DE862454C - Verfahren zum Konzentrieren von Kuehlsole in Kaelteanlagen - Google Patents

Verfahren zum Konzentrieren von Kuehlsole in Kaelteanlagen

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DE862454C
DE862454C DEG781A DEG0000781A DE862454C DE 862454 C DE862454 C DE 862454C DE G781 A DEG781 A DE G781A DE G0000781 A DEG0000781 A DE G0000781A DE 862454 C DE862454 C DE 862454C
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Kurt Dr-Ing Nesselmann
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Linde GmbH
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Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
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Description

  • Verfahren zuni Konzentrieren von Kühlsole in Kälteanlagen In Kälteanlagen, die mit Naßluftkühlern ausgerüstet sind, schlägt sich stets die dem Kühlgut entzogene Feuchtigkeit in der Sole nieder. Dies bewirkt, daß sich die Sole allmählich mit Wasser anreichert, sich also verdünnt. Es muß also dafür gesorgt werden, daß dieses Wasser aus der Sole wieder entfernt wird. Hierfür stehen in der Technik eine ganze Reihe von Verfahren zur Verfügung. Eines von diesen besteht darin, daß die oder wenigstens ein Teil der im Verflüssiger der Kälteanlage frei werdenden Wärme zum Ausdampfen des Wassers aus der Kühlsole verwendet wird. Benutzt man z. B. Berieselungsverflüssiger, so kann ein Teil des gesamten Verflüssigers mit Wasser, ein anderer mit Kühlsole berieselt werden. Der Wasserdampfdruck über der Kühlsole ist im Verhältnis zu dem über reinem Wasser herrschenden Dampfdruck, bezogen auf gleiche Temperatur, kleiner. Will man mit der Flächenbelastung des Verflüssigers nicht allzusehr heruntergehen, so muß man mit Rücksicht auf den eben genannten Umstand für eine ausreichend hohe Temperatur im Verflüssiger sorgen. Die Verflüssigungstemperatur des Kältemittels ist im gesamten Verflüssiger die gleiche, wenn man von dem Teil des Verflüssigers absieht, in dem die Überhitzungswärme entzogen wird. Doch ist diese in der Regel klein im Verhältnis zur eigentlichen Verflüssigungswärme. Ist die niedergeschlagene Feuchtigkeitsmenge, die je Zeiteinheit von der als Kälteträger dienenden Kühlsole aufgenommen wird, stets die gleiche, so hat man es in der Hand, durch entsprechende Bemessung des von der Sole bzw. des vom Kühlwasser gekühlten Teiles des Verflüssigers denjenigen Verflüssigungsdruck und damit auch diejenige Verflüssigungstemperatur einzustellen, die zum Eindampfen der zusätzlich mit Wasser beladenen Sole notwendig ist. Man kann dabei die gesamte. oder auch einen Teil der einzudampfenden Sole über den im folgenden kurz als Soleeindampfer bezeichneten Verflüssigerteil leiten.
  • Nun ist aber die je Zeiteinheit an der Sole niedergeschlagene Feuchtigkeit sehr stark abhängig von der Art des Kühlgutes. Es gibt Kühlgüter, die nur sehr wenig Feuchtigkeit abgeben, und andere, die viel Feuchtigkeit abgeben. Aus diesem Grund muß auch die im Soleeinfdampfer aus der Kühlsole zu entfernende Feuchtigkeit je nach Art des Kühlgutes verschieden sein.
  • Man kann nun eine Regelung dadurch vornehmen, daß man beispielsweise einen Teil des mit Wasser gekühlten Verflüssigers abschaltet. Dadurch wird die Verflüssigungstemperatur im ganzen gehoben und im Soleeindampfer -ein verstärktes Austreiben von Wasser erzielt. Diese Maßnahme ist indessen unwirtschaftlich, da ein Teil des Verflüssigers gar nicht ausgenutzt wird und damit die Anlage bei unnötig hoher Verflüssigungstemperatur arbeitet.
