FI72202C - Foerfarande foer inledning av foeraongbar vaetska in i en evaporator. - Google Patents

Description

] 72202

Menetelmä höyrystettävän nesteen johtamiseksi höyrystimeen

Keksinnön kohteena on menetelmä höyrystettävän nesteen johtamiseksi paisuntaventtiilin kautta monikanavaiseen höyrystimeen. Menetelmää voidaan käyttää esimerkiksi lämpö-5 pumpun kylmäainekierrossa.

Kun neste höyrystyy putki- tai vastaavassa kanavavir-tauksessa, esiintyy kanavassa normaalisti useita kaksifaasi-virtauksen muotoja. Kanavan sisääntulopäässä suhteellisen hitaasti virtaavassa nesteessä esiintyy yksittäisiä höyry-10 kuplia. Höyryn osuuden kasvaessa kuplien määrä lisääntyy, ja ne yhdistyvät suuremmiksi kupliksi. Virtaus muuttuu vähitellen annulaariseksi, jolloin neste virtaa virtauskana-van seinämillä yhtenäisenä renkaana ja sen sisällä virtaa höyry jatkuvana kaasufaasina. Lämmönsiirto on tehokasta 15 koska nesteen nopeus on suurempi kuin kanavan sisääntulopäässä ja höyrystyminen tapahtuu kuplina suoraan nesteen kostuttamalta lämpöpinnalta. Höyryn osuuden edelleen kasvaessa nestevirtaus irtaantuu kanavan seinämistä ja neste siirtyy virtaamaan pieninä pisaroina höyryn mukana. Tällöin 20 lämmönsiirron tehokkuus pienenee olennaisesti, koska lämpö siirtyy ensin kanavan seinämästä höyryyn ja vasta höyrystä nestepisaroihin.

Faisuntahöyryä syntyy kun nesteen paine pienennetään alle nesteen höyrynpaineen kyseisessä lämpötilassa. Tällai-25 nen tilanne syntyy esimerkiksi lämpöpumpuissa kun lauhdutti-mesta tuleva kylmäainelauhde virtaa paisuntaventtiilin kautta höyrystimeen. Paisuntahöyry heikentää lämpöpumpun läm-pökerrointa, koska se lisää komprimoitavan höyryn määrää. Paisuntahöyryn määrää pyritään lämpöpumpuissa pienentämään 30 jäähdyttämällä kylmäaineiauhdetta lauhduttimen jälkeen.

Faisuntahöyryä on tunnetuissa rakenteissa pyritty hyödyntämään jakamalla höyrystimeen tuleva kaksifaasivirtaus reikälevyn avulla tasaisesti kuhunkin höyrystimen putkeen tai virtauskanavaan. Tämä menetelmä toimii suhteellisen hy-35 vin pystyväihtinissa suunnittelukapasiteetilla toimittaessa.

7220 2

Osakuormalla neste ja höyry pyrkivät erottumaan aikaansaaden epätasaisen jaon. Vaakasuorassa vaihtimessa nesteen ja höyryn jako tasan kaikkiin putkiin on painovoiman erotusvai-kutuksen takia sitä vaikeampi toteuttaa mitä suuremmasta 5 vaihtimesta on kysymys.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä paisuntavent-tiilin jälkeen paisuntahöyry ja neste erotetaan ja kuhunkin höyrystimen kanavaan johdetaan erillisiä virtaus-teitä sekä höyryä että nestettä. Toisistaan erotettujen 10 höyryn ja höyrystettävän nesteen jako höyrystimen rinnakkai siin virtauskanaviin voidaan toteuttaa kolmella tavalla: 1. Täyttämällä jakokammio nesteellä ja jakamalla höyry jakoputkiston avulla kuhunkin virtauskana-vaan 15 2. Täyttämällä jakokammio höyryllä ja jakamalla nes te j akoputkiston avulla kuhunkin virtauskanavaar.

