu beseitigen sind. It is now known from GB 21 15 540 A a refrigeration system of the generic type, which, however, does not have individual evaporator tubes with closed ends, but one Evaporator tube coil with a large number of parallel, horizontal tube sections connected to it Ren ends are connected by arches so that neither a refrigerant nor egg ne hot gas distribution takes place in individual parallel evaporator tubes. Furthermore can the heat exchanger system described in EP 0 085 381 A2 with a higher one the arrangement of the refrigerant distributor of the invention does not serve as a model even then, if the known system with the textbook of refrigeration, pages 421-425 ent acceptable instructions for professional pipe laying in refrigeration systems is combined, since in the known device evaporated, liquid coolant from the upper to the lower part of the evaporator can run back, causing the problems that invent are to be disposed of properly.
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 Heißgasverteilerrohres mit einem Staudruckverteiler oder Ge schwindigkeitsverteiler versehen, der beispielsweise nach dem Venturi-Prinzip arbeitet und in den die Heißgaskapillarrohre mehrerer Verdampferrohre münden. Darüber hinaus lassen sich in Abhängigkeit von der Größe des Verdampfers auch mehrere Heißgasvertei lerelemente parallel schalten, an die die Heißgaskapillarrohre bündelweise angeschlossen sind.As already practiced with the known refrigerant distribution elements, can also be the upper end of the hot gas manifold with a dynamic pressure distributor or Ge speed distributor, which works for example on the Venturi principle and into which the hot gas capillary tubes of several evaporator tubes open. Furthermore Depending on the size of the evaporator, several hot gas distributors can also be used Connect the learning elements in parallel, to which the hot gas capillary tubes are connected in bundles are.
Es hat sich ferner nicht zuletzt aus baulichen Gründen als vorteilhaft erwiesen, die Kälte mittelkapillarrohre vor ihrem Eintritt in das Verdampferrohr in Anpassung an die nach oben erfolgte Ausbiegung der Heißgaskapillarrohre ebenfalls mit einer nach oben gerich teten Ausbiegung zu versehen.The cold has also proven advantageous, not least for structural reasons middle capillary tubes before their entry into the evaporator tube in adaptation to the after The hot gas capillary tubes were also bent out at the top with an upward direction to provide deflection.
Der Durchmesser der Heißgaskapillarrohre ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß in Abhängigkeit von der Lage der zugehörigen Verdampferrohre, deren Anzahl und der durchzusetzenden Heißgasmenge der Druckverlust in den einzelnen Kapillarrohren annä hernd so groß ist, daß eine ausreichende Heißgasverteilung in den einzelnen Verdampfer rohren gewährleistet ist.The diameter of the hot gas capillary tubes is expediently chosen so that in Depends on the location of the associated evaporator tubes, their number and the to be enforced hot gas amount the pressure loss in the individual capillary tubes approx is so large that there is sufficient hot gas distribution in the individual evaporators pipes is guaranteed.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage gemäß Anspruch 8 erfordert einen im Vergleich zur er sten technischen Lösung erheblichen Aufwand, weil die Enden der Verdampferrohre ge bogen werden müssen und sich die Gerätebauhöhe vergrößert.The refrigeration system according to the invention requires one in comparison to it Most technical solution considerable effort, because the ends of the evaporator tubes ge must be bent and the device height increases.
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. The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kälteanlage zur Heißgasabtauung des Ver dampfers mittels einer Heißgas-Bypass-Schaltung; Figure 1 is a schematic representation of a refrigeration system for hot gas defrosting of the evaporator by means of a hot gas bypass circuit.
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer Kälteanlage zur Heißgasabtauung gemäß der Erfindung; Figure 2 is a schematic representation of part of a refrigeration system for hot gas defrosting according to the invention.