  • Eine andere Möglichkeit der Regelung besteht darin, daß, man die Flächenverteilung des Verflüssigers zugunsten des Soleeindampferteiles verschiebt, indem man einen Teil des Verflüssigers, der vorher durch Kühlwasser gekühlt wurde, nunmehr mit Kühlsole beschickt. Aber auch diese Art der Regelung ist sehr mißlich, denn wegen der Rückführung der Kühlsole in den Naßluftkühler ist es sehr unbequem, die Kühlsole an den Stellen des Verflüssigers abzufangen, die vorher mit Kühlwasser beschickt waren, ganz abgesehen davon, daß eine stufenlose Regelung ohnehin nicht möglich ist, da aus technischen Gründen immer nur bestimmte größere Teile des Verflüssigers von Wasserabkühlung auf Solekühlung umgeschaltet werden können. Diese Schwierigkeiten können auch dadurch, daß ein durch Wasser gekühlter Teil des Verflüssigers von einem anderen gleichzeitig als Soleeindampfer dienenden Teil getrennt ist, noch nicht behoben werden, sondern man muß erfindungsgemäß auch noch dafür sorgen, daß in dem als Soleeindampfer dienenden Teil eine höhere Verflüssigungstemperatur des Kältemittels herrscht als im durch Wasser gekühlten Teil des Verflüssigers und daß die Temperatur im Soleeindampfer so geregelt wird, ' daß die jeweils gewünschte Soleeindampferleitung und damit die gewünschte Konzentration der Sole erzielt wird. , Man geht dabei erfindungsgemäß so vor, daß man die Kältemaschinenanlage in zwei oder mehr Einheiten aufteilt, was bei größeren Anlagen meist ohnehin schon vorgenommen wird. Von diesen Einheiten arbeiten wahlweise eine oder auch mehrere auf den Soleeindampfer und der Rest auf den wassergekühlten Teil des Verflüssigers. Je mehr Einheiten auf den Soleeindampfer arbeiten, um so höher ist die ihm zugeordnete Verflüssigungstemperatur des Kältemittels und um so stärker auch die Solekonzentrierung. Sind nur zwei Einheiten vorhanden, so arbeitet eine auf den wassergekühlten Teil des Verflüssigers, die andere auf den Soleeindampfer. .Soll die Verflüssigungstemperatur des Kältemittels im Soleeindampfer erhöht werden, so wird die Förderleistung der auf den Soleeindampfer arbeitenden Einheit erhöht und die Förderleistung der anderen Einheit entsprechend verringert.
  • Eine technisch besonders befriedigende Lösung ergibt sich gemäß der Erfindung dann, wenn man den Soleei.ndampferdurch einen zusätzlichen Verdichter speist, der einen Teil des verdichteten Kältemittels vom normalen Verflüssigungsdruck auf einen höheren Druck verdichtet, so daß im Soleeindampfer die zur Konzentrierung notwendige höhere Verflüssigungstemperatur erreicht wird. Da die Differenz der genannten beiden Drücke nur sehr gering ist, eignen sich hierfür insbesondere Rotationsverdichter. Dabei wird die Anordnung zweckmäßig so gewählt, daß der zusätzliche Verdichter, der in den Soleeindampfer fördert, den Kältemitteldampf unter dem normalen Verflüssigungsdruck an einer Stelle ansaugt, wo er trocken gesättigt ist. Fernerhin wird, ebenfalls gemäß der Erfindung, der Soleeindampfer mit einem Schwimmerregler versehen, der einen bestimmten Flüssigkeitsstand des Kältemittels innerhalb des Soleeindampfers aufrechterhält, wobei das den Soleeindampfer verlassende Kältemittel in den wassergekühlten Verflüssiger zurückgeführt wird. Da die angesaugte Kältemittelmenge, die von dem zusätzlichen Verdichter in den Soleeindampfer gefördert wird, unter einem verhältnismäßig hohen Druck steht, können die Abmessungen des Verdichters klein gehalten werden.
  • Das Verfahren ist in den Fig. i und a näher erläutert.
