NL1013212C2

NL1013212C2 - Assembly of a gas cooler and refrigerant cooler, gas cooler, and use of such an assembly or gas cooler and method for intercooling in multistage cooling systems.

Info

Publication number: NL1013212C2
Application number: NL1013212A
Authority: NL
Inventors: Titus Maria Chris Bartholomeus
Original assignee: Grasso Products B V
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2001-04-06
Also published as: WO2001035036A1; ZA200202691B; EP1218675A1; AU1062901A

Description

Samenstel van een gaskoeler en koudemiddelkoeler, gaskoeler, alsmede gebruik van een dergelijk samenstel respectievelijk gaskoeler en werkwijze voor het tussenkoelen bij meertrapskoelsystemen.Assembly of a gas cooler and refrigerant cooler, gas cooler, and use of such an assembly or gas cooler and method for intercooling in multistage cooling systems.

55

De uitvinding heeft volgens een eerste aspect van de aanvrage betrekking op een samenstel voor het het koelen van een gas met een verdampend eerste, bij voorkeur met het te koelen gas in contact te brengen, koudemiddel, bij voorkeur een film-verdampend eerste koudemiddel, omvattende: 10 - een gaskoeler van het spleettype met een veelheid plaatachtige wandelementen, die onder vrijlating van daartussen begrensde, bij tegenoverliggende einden met telkens een andere aangrenzende spleet tot een keten van spleten verbonden onderling evenwijdig zijn opgesteld en; een koudemiddelkoeler voor het koelen, in het bijzonder onderkoelen, van een 15 tweede koudemiddel.According to a first aspect of the application, the invention relates to an assembly for cooling a gas with an evaporating first, preferably contacting the gas to be cooled, refrigerant, preferably a film-evaporating first refrigerant, comprising - a gas-type cooler of the slit type with a plurality of plate-like wall elements, which are arranged parallel to each other, with opposing ends bounded therebetween, at opposite ends, each with a different adjacent slit, and; a refrigerant cooler for cooling, in particular supercooling, a second refrigerant.