5. Jakamalla sekä höyry että neste erillisten jako-putkistojen avulla kuhunkin virtauskanavaan.

Virtausmuotc kaksifaasivirtauksessa riippuu höyryn ja 20 kaasun aineominaisuuksista, virtausmääristä, virtausnopeuk sista ja virtauskanavien geometriasta. Keksinnön mukaisessa menetelmässä annulaarisen virtausmuodon saavuttaminen ja säilyttäminen kaikilla kapasiteeteilla voidaan varmistaa siten, että höyrystettävän nesteen virtausmäärää säädetään 25 kierrätyspumpun avulla, paisuntahöyryn virtausmäärää höyrys timessä säädetään muuttamalla nesteen lämpötilaa ennen paisutusta tai siten, että johdetaan osa paisuntahöyrystä höyrystimen ohi sen jälkeiseen höyrytilaan.

Kuvassa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen menetelmä 30 sovellettuna vaakaputkityyppisellä höyrystimellä varustet tuun lämpöpumppuun. Menetelmässä käytettävän laitteiston pääosat ovat höyrystin 1, kompressori 2, lauhdutin 3, pai-suntaventtiili 4 sekä paisuntasäiliö 5· 3 72202

Kiertävää kylmäainetta 6 höyrystetään höyrystiir:en 1 putkissa lämmönlähdevirran 7 avulla. Höyrystimen jälkeen erotetaan höyrystämättä jäänyt kylmäaine erotussäiliössä 8 ja pumpataan pumpulla 9 höyrystimen sisäänmenopäätyyn 13.

5 Kylmäainehöyry komprimoidaan erotussäiliöstä kompressorilla I

2 ja johdetaan lauhduttimeen 3, jossa komprimoitu höyry !*· lauhtuessaan luovuttaa lämpöä lämmitettävälle virralle 10. r

Kylmäainelauhde johdetaan lauhduttimesta paisuntaventtiilin ! A kautta paisuntasäiliöön 5. Lauhduttimesta tulevaa kylläistä 10 lauhdetta voidaan jäähdyttää jäähdyttimellä 11 ennen paisuttamista, mikäli halutaan vähentää muodostuvan paisuntahöyryn määrää. Tässä vaiheessa voidaan myös pienentää paisutettavan nesteen määrää johtamalla osa nesteestä suoraan erotussäi-liöön 8.

15 Säiliössä 5 muodostunut paisuntahöyry johdetaan höyrys timen 1 sisääntulopäätyyn rakennettuun jakoputkistoon 12, jonka avulla höyry jaetaan tasan kunkin höyrystinputken alkupäähän. Säiliöön 5 kertynyt neste johdetaan venttiilin 13 kautta höyrystimen sisääntulopäädyn jakokar.mioon 15.

20 Mikäli halutaan, voidaan osa paisuntahöyrystä johtaa säiliöstä 5 höyrystimen 1 ohi venttiilin 1^ kautta suoraan erotussäiliöön 8 ja näin vähentää höyrystimen 1 putkiin johdettavan höyryn määrää.

Menetelmässä on oleellista, että kuhunkin höyrystimen 25 putkeen saadaan muodostetuksi heti alkupäästä alkaen annu-laarinen kaksifaasivirtaus, joka on lämmönsiirron kannalta edullisin. Menetelmässä on myös mahdollista säätää putkiin johdettavan nesteen tai kaasun määrää. Näin voidaan kussakin tapauksessa aikaansaada mahdollisimman tehokas lämmönsiirto 30 koko putkien pituudelta.

Claims (6)

72202

1. Menetelmä höyrystettävän nesteen johtamiseksi pai-suntaventtiilin (*0 kautta monikanavaisen höyrystimen (1) kanaviin tunnettu siitä, että paisuntaventtiilin 5 jälkeen paisuntahöyry ja neste erotetaan (5) ja kuhunkin höyrystimen kanavaan johdetaan erillisiä virtausteitä sekä höyryä (12) että nestettä (13).

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että höyrystimen kanaviin johdetaan lisäksi höyrys- 10 tymätöntä nestettä (9) höyrystimen ulostulosta.

3. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että osa paisuntahöyrystä johdetaan höyrystimen ohi (1^) höyrystimen jälkeiseen kaasutilaan.

4. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu 15 siitä, että nesteen lämpötilaa säädetään (11) ennen paisun- taventtiiliä.

5. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kuhunkin höyrystimen kanavaan johdetaan höyryä jakoputkiston (12) kautta ja nestettä jakokammion (15) kaut- 20 ta.

6. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että nestettä johdetaan vaakaputkihöyrystimen (1) kanaviin. Il