FR2528156A1

FR2528156A1 - Evaporator for heat pump installation - has upper distribution tank with inclined inlet nozzles

Info

Publication number: FR2528156A1
Application number: FR8307875A
Authority: FR
Inventors: Yngve Bergehed; Lars Bratthall; Peter Caap
Original assignee: Stal Laval Apparat AB
Current assignee: Stal Laval Apparat AB
Priority date: 1982-06-03
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1983-12-09
Also published as: FI831973L; SE8203431L; FI831973A0; NO831975L

Abstract

The evaporator comprises a set of vertical panels (3) through which the refrigerant flows. A distribution tank is installed above the evaporator and has a base (17) which is corrugated and arranged so that the upper ridges (18)of the corrugations are directly above a corresponding evaporator plate (3). Inlet nozzles (21) in the base (17) of the tank are positioned normal to the inclined surfaces on either side of each evaporator plate. Jets of water (22) are thus directed onto each side of the plate.

Description

Evaporateur pour installation à pompe à chaleur.Evaporator for heat pump installation.

La présente invention est relative à un évaporateur, principalement destiné à des installations à pompe à chaleur de grandesdimensions,ayant de l'eau comme source de chaleur. The present invention relates to an evaporator, mainly intended for heat pump installations of large dimensions, having water as the heat source.

Pendant l'hiver, l'eau des lacs ou de la mer, ayant une température de 40C environ, est utilisée comme source de chaleur dans des installations à pompe à chaleur de grandes dimensions. La diminution de température possible est alors de 2 à 30C si l'on veut empêcher la formation de glace dans un évaporateur. Pour un abaissement de température si petit, il faut de très grandes quantités d'eau. During winter, water from lakes or the sea, having a temperature of around 40C, is used as a heat source in large heat pump installations. The possible temperature decrease is then 2 to 30C if we want to prevent the formation of ice in an evaporator. For such a small temperature drop, very large amounts of water are required.

L'invention vise un évaporateur peu coûteux, facile à faire fonctionner et qui est particulièrement destiné pour les grands volumes d'eau qui sont requis pour ces faibles abaissements de température, et qui peut être agencé commodément en modules de manière à pouvoir relier entre eux le nombre de modules qui convient pour chaque puissance exigée. The invention relates to an inexpensive evaporator, easy to operate and which is particularly intended for large volumes of water which are required for these low temperature reductions, and which can be conveniently arranged in modules so as to be able to link together the number of modules suitable for each power required.

L'évaporateur suivant l'invention comprend des panneaux sensiblement verticaux pour l'évaporation d'un agent réfrigérant. Comme milieu de chauffage, on utilise de l'eau des lacs ou de l'eau de mer, qu'on fait s'écouler en couche mince le long des cotés des panneaux. Afin d'utiliser le mieux possible l'eau et l'évaporateur, et afin de refroidir l'eau au voisinage du point de congélation, il est nécessaire que l'eau soit répartie uniformément entre les panneaux. Une répartition inégale impliquerait un danger de formation locale de glace, danger que l'on peut éliminer seulement par l'envoi d'un plus grand volume d'eau, ce qui implique des conduits et des pompes pour l'eau de plus grandes dimensions, et donc des coûts d'investissement et opératoires plus élevés. The evaporator according to the invention comprises substantially vertical panels for the evaporation of a refrigerant. As heating medium, water from lakes or sea water is used, which is made to flow in a thin layer along the sides of the panels. In order to make the best possible use of the water and the evaporator, and in order to cool the water near the freezing point, it is necessary that the water is distributed evenly between the panels. Uneven distribution would imply a danger of local ice formation, a danger that can only be eliminated by sending a larger volume of water, which implies larger water pipes and pumps , and therefore higher investment and operating costs.

Suivant l'invention, l'évaporateur a un bassin ouvert de répartition de l'eau, au-dessus d'un groupe de panneaux évaporateurs qui peuvent former une partie d'un module normalisé. Au fond de la cuve de répartition sont ménagées des rangées d'ouvertures de chaque côté des panneaux. Les axes de ces ouvertures font un angle compris entre 5 et 300 avec des plans verticaux passant par les panneaux, de sorte que des jets d'eau dirigés obliquement vers les panneaux frappent les parties supérieures de ces panneaux. L'angle d'inclinaison des axes des ouvertures, par rapport aux plans verticaux, est avantageusement compris entre 10 et 200. Les ouvertures sont disposées à une distance telle les unes des autres qu'une pellicule d'eau uniforme est obtenue au-dessus de toute la largeur des panneaux. According to the invention, the evaporator has an open water distribution basin, above a group of evaporator panels which can form part of a standardized module. At the bottom of the distribution tank are arranged rows of openings on each side of the panels. The axes of these openings make an angle between 5 and 300 with vertical planes passing through the panels, so that water jets directed obliquely towards the panels strike the upper parts of these panels. The angle of inclination of the axes of the openings, with respect to the vertical planes, is advantageously between 10 and 200. The openings are arranged at such a distance from each other that a uniform film of water is obtained above of the entire width of the panels.