Een dergelijk samenstel is bekend. Verwijzend naar figuren 1 t/m 3, levert aanvraagster, Grasso Products B.V., dergelijke samenstellen bijvoorbeeld al vele jaren onder de aanduiding 'tussenkoelsysteem B' ('interstage cooling system B'), zie fig. 2. Dit bekende tussenkoelsysteem B is in feite een combinatie van een persgaskoeler (19), 20 zoals door aanvraagster al jaren in de handel gebracht onder de aanduiding 'tussenkoelsysteem A', en een separate koudemiddelkoeler (18), in het bijzonder een vloeistof-onderkoeler. Het door aanvraagster al jaren op de markt gebrachte tussenkoelsysteem A is een gaskoeler (19) van het spleettype en bestaat in wezen uit een veelheid pijpen, die met onderlinge tussenruimten in elkaar zijn gestoken en 25 verticaal zijn opgesteld. De tussenruimtes tussen aangrenzende in elkaar gestoken pijpen vormen daarbij cilindrische spleten, die bij de kopse einden telkens zijn verbonden met een andere aangrenzende spleet om een aaneengesloten zig-zagketen van cilindrische spleten te vormen. Aan het begin van de keten van spleten, in het algemeen de buitenste spleet, wordt van de zgn. lagedrukzijde (1, fig.1) - verder 'LD-30 zijde' genoemd - afkomstig heet persgas waarin van de zogenaamde hogedrukzijde (2) -verder 'HD-zijde' genoemd - afgetakt vloeibaar koudemiddel is ingespoten via een inlaat in de keten van spleten (19) geleid. Het hete persgas en ingespoten, verdampend, koudemiddel worden door de keten van spleten geleid terwijl het koudemiddel 1013212 2 verdampt onder afkoeling van het hete gas om vervolgens aan het eind van de keten via de uitlaat van de gaskoeler 19 naar de HD-zijde (2) te worden doorgevoerd. De inspuiting van de van de HD-zijde (2) afgetaJkt koudemiddel in het van LD-zijde (1) afkomstige hete gas wordt geregeld door een thermostatische expansieklep 11, welke 5 aangestuurd (13) wordt door een aan/in/bij de uitlaat van de gaskoeler 19 geplaatste temperatuurs- en/of druksensor 12. De separaat opgestelde onderkoeler (18) is in feite niets anders dan een conventionele warmtewisselaar waarin twee onderling gescheiden, in warmte uitwisselend verband opgestelde kanalenstelsel zijn ondergebracht. Door het eerste kanalenstelsel wordt van de HD-zijde 2 afkomstig en afgetakt geëxpandeerd 10 koudemiddel geleid en door het tweede kanalenstelsel wordt de na de aftakking van koudemiddel resterende hoofdstroom van koudemiddel geleid, waarbij dan door verdere expansie van de afgetakte stroom koudemiddel de’hoofdstroom koudemiddel verder onderkoeld wordt. De van de HD-zijde (2) afgetakte stroom koudemiddel wordt dan na verlaten van de warmtewisselaar (18) gebruikt voor inspuiting in de van de LD-15 zijde (1) afkomstige stroom (9) heet gas om vervolgens met het hete gas door de zojuist beschreven gaskoeler 19 van het spleettype met in elkaar gestoken pijpen te worden gevoerd. Dergelijke tussenkoelsamenstellen met een gaskoeler van het spleettype en een separate vloeistofonderkoeler zijn algemener, dan alleen afkomstig van aanvraagster, bekend en worden ook door andere leveranciers geleverd.Such an assembly is known. Referring to Figures 1 to 3, the applicant, Grasso Products BV, has supplied such assemblies, for example, for many years under the designation 'interstage cooling system B' ('interstage cooling system B'), see Fig. 2. This known intercooling system B is in fact a combination of a pressurized gas cooler (19), as marketed by the applicant for years under the designation "intermediate cooling system A", and a separate refrigerant cooler (18), in particular a liquid subcooler. The intercooling system A, which has been marketed by the applicant for years, is a gas-type cooler (19) of the slit type and consists essentially of a plurality of pipes which are mutually interconnected and arranged vertically. The interspaces between adjacent inserted pipes form cylindrical slits, which are each connected at the end ends to another adjacent slit to form a contiguous zigzag chain of cylindrical slits. At the beginning of the chain of slits, generally the outer slit, hot compressed gas from the so-called low-pressure side (1, fig. 1) - hereinafter referred to as 'LD-30 side' - is supplied from the so-called high-pressure side (2). - also called 'HD side' - branched liquid refrigerant is injected through an inlet into the chain of slits (19). The hot pressurized gas and injected evaporative refrigerant are passed through the chain of slits while the refrigerant 1013212 2 evaporates while the hot gas is cooling and then at the end of the chain through the outlet of the gas cooler 19 to the HD side (2 ) to be implemented. The injection of the refrigerant drawn from the HD side (2) into the hot gas from the LD side (1) is controlled by a thermostatic expansion valve 11, which is controlled (13) by an on / in / at the outlet temperature and / or pressure sensor 12 disposed of the gas cooler 19. The separately arranged subcooler (18) is in fact nothing more than a conventional heat exchanger in which two mutually separated, heat exchanger-arranged duct system are accommodated. The first channel system is supplied with expanded refrigerant from the HD side 2 and branched off, and the second channel system is fed with the main refrigerant flow remaining after the refrigerant branch, the refrigerant main flow then being further expanded by the branched refrigerant flow is further hypothermic. The refrigerant flow branched from the HD side (2) is then used after injection from the heat exchanger (18) for injection into the flow (9) of hot gas from the LD-15 side (1) and then passed through with the hot gas the slit-type gas cooler 19 just described to be fed with pipes inserted into one another. Such intercooler assemblies with a slit-type gas cooler and a separate liquid subcooler are more widely known than those originating from the applicant, and are also supplied by other suppliers.

20 Een separate koudemiddelkoeler of vloeistofonderkoeler heeft als nadeel dat deze afzonderlijk gemonteerd moet worden en/of los meegeleverd moet worden, dat deze relatief veel ruimte inneemt, dat de veelal gesoldeerde aansluitingen en verbindingen van dergelijke platenwarmtewisselaars relatief zwak en niet goed bestand tegen trillingen zijn. Wellicht het belangrijkste nadeel van een separate koudemiddelkoeler 25 doet zich specifiek voor bij koudemiddelen met een hogeverdampingswarmte in combinatie met een laag soortelijk gewicht/lage soortelijke massa, waarbij na expansie een hoog volumeaandeel aan gas ontstaat en dus een zeer kleine volumeaandeel vloeistof. Een dergelijk koudemiddel is bijvoorbeeld ammoniak. Bij een dergelijk koudemiddel is het verdelen van het restant nog te verdampen vloeibaar 30 koudemiddel/vloeistof over een warmtewisselaar met meerderer parallelle kanalen/ pijpen technisch niet haalbaar.The drawback of a separate refrigerant cooler or liquid subcooler is that it has to be mounted separately and / or has to be supplied separately, that it takes up a relatively large amount of space, that the often soldered connections and connections of such plate heat exchangers are relatively weak and not very resistant to vibrations. Perhaps the most important drawback of a separate refrigerant cooler 25 occurs specifically with refrigerants with a high evaporation heat in combination with a low specific weight / low specific mass, whereby after expansion a high volume proportion of gas is created and thus a very small volume proportion of liquid. Such a refrigerant is, for example, ammonia. With such a refrigerant, it is technically not feasible to distribute the remainder of liquid refrigerant / liquid to be evaporated over a heat exchanger with several parallel channels / pipes.

1013212 31013212 3

De onderhavige uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een verbeterd samenstel van de aan het begin genoemde soort, welk verbeterd samenstel voomoemde problemen, althans een deel daarvan, overkomt.The present invention aims to provide an improved assembly of the type mentioned at the outset, which improved assembly overcomes the aforementioned problems, at least in part thereof.

Voomoemd doel wordt volgens de uitvinding verrassenderwijs bereikt doordat de 5 koudemiddelkoeler een in tenminste één van de veelheid wandelementen gevormd kanaal of kanalenstelsel omvat dat van de keten van spleten gescheiden is. Oftewel het blijkt verrassenderwijs mogelijk te zijn de koudemiddelkoeler of koudemiddelonderkoeler in de gaskoeler te integreren door in ten minste één van de de spleten begrenzende wanden een kanaal of kanalenstelsel te vormen waardoorheen het 10 te (onderkoelen koudemiddel ten behoeve van het daaraan onttrekken van warmte wordt geleid. Dat dit mogelijk is, is verrassend, daar bij gaskoelers van het spleettype het te koelen hete gas met temperaturen van gewoonlijk 'hoger dan 80°C en in het algemeen minder dan 170°C het inwendige van de gaskoeler, in het bijzonder de de spleten begrenzende wanden daarvan, neigt te verwannen, hetgeen dan impliceert dat 15 het door tenminste één van die wanden geleide verder te koelen koudemiddel nu juist verwarmd wordt door warmteopname in plaats van dat dit, zoals de bedoeling is, wordt gekoeld door het daaraan onttrekken van warmte. Aanvraagster is tot het inzicht gekomen dat integratie van een gaskoeler en koudemiddelonderkoeler tot een geheel toch mogelijk is.The aforementioned object is surprisingly achieved according to the invention in that the refrigerant cooler comprises a channel or channel system formed in at least one of the plurality of wall elements and which is separated from the chain of gaps. In other words, it has surprisingly turned out to be possible to integrate the refrigerant cooler or refrigerant subcooler into the gas cooler by forming a channel or channel system in at least one of the walls delimiting the gaps, through which the refrigerant to be subcooled is conducted for the purpose of extracting heat therefrom. It is surprising that in the case of slit-type gas coolers the hot gas to be cooled has temperatures of usually higher than 80 ° C and generally less than 170 ° C the interior of the gas cooler, in particular the slit-bounding walls thereof tends to become warped, which then implies that the refrigerant to be further cooled through at least one of those walls is now precisely heated by heat absorption instead of, as intended, being cooled by withdrawing it The applicant has realized that the integration of a gas cooler and refrigerant subcooler into a whole is still possible.

20 Volgens een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding is dit mogelijk doordat het samenstel isolatiemiddelen omvat, die het ten minste ene van het kanaal of kanalenstelsel voorziene wandelement, althans tijdens bedrijf, geheel of gedeeltelijk van de te koelen gasstroom isoleren. Dergelijke isolatiemiddelen kunnen volgens de uitvinding gerealiseerd worden door het samenstel, in het bijzonder de stroom eerste 25 koudemiddel, tijdens bedrijf zodanig aan te sturen dat het eerste koudemiddel langs tenminste een gedeelte van het uitwendige van het het kanaal of kanalenstelsel bevattende wandelement een film van vloeibaar, verdampend eerste koudemiddel vormt. Een dergelijke aansturing is voor een gemiddeld vakman betrekkelijk eenvoudig op uiteenlopende wijzen te realiseren. Van belang zijnde factoren zullen hierbij onder 30 meer zijn: de snelheid waarmee het te koelen gas langs het wandelement stroomt, de temperatuur van het te koelengas; de fysische eigenschappen van het gas; de hoeveelheid eerste koudemiddel; de temperatuur van het eerste koudemiddel; de fysische eigenschappen van het eerste koudemiddel; de fysische eigenschappen van het 1013212 4 wandelement etc. Een filmdikte van minder dan 200 micrometer, over het algemeen zelfs minder dan 100 micrometer, is aanvraagster gebleken in geval van ammoniak al een voldoende isolerende werking te verschaffen. In plaats daarvan kunnen de isolatiemiddelen ook permanent aanwezige middelen omvatten, zoals volgens een van 5 de voorkeursuitvoeringsvormen een schot, dat de spleet verlopend langs het het kanaal resp. kanalenstelsel bevattende wandelement verdeelt in een eerste, aan het wandelement grenzende compartiment, en een tweede aan de van het wandelement afgekeerde zijde van het schot grenzende compartiment, waarbij het te koelen gas dan door het tweede compartiment wordt geleid en het eerste compartiment tengevolge van 10 de tussenruimte tussen het schot en het wandelement een isolerende werking heeft.According to an advantageous embodiment of the invention, this is possible in that the assembly comprises insulating means, which isolate the at least one wall element provided with the channel or channel system, at least during operation, in whole or in part from the gas flow to be cooled. According to the invention, such insulating means can be realized by controlling the assembly, in particular the flow of first refrigerant, during operation such that the first refrigerant is provided with a film of liquid along at least a part of the exterior of the wall element containing the channel or channel system. , evaporating first refrigerant. Such an actuation is relatively easy for an average skilled person to realize in various ways. Important factors here will include: the speed at which the gas to be cooled flows along the wall element, the temperature of the gas to be cooled; the physical properties of the gas; the amount of first refrigerant; the temperature of the first refrigerant; the physical properties of the first refrigerant; the physical properties of the 1013212 4 wall element etc. A film thickness of less than 200 micrometers, generally even less than 100 micrometers, has been found to provide the applicant with an adequate insulating effect in the case of ammonia. Instead, the insulating means may also comprise means permanently present, such as according to one of the preferred embodiments a bulkhead extending the gap along the channel or the channel. duct-containing wall element divides into a first compartment adjacent to the wall element, and a second compartment adjacent to the side of the partition remote from the wall element, wherein the gas to be cooled is then passed through the second compartment and the first compartment as a result of the the space between the bulkhead and the wall element has an insulating effect.

Volgens een verdere voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de veelheid plaatachtige wandelementen een veelheid pijpen, die met onderlinge, de spleten vormende, cilindrische tussenruimten in elkaar zijn gestoken, en waarbij die tegenoverliggende einden de kopse einden van de cilindrische spleten zijn.According to a further advantageous embodiment of the invention, the plurality of plate-like wall elements comprise a plurality of pipes which are interlocked with mutual cylindrical gaps, the opposite ends being the end ends of the cylindrical gaps.

15 Ingeval de veelheid plaatachtige wandelementen een veelheid pijpen omvat, is het volgens de uitvinding van bijzonder voordeel wanneer het kanaal een schroeflijnvormig door de wand van die tenminste ene pijp verlopend kanaal is respectievelijk wanneer het kanalenstelsel een stelsel van schroeflijnvormig door de wand van die tenminste ene pijp verlopende kanalen is. Aldus is te bereiken dat de 20 warmteoverdachtscoëfïïciënt het te koelen tweede koudemiddel naar de film eerste koudemiddel in wezen gelijkwaardig, althans in dezelfde orde van grootte, wordt als de warmteoverdracht van het te koelen gas naar de film eerste koudemiddel.According to the invention, if the plurality of plate-like wall elements comprise a plurality of pipes, it is of particular advantage if the channel is a channel running helically through the wall of said at least one pipe, or if the channel system is a system of helically passing through the wall of said at least one pipe running channels. It is thus achievable that the heat transfer coefficient becomes the second refrigerant to be cooled to the film first refrigerant substantially equivalent, at least in the same order of magnitude, as the heat transfer from the gas to be cooled to the film first refrigerant.

Teneinde zogenaamde zweetvorming aan de buitenzijde van de gaskoeler van het spleettype met in elkaar gestoken pijpen te verhinderen, is het volgens de uitvinding 25 van voordeel wanneer de veelheid in elkaar gestoken pijpen een buitenste pijp en een veelheid binnenste pijpen omvat, en wanneer het kanaal respectievelijk kanalenstelsel van de koudemiddelkoeler is gevormd in tenminst één van de veelheid binnenste pijpen. Volgens een verdere voordelige uitvoeringsvorm is hierbij het kanaal resp. kanalenstelsel van de koudemiddelkoeler gevormd in één of meer van de buitenste 30 pijpen van de veelheid binnenste pijpen, bij voorkeur in de buitenste pijp van de veelheid binnenste pijpen. Dit is onder meer constructie-technisch van voordeel, daar de pijpen voor het aansluiten van de toevoer voor te koelen tweede koudemiddel en afVoer voor gekoeld tweede koudemiddel dan relatief het gemakkelijkst bereikbaar zijn.In order to prevent so-called sweat formation on the outside of the slit-type gas cooler with interlocked pipes, it is advantageous according to the invention when the plurality of interconnected pipes comprise an outer pipe and a plurality of inner pipes, and when the channel respectively refrigerant coolant duct system is formed in at least one of the plurality of inner pipes. According to a further advantageous embodiment, the channel resp. refrigerant coolant duct system formed in one or more of the outer pipes of the plurality of inner pipes, preferably in the outer pipe of the plurality of inner pipes. This is advantageous from a construction engineering point of view, since the pipes for connecting the supply for second refrigerant to be cooled and discharge for cooled second refrigerant are then relatively most easily accessible.

1013212 51013212 5

Ditzelfde geldt ook voor de aansluitingen van de toevoeren voor eerste koudemiddel en te koelen gas, waarbij dan nog opgemerkt kan worden dat het ten behoeve van het koelen van het tweede koudemiddel van voordeel is dit met zo koud mogelijk eerste koudemiddel in warmteuitwisseling te brengen en dat de afvoer van gekoeld gas 5 vermengd met eerste koudemiddel gezamenlijk via één uitlaat kan plaatsvinden, die in het bijzonder vanwege de centrale enkele gemeenschappelijke uitlaat eenvoudig is te realiseren door de binnenste pijp ten opzichte van de daaromheen gelegen pijpen te verlengen.The same also applies to the connections of the supplies for the first refrigerant and the gas to be cooled, in which case it may be noted that it is advantageous for the cooling of the second refrigerant to heat it with the coldest possible refrigerant and that the discharge of cooled gas 5 mixed with the first refrigerant can take place jointly via one outlet, which, in particular because of the central single common outlet, can be realized simply by extending the inner pipe relative to the pipes situated around it.

Volgens een, gedeeltelijk hiervoor al aangekondigde, bijzonder de voorkeur 10 hebbende uitvoeringsvorm van de uitvinding, omvatten de isolatiemiddelen een schot, dat is gevormd aan de ene zijde en/of andere zijde van het tenminste ene wandelement waarin het kanaal respectievelijk kanalenstelsel van de koucïemiddelkoeler is gevormd, verdeelt dat schot die spleet in een eerste compartiment aan de naar dat tenminste ene wanddeel toegekeerde zijde van het schot en een tweede compartiment aan de van dat 15 tenminste ene wanddeel afgekeerde zijde van het schot, is het eerste compartiment, in doorstromingsrichting beschouwd, stroomopwaarts met de koudemiddel-inlaat voor het in de gaskoeler inlaten van het eerste koudemiddel verbonden, is het tweede compartiment, in doorstromingsrichting beschouwd, stroomopwaarts met de gasinlaat voor te koelen gas verbonden, en staan bij voorkeur het eerste en tweede compartiment 20 in doorstromingsrichting daarvan beschouwd, stroomafwaarts onderling met elkaar in verbinding om het koudemiddel met het gas in contact te laten komen. Het schot creëert hierbij een loze, met gas en/of vloeistof van het tweede koudemiddel vulbare tussenruimte tussen het te koelen hete gas en het het kanaal respectievelijk kanalenstelsel voor tweede koudemiddel bevattende wandelement. Afhankelijk van de 25 snelheid waarmee het te koelen gas wordt afgekoeld, de lengte van de spleet en andere factoren kan het schot volgens de uitvinding zich door een gedeelte van een spleet of een gehele spleet of zelfs geheel of gedeeltelijk aan weerszijden van het met tweede koudemiddel doorstroomde wandelement uitstrekken. Dit daar zodra het te koelen gas tot een bepaalde temperatuur is afgekoeld, de warmte van het al dan niet nog verder te 30 koelen gas onvoldoende zal zijn om het door het betreffende wandelement gevoerde tweede koudemiddel te kunnen opwarmen, althans te kunnen opwarmen tot boven de inlaattemperatuur daarvan.According to a particularly preferred embodiment of the invention, which has already been partially announced above, the insulating means comprise a partition formed on one side and / or other side of the at least one wall element in which the channel or channel system of the refrigerant cooler is, respectively. formed, that partition divides that gap into a first compartment on the side of the partition facing that at least one wall part and a second compartment on the side of the partition facing away from that at least one wall part, the first compartment, viewed in flow direction, connected upstream to the refrigerant inlet for introducing the first refrigerant into the gas cooler, the second compartment, viewed in flow direction, is connected upstream to the gas inlet for gas to be cooled, and preferably the first and second compartments 20 are in flow direction thereof considered downstream with each other spike to allow the refrigerant to come into contact with the gas. The partition hereby creates an empty space between the hot gas to be cooled and the wall element containing the channel or channel system for the second refrigerant, which can be filled with gas and / or liquid of the second refrigerant. Depending on the speed with which the gas to be cooled is cooled, the length of the gap and other factors, the bulkhead according to the invention can pass through a part of a gap or an entire gap or even wholly or partly on either side of the second refrigerant. extend the flow-through wall element. This, because as soon as the gas to be cooled has cooled to a certain temperature, the heat of the gas to be cooled or not to be cooled further will be insufficient to be able to heat up, or at least heat up, the second refrigerant fed through the relevant wall element. inlet temperature thereof.

1013212 61013212 6

Het schot heeft dus als taak het direct contact tussen het te koelen, in het bijzonder hete gas, en het wandelement waardoorheen het te koelen tweede koudemiddel wordt gevord, te verhinderen en aldus het hete gas van het te koelen tweede koudemiddel te isoleren.The purpose of the baffle is thus to prevent direct contact between the cooling, in particular hot gas, and the wall element through which the second refrigerant to be cooled is passed, and thus isolating the hot gas from the second refrigerant to be cooled.

5 Een tweede effect van het schot - dat als zodanig ook geheel los van het al dan niet met tweede koudemiddel doorstromen van het betreffende wandelement kan worden gezien - is, dat de onderverdeling van de aan het buitenste wandelement grenzende eerste spleet van de keten van spleten in een eerste compartiment waardoorheen het eerste (of eventueel enige) koudemiddel wordt gevoerd en een 10 tweede (aan het buitenste wandelement) grenzend compartiment waardoorheen te koelen gas wordt gevoerd, zweetvorming aan de buitenzijde van het buitenste wandelement verhindert, of althans tegengaat, doordat dit buitenste wandelement door het warme/hete gas verwamd zal worden en van het voor het koelen van het gas gebruikte eerste of enige koudemiddel geïsoleerd is door de tussenruimte tengevolge 15 van het tweede compartiment. Voor wat betreft een veelheid wandelementen in de vorm van in elkaar gestoken pijpen, is dit het onderwerp van de conclusies 10 en 11 van de onderhavige aanvrage dat een zelfstandig tweede aspect van de aanvrage vormt. Zoals uit de beschrijving van de hiervoor geschetste anti-zweetwerking echter duidelijk moge zijn, is het onderwerp van conclusies 10 en 11 in ruimere zin toepasbaar op 20 gaskoelers van het spleettype in ruimere zin, dus ook bijvoorbeeld gaskoelers van hét spleettype opgebouwd uit een veelheid evenwijdige platte platen.5 A second effect of the partition - which as such can also be seen completely separately from the relevant wall element flowing with or without second refrigerant - is that the subdivision of the first gap of the chain of slits adjacent to the outer wall element in a first compartment through which the first (or optionally any) refrigerant is passed and a second compartment (adjacent to the outer wall element) through which gas to be cooled is passed, prevents or at least prevents sweating on the outside of the outer wall element, because this outer wall element will be heated by the hot / hot gas and insulated from the first or some refrigerant used for cooling the gas through the gap resulting from the second compartment. As for a plurality of wall elements in the form of butted pipes, this is the subject of claims 10 and 11 of the present application which is an independent second aspect of the application. However, as may be clear from the description of the anti-sweating effect sketched above, the subject of claims 10 and 11 is applicable in a broader sense to 20 gas coolers of the slit type in a broader sense, so also for instance gas coolers of the slit type composed of a plurality of parallel flat plates.

