DE823143C - Verhuetung des Entstehens groesserer Dampfmengen hinter dem Schwimmerregler von Kaelteanlagen - Google Patents

Description

• Verhütung des Entstehens größerer Dampfmengen hinter dem Schwimmerregler von Kälteanlagen In Kälteanlagen wird das flüssige Kältemittel vom Verfliissiger zum Verdampfer über ein Drosselventil geleitet. Dieses Ventil ist deswegen notwendig, weil de.r Druck des Kältemittels im Verflüssiger höher isst als im Verdampfer. Da sich das Kältemittel im Verflüssiger im gesättigten Zustand befindet, so entstehen nach den Gesetzen der Thermodynamik bei der Drosselung des flüssigen Kältemittels gewisse Dampfmengen, die um so größer sind, je größer dri.e Druckdifferenz zwischen Ve,rflüssiger und Verdampfer ist.
• Solange -der Drosselvorgang kontinuierlich vonstatten geht, was immer dann der Fall ist, wenn es sich utn .ein Bandbetätigtes Regulierventil handelt, entstellen durch die Dampfbildung beim Drosseln keine Scltw-ierigkeitett. Die Entstehung der Dampfblasen bringt zwar einen gewissen Verlust anKälteleistung mit sich, jedoch wird der Drosseldampf ohne weiteres vom Verdichter mit abgesaugt und dem Verflüssiger wieder zugeführt.
• Wird die Drosselung jedoch automatisch durch einen Schwimmerregler bewirkt, so Liegt es in: der Natur der Sache, daß die Zufuhr von flüssigem Kältemittel zum Verdampfer stoßweise vonstatten geht. Dies liegt daran, daß bei Erreichung eines gewissen Standes im Verdampfer dar Schwimmer öffnet, wodurch seich der Verdampfer rasch füllt, so daß der Schwimmer wieder schließt und damz eine gewisse Zeit in geschlossener Stellung ruhen bleibt. Durch diese stoßweise Freigabe von flüssigem Kältemittel entsteht naturgemäß.auch die Drosseldampftnenge stoßweise, d. h. die je Zeiteinheit entstehende Dampfmenge ;i,sit während des Stoffes größer als bei kontinuierlichem Zulauf des Kälte-. mittels in den Verdampfer. Insbesondere bei großen Druckdifferenzen zwischen Verflitssiger und Verdampfer können diese Dampfmengen recht erhebliche Werte annehmen.
• Im eigentlichen Verdampfer nimmt die Menge des Dampfes infolge weiterer Verdampfung des Kältemittels zu; so daß schließlich am Ende des Verdampfers fast trockener Dampf vorhanden ist. Durch die Strömungswidlerstände des Flüssigkeitsdampfgemisches im Verdampfer ergibt sich eine bestimmte zweckmäßige Schwimmebene für den Schwimmerregler, die bei einem geordneten Betrieb einzuhalten ist.
• Es entstehen nun, wie es oben beschrieben wurde, infolge der stoßartigen Freigabe. von flüssigem Kältemittel durch den Schwimmer plötzlich erhebliche Drosseldampfmengen, die vom Verdichter zusätzlich also zusammen mit den im eigentlichen-Verdampfer -entstehenden Dämpfen abgesaugt werden müssen. Diese Dampfmengen können so groß werden, daß sie das Saugvolumen des Verdichters voll in Anspruch nehmen. Dann. entstehen innerhalb des Verdampfers keine neuen Dampfblasen mehr. Das Flüssigkei,tsd'ampfgemisch im Verdampfer sinkt zusammen, die Strömungswiderstände nehmen ab, womit auch ein Absinken dies Flüssigkeitsspiegels im Schwimmerregler verbunden ist. Der Schwimmer bleibt nunmehr für eine längere Zeit offen, und zwar so lange, bis sich durch den Zustrom größerer Mengen an flüssigem Kältemittel der Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer wieder so weit gehoben hat, daß der Schwimmer schließt. Setzt nun wieder eine Dampfblasenbilidung im Verdampfer ein., so wird infolge der eingetretenen Überfüllung dies Verdampfers ein Aufschäumen des `'erdampferinhaltes stattfinden, was eine Gefähr= dang dies Verdichters zur Folge hat, dä. auf diese Weise leicht Flüssigkeitsschläge durch mitgerisisenes flüssiges Kältemittel eintreten können.