Fig. 3 eine schematische Teildarstellung einer anderen Ausführungsform der Kälteanlage zur Heißgasabtauung gemäß der Erfindung; und Fig. 3 is a partial schematic illustration of another embodiment of the refrigeration system for the hot gas defrost in accordance with the invention; and
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teils einer Kälteanlage zur Heißgasabtauung bekannter Bauart. Fig. 4 is a schematic representation of part of a refrigeration system for hot gas defrosting 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 Kältemit tel, for example, has a temperature of -10 to -30 ° C and through the Lei device 28 is supplied to the compressor 2 to be compressed in this, its temperature on For example, 30 to 40 ° C rises, fully or partially branched off behind the compressor as hot gas in the bypass line 4 and 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 Käl temittel 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 Entspannungsventil 3 entspannt, bevor es durch die Leitung 27 erneut dem Verdampfer zuströmt.After completion of the defrosting process, which is carried out 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 is temperture passed back 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 Verdampferrohre, 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 Heißgaselement 12 bzw. 21 ange schlossen. Der Anschluß erfolgt bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mittels Kapillar rohre 8, die von dem nach dem Venturi-Prinzip arbeitenden Verteilerelement 12 am oberen Ende eines Anlagenrohres 14 abzweigen und in die einzelnen Verdampferrohre 5 so eingeführt sind, daß sie in dem Verdampferrohr oberhalb des ebenfalls in das Ver dampferrohr eintretenden Kältemittelkapillarrohres 9 liegen, das ebenfalls mit einem nach dem Venturi-Prinzip arbeitenden Kältemittelverteilerelement 11 am Ende eines Anlagen rohres 13 verbunden ist.The evaporator tubes, which are designated in Fig. 2 with 5 and in Fig. 3 with 20 and of which only one tube is shown, are connected to a hot gas element 12 and 21, respectively. 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 tubes 5 so that they are in the evaporator tube above the also in the Ver 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 das Verdampferrohr 5 eine Aus biegung 10 nach oben auf, bevor es in das Verteilerelement 12 des Heißgas zuführenden Anlagenrohres 14 einmündet. Eine vergleichbare Ausbiegung 18 nach oben besitzt das Kältemittelkapillarrohr 9, dessen anderes Ende mit dem Verteilerelement 11 des Kälte mittel zuführenden Anlagenrohres 13 verbunden ist.The hot gas capillary tube 8 has a bend 10 upwards before it enters the evaporator tube 5 before it opens into the distributor element 12 of the hot gas supplying system tube 14 . A comparable upward bend 18 has the refrigerant capillary tube 9 , 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 Verdampferrohr 5 be findlichen Enden der Kapillarrohre 8 und 9 liegt, so daß nichtverdampftes Kältemittel, das in den Verdampferrohren stehen kann, weil die Verdampfung des flüssigen Kältemit tels nicht vollständig erfolgt, nicht durch das Heißgaskapillarrohr 8 in das Heißgasvertei lerelement 12 zurücklaufen kann, insbesondere also nicht von höherliegenden Verdamp ferrohren in tieferliegende abfließen kann, weil die Verdampferrohrenden 7 verschlossen sind und somit außer über die Kapillarrohre 8 keine Verbindung mit dem Heißgasvertei lerelement 12 haben.The two bends 10 and 18 of the capillary tubes are with respect to the point of their apex such that the capillary tubes 8 and 9 is located in each case above the level of loading in the evaporator pipe 5-sensitive ends so that nichtverdampftes refrigerant that may be in the evaporator tubes, because the Evaporation of the liquid refrigerant is not complete, can not run back through the hot gas capillary tube 8 into the hot gas distributor element 12 , in particular thus cannot flow from higher-level evaporator tubes to lower ones, because the evaporator tube ends 7 are closed and thus, except via the capillary tubes 8, have no connection with them have the hot gas distributor element 12 .
Somit stellen die Heißgaskapillarrohre 8, deren Durchmesser im übrigen so gewählt wer den kann, daß in Abhängigkeit von der Lage der zugehörigen Verdampferrohre 5, deren Anzahl und der durchzusetzenden Heißgasmenge der Druckverlust in den einzelnen Heißgaskapillarrohren nicht zu groß ist, ein wirksames Mittel dar, um zu verhindern, daß im Betriebszustand des Verdampfers unverdampftes, also flüssiges Kältemittel in das Heißgasverteilerelement und von dort, wie bei der bekannten Anordnung von Fig. 4 der Fall, in die unteren Verdampferrohrstränge gelangen kann.Thus, the hot gas capillary tubes 8 , the diameter of which can be chosen in such a way that, depending on the position of the associated evaporator tubes 5 , their 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 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 Heißgasverteilerelemente Verwendung finden, so daß eine bessere Wärmeverteilung erreicht wird. With high evaporator blocks that have a large number of capillary tube strings, can also use several hot gas distributor elements, so that a better Heat distribution is achieved.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante kommen keine Heißgaskapillarrohre zur Anwen dung. Hier sind vielmehr die Verdampferrohre 20, von denen wiederum nur eines darge stellt ist, mit einer Abbiegung 22 versehen, die ebenfalls verhindert, daß flüssiges Käl temittel beim Abtauvorgang in das Heißgasverteilerelement 21 strömt. Im übrigen wird das Kältemittel in diesem Fall wie auch bei der bekannten Ausführungsform nach Fig. 4 dem Verdampferrohr 20 über eine Kapillare 29 zugeführt, die über ein Kältemittelvertei lerelement 23, das nach dem Venturi-Prinzip arbeitet, mit einem Kältemittelverteilerrohr 24 verbunden ist.In the variant shown in FIG. 3, no hot gas capillary tubes are used. Rather, the evaporator tubes 20 , of which only one is Darge, are provided with a bend 22 , which also prevents liquid refrigerant flows during the defrosting process in the hot gas distributor element 21 . Moreover, the refrigerant is supplied to the evaporator tube fed in this case as well as in the known embodiment according to FIG. 4 20 via a capillary 29 which lerelement a Kältemittelvertei 23, which operates on the Venturi principle, is connected to a refrigerant distributor pipe 24.
Die letztgenannte Ausführungsform ist jedoch konstruktiv aufwendiger, weil sie erfor dert, daß die Verdampferrohre 20 vor ihrem Eintritt in das Heißgasverteilerelement nach oben abgebogen werden, wodurch sich die Bauhöhe des Verdampfers vergrößert.However, the latter embodiment is structurally complex because it requires that the evaporator tubes 20 are bent upwards before they enter the hot gas distributor element, 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.
Claims (8)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |