DE831257C

DE831257C - Condenser for refrigeration machines

Info

Publication number: DE831257C
Application number: DEA3489A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Edmund Altenkirch
Original assignee: E H EDMUND ALTENKIRCH DR ING
Current assignee: E H EDMUND ALTENKIRCH DR ING
Priority date: 1950-09-13
Filing date: 1950-09-13
Publication date: 1952-02-11

Description

Verflüssiqer für Kältemaschinen Die oft erheblichen Kosten für die Beschaffung von Kühlwasser für die Verflüssiger von Kältemaschinen fi.ilirteii bei kleineren :Anlagen zur Luftkühlung des Verflüssigers oder bei größeren Anlagen zum Einsatz von Rückkühlanlagen und Berieselungsverflüssigern, bei denen durch Verdunstung von Wasser unter Ausnutzung der Verdunstungswärme erheblich an Wasser gespart wird. Nur das verdunstete und versprühte Wasser ist hierbei durch Zusatzwasser zu ersetzen, wofür luftberührtes Wasser- aus Flüssen oder Teichen oder aber auch, mit Rücksicht auf die Nachkühlung des Kondensats, von der Luft nicht berührtes Wasser, z. B. Grundwasser oder Leitungswasser, verwendet werden kann, obwohl es kostspieliger isst.Condenser for chillers The often considerable costs for the Procurement of cooling water for the condensers of refrigeration machines fi.ilirteii at smaller: systems for air cooling of the condenser or for larger systems for Use of recooling systems and sprinkling condensers, in which by evaporation water is saved considerably by utilizing the heat of evaporation. Only the evaporated and sprayed water is to be replaced by additional water, for what air-touched water - from rivers or ponds or also, with consideration on the after-cooling of the condensate, water not touched by the air, e.g. B. Groundwater or tap water, although it is more expensive to eat.

Derartige Anlagen haben den Nachteil, daß an warmen und schwülen Tagen, an denen .der Kältebedarf am größten zu sein pflegt, die Verflüss,igertemperatur und .damit der L,ei-stungsbedarf besonders hoch ist und oft weit höhere Betriebskosten verursacht, als sie :bei der Verwendung von kostspieligerem kalten Kühlwasser entstehen, wenn dieses durch die Aufnahme der Verflüssigungswärme bis zur optimalen Ablauftemperatur erwärmt wird. Andererseits ist die Anzahl der warmen Tage im jahresdurchschnitt nicht ausreichend, um mit Rücksicht auf die jahre.shetriebskosten .die Verfliilssigerkühlu@ngdurch das von der Luft nicht berührte kältere, aber kostspieligere Wasser vorzuziehen. Die Verflüssiger arbeiten also vielfach nicht mit der an sich erreichbaren Wirtschaftlichkeit. Zur Behebung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß .bei unwirtschaftlich hoher Lufttemperatur die Verflüssigungswärme durch kühleres, von der Luft nicht berührtes Wasser unter dessen Erwärmung .bis zur optimalen Kühlwasserablauftemperatur aufgenommen.Such systems have the disadvantage that on warm and humid days, where the cooling requirement is usually greatest, the condenser temperature and .so that the power requirement is particularly high and often far higher operating costs than they: arise when using more expensive cold cooling water, if this is achieved by absorbing the condensation heat up to the optimum drain temperature is heated. On the other hand, the number of warm days is the annual average not sufficient to cool the condenser through the colder but more expensive water, which is not touched by the air, is preferable. The liquefiers therefore often do not work with the economic efficiency that can be achieved. To the This disadvantage is remedied according to the invention when the air temperature is uneconomically high the heat of condensation through cooler water that is not touched by the air its heating .up to the optimal cooling water drain temperature recorded.