  • In Fig. i ist mit i ein Naßluftkühler bezeichnet. Durch den Kanal a gelangt die Luft, angetrieben durch einen nicht besonders eingezeichneten Ventilator, in den Naßluftkühler i hinein und verläßt ihn bei 3. Die Luft kann beispielsweise dazu dienen, um in einem nicht gezeichneten Gefrierraum ein Kühlgut abzukühlen, wobei die Luft sich erwärmt und gleichzeitig vom Kühlgut Feuchtigkeit aufnimmt. In dem unteren Teil des Naßluftkühlers befindet sich Sole bis zur Höhe q.. Die Sole wird mit Hilfe des Verdampfers 5 gekühlt. Sie wird durch das Rohr 6 von der Pumpe 7 angesaugt und durch das Rohr 8 und die Sprüheinrichtung g im Naßluftkühler i zersprüht, so daß die Luft, wie durch die Pfeile angedeutet, die zersprühte Sole passiert und Feuchtigkeit an diese abgibt. Mit io ist eine Schicht von Raschigringen bezeichnet, die das Mitreißen von Soletröpfchen in den Luftstrom verhindert. Da sich die in der zuströmenden Luft befindliche Feuchtigkeit je nach Tiefe der Soletemperatur an den Soletröpfchen mehr öder minder niederschlägt, wird sich die im Naßluftkühler befindliche Sole allmählich mit Wasser anreichern. Um sie zu konzentrieren und somit auf gleicher Konzentration zu erhalten, wird Sole über Rohr i i und den Wärmeaustauscher 1-2 mit Hilfe der Pumpe 13 angesaugt und in die Sprüheinrichtung 1,.1 gefördert. Mit Hilfe des Wärmeaustauschers 12 wird die den Soleeindampfer 15 verlassende warme Sole etwa auf die Temperatur der kalten Sole im Naßluftkühler i abgekühlt und die den Naßluftkühler z verlassende kalte Sole etwa auf die Temperatur der warmen Sole im Soleein.dampfer i 5 vorgewärmt. Die Sprüheinrichtung 14geliört zu demSoleeindampferi j. In diesem befindet sich beispielsweise ein System von waagerechten Rohren, das schematisch durch das mit Diagonalen versehene Rechteck 16 dargestellt ist. Diese Rohre bilden den als Verflüssiger 16 bezeichneten Teil des Soleeindampfers 15. Die Sole rieselt über das Rohrsystem des Verflüssigers 16 in die Schale 17 herab, von wo sie über das Rohr 18 und den Wärmeaustauscher 1-2 in den unteren Teil des Naßluftl:ülilers i gelangt. Man kann dabei beispielsweise die Höhenlage des Soleeindampfers 15 und des 1 aßluftkühlers i so legen, daß dieser Rücklauf von selbst erfolgt. Anderenfalls ist eine entsprechende Pumpenanordnung notwendig. Beim Berieseln des Rohrsystems 16, in dem ein Teil des Kältemittels verflüssigt wird, erwärmt sich die Sole und gibt dabei einen Teil des Wassers ab. Ein durch einen Motor i9 angetriebener Ventilator 2o saugt Luft aus der Atmosphäre an und bläst dieselbe im Gegenstrom zur Sole. Die Luft nimmt dabei den infolge der Erwärmung der Sole aus dieser ausgetriebenen Wasserdampf mit. Dadurch wird der Sole die von ihr im Naßluftkühler i aufgenommene Feuchtigkeit wieder entzogen. Die angefeuchtete Luft verläßt die Einrichtung nach Passieren der Raschigringschicht 21 bei 22. Das aus dem Verdampfer 5 abgesaugte verdampfte Kältemittel gelangt durch das Rohr :2-1 in das Kurbelgehäuse 25 .des Verdichters 32 und wird in den drei Zylindern 26, 27 und 28 verdichtet. Von diesen drei Zylindern fördert der Zylinder 26 das Kältemittel stets in den Verflüssiger 16, während der Zvlinder 28 das Kältemittel stets in den wassergekühIten Verflüssiger 31 fördert. Schließt man das Ventil 29 und öffnet das Ventil 30, so fördert der mittlere Zylinder 27 das Kältemittel ebenfalls in den Verflüssiger 31. In diesem Fall wird die Verflüssigungstemperatur im Soleeindampfer 15 verhältnismäßig niedrig sein, und es wird nur wenig Wasserdampf aus der Sole entfernt werden. Will man die ausgetriebene Wasserdampfmenge erhöhen, so öffnet man Ventil 29 und schließt Ventil 30. In diesem Fall fördern die beiden "Zylindern 26 und 27 in den Verflüssiger 16 im Soleeindampfer 15 und lediglich der Zylinder 28 in den Verflüssiger 31. Diese Betriebsweise bedingt eine Erhöhung der Temperatur im Soleeindampfer 15 und somit eine stärkere Entwässerung der Sole. Der Verdichter 32 fördert also einen Teil des Kältemittels über Leitung 33 in den Verflüssiger 16 und einen anderen Teil über Leitung 34 in den Verflüssiger 31. Der Verdichter 3-2 wird durch einen Elektromotor 35 angetrieben. Der Verflüssiger 31 kann beispielsweise ein mit Wasser gekühlter Berieselungsverflüssiger sein. Aus dem Verflüss iger 31 gelangt das verflüss-i.gte Kältemittel über das Regelventil 36 und das Rohr 37 in den Verdampfer 5. Das in dem Verflüssiger 16 verflüssigte Kältemittel gelangt über das Rohr 3.8, das Regelventil 39, das auch als Schwimmerregler ausgebildet sein kann und das Rohr 4o in den Verflüssiger 31, wo es sich mit dem hier kondensierten Kältemittel vereinigt.