Dans une variante préférée, le fond du bassin de répartition est muni d'ondulations s'étendant parallèlement aux panneaux, et dont les points les plus élevés sont juste au-dessus des panneaux. Les axes des ouvertures sont perpendiculaires aux ondulations et sont ainsi inclinés vers les plans verticaux qui passent par les panneaux. Des manchons sont, de préférence, enfilés dans les ouvertures du fond du bassin Le but de ces manchons est de donner aux jets d'eau passant par les ouvertures une forme et une direction bien définies. La partie d'entrée de ces manchons doit avoir une forme arrondie de manière à obtenir un écoulement d'entrée favorable non perturbé. In a preferred variant, the bottom of the distribution basin is provided with corrugations extending parallel to the panels, and the highest points of which are just above the panels. The axes of the openings are perpendicular to the corrugations and are thus inclined towards the vertical planes which pass through the panels. Sleeves are preferably threaded into the openings at the bottom of the basin. The purpose of these sleeves is to give the water jets passing through the openings a well-defined shape and direction. The inlet part of these sleeves must have a rounded shape so as to obtain a favorable undisturbed inlet flow.

Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple
la figure 1 est un schéma en coupe d'un évaporateur, et
la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la partie A entourée par un cercle à la figure 1.In the accompanying drawing, given only by way of example
FIG. 1 is a sectional diagram of an evaporator, and
FIG. 2 is an enlarged view of part A surrounded by a circle in FIG. 1.

Aux figures, la référence 1 désigne un module d'évaporateur dans un évaporateur des installations à pompe à chaleur de grandes dimensions. I1 comprend un bassin de répartition d'eau 2, un certain nombre de panneaux d'évaporation 3, et un bassin de collecte 4 pour l'eau refroidie consommée. Le bassin 2 est avantageusement rectangulaire, en ayant un rapport entre les côtés compris entre 1:1 et 1:1,5. Le bassin de répartition 2'est alimenté en eau 5 par un conduit d'alimentation 6 ayant un conduit de dérivation 7 muni d'un répartiteur d'eau 8 à sa partie inférieure, ce répartiteur 8 contribuant à maintenir le courant de sortie de l'eau dans le bassin 2 aussi uniforme que possible. De l'eau 9 est recueillie dans le bassin 4 et est évacuée par pompage ou par le conduit 10.Le niveau de l'eau est repéré par des triangles 11 et 12 respectivement. La profondeur de l'eau dans le bassin 2 est indiquée par h. Les panneaux 3 sont constitués de plaques 13 entre lesquelles sont formées des colonnes ou canaux 14. Au fond et au sommet, les plaques 13 sont reliées à des tubes 15 et 16, par lesquels de l'agent réfrigérant condensé est envoyé dans un condenseur et de l'agent réfrigérant évaporé est évacué respectivement. In the figures, reference 1 designates an evaporator module in an evaporator of large heat pump installations. I1 comprises a water distribution basin 2, a number of evaporation panels 3, and a collection basin 4 for the cooled water consumed. The basin 2 is advantageously rectangular, with a ratio between the sides of between 1: 1 and 1: 1.5. The distribution basin 2 is supplied with water 5 by a supply conduit 6 having a bypass conduit 7 provided with a water distributor 8 at its lower part, this distributor 8 helping to maintain the output current of the in the basin 2 as uniform as possible. Water 9 is collected in the basin 4 and is evacuated by pumping or through the conduit 10. The water level is identified by triangles 11 and 12 respectively. The depth of the water in basin 2 is indicated by h. The panels 3 consist of plates 13 between which columns or channels are formed 14. At the bottom and at the top, the plates 13 are connected to tubes 15 and 16, by which condensed refrigerant is sent to a condenser and evaporated refrigerant is discharged respectively.