Mit dieser Maßnahme ergibt sich noch ein besonderer Vorteil. D.ie Kältemaschine braucht nicht wie bisher für die extrem hohe Verflüss gertemperatur ausgelegt zu werden, die in einzelnen Jahren an einzelnen Tagen herrschen kann, sondern es gemigt die Auslegung für die wirtschaftliche Grenztemperatur, die sieh aus der Anfangsteinperatur des Kühlwassers und dem Preisverhältnis des Kühlwassers einerseits und des Zusatzwassers anderseits zum Kilowattstundenpreis für jede :#,tilage eindeutig ermitteln lädt. Die dadurch erzielte %"eri>illigung der Anlagekosten für Kompressor und -Motor gleicht mehr oder weniger die Jlehraufwendungen für die erforderlichen zusätzlichen Vorrichtungen aus, so daß eine wesentliche lietriebskostenersparnis übrigbleibt, die eine größere Wirtschaftlichkeit der Kälteanlage zur Folge hat.With this measure there is another particular advantage. The The refrigeration machine does not need as before for the extremely high condenser temperature to be interpreted, which can prevail in individual years on individual days, but it moderates the interpretation for the economic limit temperature that see from the initial temperature of the cooling water and the price ratio of the cooling water on the one hand and the additional water on the other hand at the kilowatt hour price for each: #, tilage clearly identify loads. The resulting reduction in investment costs for Compressor and engine are more or less the same as the teaching expenditure for the necessary additional devices, so that a substantial cost saving remains, which has a greater economic efficiency of the refrigeration system.

Zur Durchführung ,der Erfindung kann -man z. B. bei größeren luftgekühlten Verflüs,sigern den unteren Teil mit Kühlrohren versehen oder einen besonderen Hilfsverflüssiger nachschalten und bei ,unwirtschaftlich hoher Lufttemperatur mit luftunberührtem Wasser unter dessen Erwärmung bis zur optimalen Kiihlwasserablauftemperatur kühlen. Die übrige \-erflüssigerfläche dient dann noch der Abführung der Überhitzungswärme.To carry out the invention can -man z. B. with larger air-cooled Liquefier, the lower part is provided with cooling pipes or a special auxiliary condenser downstream and at, uneconomically high air temperature with air untouched Cool the water while heating it to the optimal cooling water drain temperature. The remaining liquid surface then serves to dissipate the overheating.

Ist zur Kühlung,des Verflüssigers ein Rückkühlwerk vorgesehen, bei dem das rückgekühlte Wasser durch eine Pumpe zum Umlauf durch den Verflüssiger gebracht wird, kann :bei unwirtschaftlich hoher Lufttemperatur die Saugleitung der Pumpe von der Rückkühlwasserförderung auf Grundwasserförderung umgeschaltet werden. Die Fördermenge ist dabei so weit zu erniedrigen, daß das Wasser mit der optimalen Kühlwasserablauftemperatur abläuft.If a recooling unit is provided for cooling the condenser, at which the recooled water is circulated through the condenser by a pump can: If the air temperature is uneconomically high, the suction line of the pump can be switched from recooling water pumping to groundwater pumping. the The delivery rate is to be reduced so far that the water with the optimal cooling water outlet temperature expires.

Dient bei dem Rückkühlwerk von der Luft nicht berührtes Wasser als Zusatzwasser, so ergeben sich besondere Vorteile, wenn die Leitung für das Zusatzwasser nach dem- Durchgang durch einen Flüssigkeitsnachkühler .in die zum Verflüssiger führende Umlaufleitung führt. Die Umlaufpumpe wird dann bei unwirtschaftlich hoher Lufttemperatur abgestellt, und die Förderung des von der Luft nichtberührten Wassers wird so weit verstärkt, (Maß es mit der optimalen Ki.ililwasserablaaifteinperatur abläuft.In the recooling system, water that has not been touched by the air is used as Make-up water, there are particular advantages if the line for the make-up water after passing through a liquid aftercooler. into the condenser leading bypass line leads. The circulation pump is then uneconomically higher Air temperature turned off, and the promotion of the water not in contact with the air is reinforced so far, (measure it with the optimal Ki.ililwasserablaaifteinperatur expires.

Ebenso ergibt sich eine Vereinfachung beim Berieselungskühler mit von der Luft nicht berührtem Zusatzwasser, wenn statt eines besonderen Hilfsverflüssigers zusätzlich Innenrohre sm Verflüssiger angeordnet werden, durch die bei niedriger Lufttemperatur nur das Zusatzwasser nach dein Durchgang durch den Flüssigkeitsnachkühler strömt, bei unwirtschaftlich hoher Lufttemperatur aber unter Verringerung oder Ausschaltung der Berieselungskühlung eine erliölite lufttinl>erülirte Wassermenge, die so weit züi verstärken ist, daß sie mit der optimalen hühlw asserablauftemperatur abläuft. In allen Fällen ist die lnnelialtung der optimalen Kühlwasseral>laufteinl>eratLir für (las ablaufende luftunberiihrteWasser l)ei zu hoher Lufttemperatur und die rechtzeitige Rückschaltung bei niedrigerer Lufttemperatur die \-orau,;,etzung dafür, daß stets die niedrigsten Betriebskosten erzielt werden. Die leiden Abbildungen urigen schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar .@bl>. i an einem Verflüssiger finit einer Rückkühl- anlage und Abb. 2 an einem Berieselungs- verflüssiger. In leiden Fällen dient Grundwasser als Zusatzwasser. In der ersten Abb. Bezeichnet i das Sammel- becken einer (nicht dargestellten) Rückkühlanlage bekannter Art mit L"berlauf 2. Die Umlaufpumpe 3 fordert das rückgekühlte Wasser ,durch Rohr .4 in die Kühlrohre 5. die durch die X'erflüssigerrohre 6 hindurchgehen. Bei 7 geht das Umlaufwasser wieder in dieRückkühlanlage. Der Kältemitteldampf tritt mit Leitung 8 in die Verflüssigerrohre 6 ein. Das Kondensat gellt finit 1_citung y in den Nachkühler io und mit Leitung i i in den Ver- dampfer. Die Pumpe 12 dient der Zuführung von luftunberührtem Zusatzwasser. (las durch Lei- tung 13 über den Nachkühler io den Kühlrohren 5 zugeleitet wird. Die Förderleistung dieser Pumpe 12 kann (gegebenenfalls durch eine ver- vielfacht werden. Überschreitet nun das luftberührte Wasser (z. B. in der Wanne i) die festgelegte wirtschaftliche Grenztemperatur, so wird Pumpe 3 stillgesetzt und die Förderleistung der Pumpe 12 so weit verstärkt, bis das Wasser bei 7 den Verfliissiger mit der optimalen Kühlw@asseral>lauftenil)eratur Lies luft- unberührten Kühlwassers verlädt. Diese letztere ist beim Carnotprozeß etwas höher als die w-irtscliaft- liche Grenztemperatur. Sie nähert sich der Ver- flüssigungstemperatur, während die des luft- berührten Wassers bei großem Umlauf annähernd um die für die Wärmeübertragung zugelassene mittlere Temperaturdifferenz dahinter zurück- bleibt. Das von der Luft nicht berührte kälter zu- fließenden Wasser läuft also bei gleicher Ver- flüssigungstemperatur mit etwas höherer Tempe- ratur ab als das umlaufende Rückkühlwasser Bei sinkender Temperatur des luftberührten Wassers wird wieder zurückgeschaltet, Pumpe 3 in Gang gesetzt und .die Förderleistung der Pumpe 12 bis auf die Lieferung des Zusatzwassers verringert. Von der Verflüssigertemperatur ließe sich wohl d-ie Einschaltung, aber nicht die Rückschaltung steuern, @da diese Verflüssiäcrtemperatur mit der Zuführung des nicht von ' der Luft berührten Wassers die Abhängigkeit von der Lufttemperatur verloren hat. Das gleiche gilt von .der Ablauf- temperatur bei 7. Die selbsttätige Steuerung er- folgt daher zweckmäßig in allen Fällen durch die Temperatur des zugeführteil luftberührten Wassers, die auch die Luftfeuchtigkeit und die Windstärke berücksichtigt.There is also a simplification of the sprinkler cooler with additional water not affected by the air if, instead of a special auxiliary condenser, additional inner pipes sm condenser are arranged, through which only the additional water flows after passing through the liquid aftercooler when the air temperature is low, but with a reduction when the air temperature is uneconomically high or switching off the Sprinkler cooling created an erliölite air tank Amount of water that is so far to increase that you with the optimal cooling water outlet temperature expires. In all cases the installation is optimal Kühlwasseral>Laufteinl> eratLir for (las expiring Untreated water l) if the air temperature is too high and the timely downshift at lower Air temperature the \ -orau,;, netting that always the lowest operating costs can be achieved. The painful pictures quaint schematically two Embodiments of the invention, namely . @ bl>. i at a condenser finite a recooling system and Fig. 2 on a sprinkler liquefier. In some cases, groundwater is used as make-up water. In the first figure i denotes the collective basin of a recooling system (not shown) known type with L "overflow 2. The circulation pump 3 calls for the recooled water, through pipe .4 in the cooling tubes 5. the ones through the liquidizer tubes 6 go through. At 7 the circulating water goes back into the recooling system. The refrigerant vapor enters condenser tubes 6 with line 8 a. The condensate gells finitely 1_citung y in the Aftercooler io and with line ii in the Steam boat. The pump 12 is used to supply non-touched make-up water. (read through device 13 via the aftercooler io the cooling pipes 5 is forwarded. The delivery rate of this pump 12 can (if necessary by a ver be multiplied. If the water in contact with the air (e.g. in the tub i) the specified economic Limit temperature, pump 3 is stopped and the delivery rate of the pump 12 is increased to such an extent that until the water at 7 drops the condenser with the optimal cooling water pristine cooling water. This latter is somewhat higher in the Carnot process than the w-irtscliaft- liche limit temperature. She is approaching the liquid temperature, while that of the air touched water with large circulation around the approved for heat transfer mean temperature difference behind it- remain. That which is not touched by the air is colder flowing water runs with the same liquid temperature with a slightly higher temperature temperature than the circulating recooling water When the temperature of the air contact drops Water is switched back again, pump 3 set in motion and .the delivery rate of the Pump 12 except for the delivery of the make-up water decreased. From the condenser temperature it could be the activation, but not the downshift control, @ because this condenser temperature with the Supply of the not touched by the air Water depends on the air temperature has lost. The same applies to the process temperature at 7. The automatic control therefore follows appropriately in all cases by the Temperature of the water in contact with the air, which also takes the humidity and wind strength into account.