  • Fig.2 zeigt eine Anlage, bei der die Kältemaschine Kältemittel in den Verflüssiger 43 fördert, während ein zusätzlicher Verdichter 61 einen bestimmten Teil des Kältemittels dampfförmig aus dem Verflüssiger absaugt und in den Verflüssiger 58 fördert, wo es bei höherem Druck und höherer Temperatur unter Berieselung mit der einzudampfenden Sole verflüssigt wird. Der besseren LIbersichtlichkeit wegen sind in dieser Abbildung alle für die Erläuterung des Verfahrens unwesentlichen Teile fortgelassen. Der Verdichter 41 fördert das dampfförmige Kältemittel durch das Rohr 42 in den beispielsweise als Berieselungsapparat ausgeführten Verflüssiger 43. Das verflüssigte Kältemittel gelangt über Rohr 44, Regelventil 45 und Rohr 4,6 in den Verdampfer 47 und wird dampfförmig durch Rohr 48 wieder angesaugt. Mit Hilfe des Verdampfers 47 wird Sole im unteren Teil des Naßluftkühlers 49 abgekühlt, die durch das Rohr 5o mit Hilfe der Pumpe 51 über die Sprühvorrichtung 52 zersprüht wird, wobei der Sprühregen der Sole zum Kühlen von Luft verwendet wird, wie es bereits im Zusammenhang mit Fig. i geschildert wurde. Um die Sole auf gleicher Konzentration zu halten, saugt die Pumpe 53 durch das Rohr 54 über den Wärmeaustauscher 55 Sole aus dem Naßluftkühler an und drückt sie über Rohr 56 in die Sprühvorrichturig 57, wo die Sole nunmehr über das Rohrsystem 58 des Soleeindampfers rieselt. Die sich dabei erwärmende Sole gibt, wie bereits in Fig. i beschrieben, Wasserdampf ab. Sie gelangt über Rohr 6o und Wärmeaustauscher 55 beispielsweise durch natürliches Gefälle in den Naßluftkühler zurück. Die Erwärmung der über das Rohrsystem 58 rieselnden Sole erfolgt in der Weise, daß ein durch den Elektromotor 65 angetriebener Hilfsverdichter 61 trocken gesättigten Kältemitteldampf aus dem Verflüssiger 43 ansaugt und ihn über das Rohr 62 in das Rohrsystem 58 des Soleeindampfers hineindrückt, wo er sich verflüssigt und über das Rohr 63 und Regelventil 64 in den Verflüssiger 43 zurückgelangt. Je nachdem, welche Förderleistung am Hilfsverdichter 61 eingestellt wird, kann die Verflüssigungstemperatur des Kältemittels im Verflüssiger 58 gerade so geregelt werden, daß die gewünschte Konzentration der Sole erhalten bleibt.
  • Das Verfahren ist an kein bestimmtes Verflüssigersystem gebunden. Man kann sowohl für den wassergekühlten Teil des Verflüssigers als auch für den Soleeindampferteil Berieselungsapparate oder auch Durchlaufapparate verwenden. Wird ein Durchlaufapparat für den Soleeindampfer genommen, so wird die Sole in diesem auf die notwendige Temperatur gebracht und nach Verlassen des Durchlaufapparates mit der Außenluft in Ver- Bindung gebracht, indem man die warme Sole beispielsweise über Raschigringe verteilt. Die Abgabe von Wasserdampf findet dann außerhalb des Durchlaufapparates statt.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zum Konzentrieren von Kühlsole in Kälteanlagen, wobei die zum Ausdampfen des Wassers aus der Sole notwendige Wärme dem komprimierten Kältemittel entnommen wird und ein durch Wasser gekühlter Teil des Verflüssigers von einem anderen als Soleeindampfer dienenden Teil getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Soleeindampfer dienenden Teil eine höhere Verflüssigungstemperatur des Kältemittels herrscht als@-im durch Wasser gekühlten Teil des Verflüssigers und daß die Temperatur im Soleeindampfer so geregelt wird, daß die jeweils gewünschte Soleeindampferleistung und damit die gewünschte Konzentration der Sole erzielt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß von einer in mehrere Einheiten aufgeteilten Kältemaschinenanlage wahlweise eine Einheit für schwächere Beheizüng oder mehrere Einheiten für stärkere Beheizung auf den Soleeindampfer, der Rest auf den wassergekühlten Verflüssiger arbeiten.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß man den Soleeindampfer durch einen zusätzlichen Verdichter speist, der einen Teil des verdichteten Kältemittels vom normalen Verflüssigungsdruck auf einen höheren Druck verdichtet (Fig. 2). q..
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Verdichter das Kältemittel unter dem normalen Verflüssigungsdruck an einer Stelle, wo es trocken gesättigt ist, ansaugt (Fig. 2).
  5. 5. Verfahren nach Anspruch r bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß das im Soleeindampfer verflüssigte Kältemittel in den von Wasser gefühlten Teil des Verflüssigers (q.3) geleitet wird.
  6. 6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch z bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Soleeindampfer mit einem Schwimmerregler versehen ist, der den Stand des Kältemittels im Eindampfer auf einer bestimmten Höhe hält.
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