• Diese Schwierigkeiten können gemäß der Erfindung dadurch behoben werden, daß die zur Vermeidung von Blasenbildung notwendige Abkühlung des flüssigen Kälfietnittels in einem Wärmeaustauscher durch verdampfendes Kältemittel oder kalte Sole bzw. zusätzlich durch verdampftes Kältemittel derart erfolgt, daß die Übertragungsfläche so knapp und das abgekühlte Flüssigkeitsvolumen so reichlich bemessen wird; daß'das während der öffnungszeit des Reglers in diesen eintretende Kältemittel in seiner Gesamtheit sich in vorgekühltem Zustand) befindleit, während andererseits die in den Wärmeaustausc.her neu eintretende Flüssigkeit infolge der ungenügenden Wärmeübertragungsflächen nur eine kleine zusätzliche Dampfmenge in der Zeiteinheit liefert. Diese Lieferung einer kleinen zusätzlichen Dampfmenge, verbunden mit der allrnählichen Abkühlung des für dien Zufluß zum Regler bestimmten größeren Flüssigkeitsquantums, setzt sich allmählich abklingend während; des Hauptteils der Schließungsperiode fort. Wird der Wärmeaustauscher durch flüssiges Kältemittel gespeist, so'wird, die .ses zn-eckmäßigerwejse; übqr fein besonderes Regelorgan vor dem Schwimmerregler abgezapft.
• Würde die Abkühlung des flüssigen Kältemittels in diesem Verdampfer so rasch vonstatten gehen, daß in demselben Zeitraum, in dem der Schwimmerreger öffnet, auch die jeweilig durchgelassene Kältem:ittelmenge gerade abgekühlt würde, so wäre damit nichts gewonnen. Dann wäre nämlich die in dem Hilfsverdampfer entstehende Dampfmenge genau so groß wie die Drosseldampfmenge. Man muß daher erfindungsgemäß für einen hinreichend großen Vorrat unterkühlter Flüssigkeit sorgen und die Wärmeübertragungsfläche in, dein Hilfsverdampfer so knapp bemessen, daß zur Abkühlung des in den Wärmeaustauscher eintretenden bzw. eingetretenen flüssigen. Kältemittels etwa so viel Zeit benötigt wird, wie zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungsperioden des Schwimmerreglers vergeht. Man verteilt auf .diese Weise die Dampfblasenbildung gleichmäßig sowohl auf die Öffnungs- als, auch auf die Schließungszeit deis Schwimmerreglers und verhindert dadurch die stoßweise Belastung des Verdichters durch Drosseldampf. Die knappe Bemessung der Wärmeübertragungsflächen bei gleichzeitiger Vermehrung des abzukühlenden Flüssigkcit,svolumens kann in bekannter Weise z. B. durch Verminderung der Rohrzahl des Austauschers lwi gleichzeitiger Querschnittsvergrößerung der Rohre erfolgen.
• Oft wird es sich empfehlen, auch noch den vorn Verdampfer kommenden Kältemitteldampf in an sich bekannter Weise zusätzlich zur Vorkühlung des flüssigen Kältemittels zu verwenden.