Dans un mode de réalisation préféré, le fond 17 du bassin de répartition est ondulé. Perpendiculairement aux panneaux 3, les ondulations ont une forme triangulaire en ayant des points 18 diri gés vers le haut, juste au-dessus des tubes 16. In a preferred embodiment, the bottom 17 of the distribution basin is wavy. Perpendicular to the panels 3, the corrugations have a triangular shape by having points 18 directed upwards, just above the tubes 16.

L'angle d'inclinaison a des surfaces ondulées, par rapport au plan horizontal, est avantageusement compris entre 100 et 200. Des trous 19 pour des douilles 20 sont percés perpendiculairement aux surfaces inclinées du fond 17. Les trous 19 et les lignes passant par les centres des douilles 20 feront alors le meme angle a avec un plan vertical que les ondulations avec un plan horizontal. L'ouverture d'entrée 21 des douilles 20 a reçu une forme arrondie qui convient du point de vue hydrodynamique pour que le courant d'entrée ne soit pas perturbé.De cette ma nière, et en donnant une longueur convenable à la douille 20, on peut obtenir un jet 22 concentré ayant un écoulement stable et venant frapper le tube 16 sous un angle convenable, de sorte que le et 22 s'étale dans une région relativement. grande et forme une pellicule mince 23 sur les plaques 13. Les trous 19, avec les douilles 20, sont disposés à une distance telle l'un de l'autre le long des panneaux 3, qu'il se forme une pellicule 23 cohérente sur la largeur de tout le panneau 3.The angle of inclination has undulating surfaces, with respect to the horizontal plane, is advantageously between 100 and 200. Holes 19 for sockets 20 are drilled perpendicular to the inclined surfaces of the bottom 17. The holes 19 and the lines passing through the centers of the sockets 20 will then make the same angle a with a vertical plane as the undulations with a horizontal plane. The inlet opening 21 of the sockets 20 has received a rounded shape which is hydrodynamically suitable so that the input current is not disturbed. In this way, and by giving a suitable length to the socket 20, a concentrated jet 22 can be obtained having a stable flow and striking the tube 16 at a suitable angle, so that the and 22 spreads out in a relatively region. large and forms a thin film 23 on the plates 13. The holes 19, with the sockets 20, are arranged at such a distance from each other along the panels 3, that a coherent film 23 is formed on the width of the entire panel 3.

L'invention permet d'obtenir une répartition uniforme de l'eau sur les panneaux 3, avec une petite profondeur h d'eau dans le bassin de répartition 2. The invention makes it possible to obtain a uniform distribution of the water over the panels 3, with a small depth h of water in the distribution basin 2.

On peut obtenir une bonne répartition d'eau avec h < 250 mm. Ceci donne à l'ensemble une hauteur petite et le poids du bassin, avec son volume d'eau, est faible. Le bassin, avec le bâti-support, sera peu coûteux. Le système.d'alimentation en eau sera simple,-en ayant un bassin ouvert de répartition d'eau sans communication fixe avec un conduit d'alimentation. A good water distribution can be obtained with h <250 mm. This gives the whole a small height and the weight of the basin, with its volume of water, is low. The basin, with the support frame, will be inexpensive. The water supply system will be simple, by having an open water distribution basin without fixed communication with a supply duct.

Claims

1. Evaporator for heat pump installation comprising substantially vertical panels (3), for the evaporation of a refrigerant by water passing in a thin layer (23) along the sides of the panels (3), characterized in that above a group of panels (3) is provided an open water distribution basin (2), at the bottom (17) of which there are rows of openings (19) on each side panels (3), and in that the axes passing through the centers ae these openings (19) make an angle between 50 and 300 with vertical planes passing through the panels, so that directed water jets obliquely towards the panels (3) strike the upper parts of these panels.

2. Evaporator according to claim 1, characterized in that the axles passing through the centers of the openings form an angle between 100 and 200 with the vertical plane.

3. Evaporator according to claim 1, characterized in that the bottom of the water distribution basin is provided with corrugations, which extend parallel to the panels and the points of which: the highest are above the panels, and in that that the axes of the openings are perpendicular to the corrugations.

4. Evaporator according to claim 1, characterized in that sleeves (20) are threaded in the openings (19), these sleeves having a length such that they form a jet of water (22) having a shape and a direction well defined.

5. Evaporator according to claim 4, characterized in that the sleeves (20) are formed by a rounded inlet opening (21) intended to give an undisturbed inlet flow.