In der Abb. 2 haben die Bezugszeichen i (für den Berieselungskühler) und 2 sowie 5, 6, 8, 9, 1o und i i dieselbe Bedeutung wie in der Abb. i. Die Umlaufpumpe i4 fördert das Rieselwasser mit Rohr 15 zu dem Verteiler 16. Von den beiden Grundwasserpumpen 17 und 18 fördert die erstere das Zusatzwasser mit Leitung i9 über Nachkühler io in die Kühlrohre 5 und schließlich über Rohr 20 zum Verteiler 16. Die Leitung 21 ist bei der Berieselungskühlung geschlossen. Bei Betrieb mit luftunberührtem Wasser dient sie der Ableitung des Wassers unter Umgehung der Berieselung.In Fig. 2, the reference symbols i (for the sprinkler cooler) and 2 as well as 5, 6, 8, 9, 1o and i i have the same meaning as in Fig. i. The circulation pump i4 conveys the trickle water with pipe 15 to the distributor 16. From the two groundwater pumps 17 and 18, the former promotes the make-up water with line i9 via aftercooler io into the cooling pipes 5 and finally via pipe 20 to the distributor 16. The line 21 is closed for sprinkling cooling. When operated with water that has not come into contact with air it serves to drain the water while bypassing the irrigation.

Überschreitet die Temperatur des luftberührten Wassers in Wanne i die festgelegte wirtschaftliche Grenztemperatur, so wird die Pumpe 14 stillgesetzt und die Pumpe 18 in Gang gesetzt sowie die Absperrung von 21 geöffnet. Pumpe 17 ,bleibt unverändert im Gang. Die Fördermenge der Pumpe 18 wird wieder so abgestimmt, daß das jetzt durch Rohr 21 abströmende Wasser die optimale Ablauftemperatur des Kühlwassers annimmt.If the temperature of the water in contact with the air in tub exceeds i the specified economic limit temperature, the pump 14 is stopped and the pump 18 started and the shut-off of 21 opened. Pump 17 , remains in motion unchanged. The delivery rate of the pump 18 is again adjusted so that that the water now flowing out through pipe 21 is the optimum drain temperature of the Adopts cooling water.

Die Rückschaltung bei sinkender Temperatur des luftberührten Wassers erfolgt durch Einschaltell der 1'umlye 14 und Abschalten der Pumpe 18 sowie Absperrung der Leitung 21.The switch-back when the temperature of the water in contact with the air drops takes place by switching on the 1'umlye 14 and switching off the pump 18 and shutting it off the line 21.