• Abb. i und 2 zeigen zwei Ausführungsformen der Einrichtung. In Abb. i bedeutet i der Vertiichter, der das Kältemittel durch die Leitung 2 dem Verflüssiger 3 zuleitet. Von dem Sammelgefäß q läuft das verflüssigte Kältemittel durch die LeitUrog 5, die innerhalb der Austauscher erweitert ist, dem Schwimmerregler 6 zu, der es je nach dem Stand des Flüssigkeitsspiegels durch die Leitung 7 dem Verdampfer 8 zuleitet. Das verdampfte Kältemittel strömt durch Leitung cg dem Flüssigkeitsabscheidier io zu. Etwa initgeri.ssenes flüssiges Kältemittel gelangt durch Leitung i i in den Verdampfer8zurück. Leitung 12 führt die beim Drosselvorgang entstehenden Dampfblasen über den Abscheider iö dem Verdichter i zu. Die Vorkühlung des flüssigen Kältemittels geschieht in diesem Falle durch einen Hilfsverdampfer 22. Außerdem wird der aus dem Abscheider 1 o kommende Ammoniakdampf zur Vorkühlung des flüssigen Kältemittels in dem Austauscher z5 mit herangezogen. Das flüssige Kättemittül, das zur Vorkühlung verwendet werden soll, ist an der Stelle i9 abgezapft und strömt über ein Regelorgan 2o und eine Leitung 21 dem Hilfsverdampfer 22 zu. Das Regelorgan 2o kann ein handbetätigtes Regelventil sein. Es ist jedoch auch möglich, einen Schwimmerregler zu verwenden. Das in 22 verdampfte Kältemittel strömt durch Leitung 23 dem Abscheider io zu. Durch Leitung 2.4. gelangt der Kältemitteldampf in den @1'ärmeaustauscher 25, wo er mit dem flüssigen Kältemittel zwecks Wärmeaustausch in Berührung kommt und? gelangt dann über Leitung 26 in den Verdichter i.
• Abb. 2 zeigt eine Anlage, bei der zur Vorkühlung des flüssigen Kältemittels Sole dient. In denn Behälter 13 befindet sich Sole, die durch den Verdampfer 8 gekühlt wird. Die kalte Sole wird durch die Leitung 14 von der Kreiselpumpe 15 angesaugt und über Leitung 16 dem Wärmeaustauscher 17 zugeleitet. Hier kommt die Sole in Berührung mit der das flüssige Kältemittel führenden Leitung 5, wodurch das Kältemittel abgekühlt wird. Durch Leitung 18 gelangt die Sole wieder in den Behälter 13 zurück. Die Teile der eigentlichen Kälteanlage haben dieselben Bezeichnungen wie in Abb. i.

Claims (3)

1. PATENTANSPR(tCHE: i. Einrichtung zur Verhütung des Entstehens größerer Dampfmengen hinter dem Schwimmerregler von Kälteanlagen infolge Drosselung des Kältemittels, wobei die Temperatur des flüssigen Kältemittels durch einen Wärmeau stauschapparat der Verdampfungstemperatur möglichst angeglichen wird, und wobei die zur Abkühlung dies flüssigen Kältemittels notwendige Kälte im Wärmeaustauscher durch verdampfendes Kältemittel usw. bzw. zusätzlich durch verdampftes Kältemittel übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfläche so knapp und das abgekühlte Flüssigkeitsvolumen so reichlich bemessen wird, daß das während.dler öffnungszeit des Reglers in diesen eintretende Kältemittel .in seiner Gesamtheit sich in vorgekühltern Zustand befindet, während andererseits die in den Wärmeaustauseher neu einhtretende Flüssigkeit infolge der knappen Wärmeübertragungsflächen nur eine kleine zusätzliehe Dampfmenge in der Zeiteinheit zur Folge hat.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, diaß das Einspritzen des Kältemittels in den Wärrneaustauscher über ein Regelorgan, z. B. ein. Regelventil, erfolgt, für welches die Zuleitung des. flüssigen vor dem Schwimmerregler abgezapft ist.
3. 3. Einrichtung. nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Verdampfer korpnmende Kältemitteldampf in an sich bekannter Weise noch zusätzlich zur Vorkühlung des flüssigen Kältemiittels verwendet wird. Angezogene Druckschriften: Refrigeration Fundamentals bzw. ASRE Data-Böok, 1949, S . 474; Refugnating Data-Boo'k 1943, S. 329 bis 33i.