Die Kurve der Betriebskosten in Abhängigkeit von der Endtemperatur des Kühlwassers zeigt ein verhältnismäßig flaches Minimum. Es kommt also auf eine genaue Innehaltung :der wirtschaftlichen Grenztemperatur nicht so sehr an. Dies erleichtert die automatische Regulierung, für die zweckmäßig eine größere Kerntoleranz von .beispielsweise ± 2" vorzusehen ist, um ein zu häufiges Umschalten zu vermeiden. Die von der Temperatur des luftberührten Wassers gesteuerte Einschaltung der Grundwasserkühlung erfolgt dann erst bei einer iUM 2° höheren als der wirtschaftlichen Grenztemperatur, die Rückschaltung bei einer um 2° tieferen.The curve of the operating costs as a function of the final temperature of the cooling water shows a relatively shallow minimum. So it comes down to one exact pause: not so much at the economic limit temperature. this facilitates the automatic regulation, for which a larger core tolerance is appropriate of. for example ± 2 "is to be provided in order to avoid too frequent switching. The activation of the groundwater cooling, controlled by the temperature of the water in contact with the air only takes place at an iUM 2 ° higher than the economic limit temperature, the downshift at a 2 ° lower.

Die wirtschaftliche Grenztemperatur, die bei mittleren Kühlwasser- und Strompreisen meist im Bereich der sommerlichen Tagestemperatur liegt, wird schon durch geringfügige Kosten für die Zuführung des Zusatzwassers und für die Umwälzung ,des Rieselwassers merklich herabgesetzt. Sie wird durch Annäherung an den Lorenzprozeß weiter erniedrigt. Die selbsttätige Regulierung auf die jeweils wirtschaftlichste Betriebsweise ist daher eine immer häufiger auftretende Aufgabe, die sich besonders im Fall :der Rückkühlwerke auch nachträglich bequem lösen läßt.The economic limit temperature, which at medium cooling water and electricity prices are mostly in the range of the summer daytime temperature, will be fine due to the small costs for the supply of the make-up water and for the circulation , of the trickle water noticeably reduced. It is made by approaching the Lorenz process further humiliated. The automatic regulation to the most economical one Operating mode is therefore an increasingly common task that is particularly important in the case: the recooling units can also be easily removed at a later date.

Durch die dargelegte Kombination der Verflüssigerkiihlung mit luftberührtem Wasser einerseits und mit von der Luft nicht berührtem, bisher zur optimalen Kühlwasserablauftemperatur sich erwärmendem Wasser anderseits werden also insbesondere bei einer selbsttätigen von der wirtschaftlichen Grenztemperatur gesteuerten Umschaltung beachtenswerte Vorteile erzielt.Due to the combination of condenser cooling with air-wetted cooling Water on the one hand and with unaffected by the air, so far at the optimal cooling water outlet temperature warming water on the other hand are so especially in an automatic Switchover controlled by the economic limit temperature is noteworthy Benefits achieved.

Claims

F '1TENT CLAIMS: i. Reliable for chillers, with your die Heat of condensation is dissipated by air or by air-touched water, thereby characterized in that the condensation heat at uneconomically high air temperature by cooler water touched by the air at night while being heated: to is recorded for the optimal cooling water drain temperature.

2. Condenser after Claim i, .which a recooling plant is provided from which the recooled Circulating water through the condenser, while as make-up water from water that is not in contact with air is used, characterized in that @ the line for the make-up water after passing through the liquid aftercooler: into the The circulation line going to the condenser leads to an uneconomically high air temperature after the circulation has been stopped, only absorbs water that has not been touched by the air, whose amount is increased so much that it comes with the optimal cooling water drain temperature expires.

3. Condenser according to claim i with sprinkling cooling, for which as make-up water Water not touched by the air is used, characterized in that in the `` superfluous In addition, inner pipes are arranged through which only at low air temperature the make-up water and with uneconomically high air temperature with reduction or switching off the sprinkler cooling an increased, from the air not touched Amount of water flows, which is increased so far that it is with the optimal cooling water drain temperature expires.

4. Verflü.ssiger according to one of claims i, 2 or 3, characterized in that @ that the shutdown of the amount of water in contact with the air when the economic Limit temperature: and the amplification or activation of the by the condenser flow of water not in contact with the air as well as the downshift at Falling below the economic limit temperature with a greater core tolerance of, for example, ± 2 ° automatically due to the temperature of the air in contact with the water being controlled.