Opdat het door het eerste compartiment gevoerde eerste koudemiddel via het schot warmte met het door het tweede compartiment gevoerde, te koelen gas kan uitwisselen, is het volgens de uitvinding van voordeel wanneer het schot is uitgevoerd 25 in een warmte-geleidend materiaal, zoals een metalen plaat.In order that the first refrigerant passed through the first compartment can exchange heat with the gas to be cooled through the second compartment through the partition, it is advantageous according to the invention if the partition is made of a heat-conducting material, such as a metal plate.

Zowel volgens het eerste aspect als het tweede aspect van de onderhavige aanvrage is het van voordeel wanneer de spleten van de keten van spleten, beschouwd dwars op de spleetrichting en doorstromingsrichting, onderling een telkens in wezen gelijk doorlaatoppervlak hebben. Onder in wezen gelijk doorlaatoppervlak wordt niet 30 bedoeld dat de doorlaatoppervlakken per se identiek van grootte moeten zijn, veeleer dat hierop enige marge, bij voorbeeld een bandbreedte van 10 a 20% in variatie van de doorlaatoppervlakken, mogelijk is.According to both the first aspect and the second aspect of the present application, it is advantageous if the slits of the chain of slits, viewed transversely of the slit direction and flow direction, mutually have an essentially equal transmission surface. By substantially equal transmitting surface it is not meant that the transmitting surfaces per se must be identical in size, rather that there is some margin on this, for instance a bandwidth of 10 to 20% in variation of the transmitting surfaces.

1013212 71013212 7

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van een samenstel volgens de uitvinding voor het koelen van ammoniakgas, waarbij het eerste koudemiddel ammoniak is en bij voorkeur ook het tweede koudemiddel ammoniak is. Echter ook andere koudemiddelen, zoals freon, zijn bij het samenstel volgens de 5 uitvinding toepasbaar.The present invention further relates to the use of an assembly according to the invention for cooling ammonia gas, the first refrigerant being ammonia and preferably also the second refrigerant being ammonia. However, other refrigerants, such as freon, can also be used in the assembly according to the invention.

De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van een gaskoeler volgens de uitvinding voor het koelen van een ammoniakgas, waarbij het koudemiddel ammoniak is. Echter ook andere koudemiddelen, zoals freon, zijn bij de gaskoeler volgens de uitvinding toepasbaar.The invention also relates to the use of a gas cooler according to the invention for cooling an ammonia gas, the refrigerant being ammonia. However, other refrigerants, such as freon, can also be used in the gas cooler according to the invention.

10 De uitvinding heeft verder tevens betrekking op het gebruik van een samenstel volgens de uitvinding in een meertrapskoelinstallatie voor het door inspuiting van van de hogedrukzijde afkomstig en afgetakt koudemiddel in'van van de lagedrukzijde afkomstig gas koelen van dat gas en het middels het van de hogedrukzijde afgetakte koudemiddel onderkoelen van de hoofdstroom van van de hogedrukzijde afkomstig 15 koudemiddel.The invention furthermore also relates to the use of an assembly according to the invention in a multistage cooling installation for cooling said gas by injecting refrigerant from the high-pressure side into gas from the low-pressure side and by means of the high-pressure side branched refrigerant subcooling of the main flow of refrigerant from the high-pressure side.

De uitvinding heeft verder eveneens betrekking op het gebruik van een gaskoeler volgens de uitvinding in een meertrapskoelinstallatie voor het koelen van van de lagedrukzijde afkomstig gas door het daarin inspuiten van van de hogedrukzijde afkomstig koudemiddel.The invention also further relates to the use of a gas cooler according to the invention in a multi-stage cooling installation for cooling gas from the low-pressure side by injecting refrigerant from the high-pressure side into it.

20 De uitvinding heeft volgens het eerste aspect van de aanvrage verder oolc betrekking op een werkwijze voor het in een meertrapskoelinrichting tussenkoelen van van een lagedrukzijde afkomstig gas en voor het koelen, bij voorkeur onderkoelen, van van een hogedrukzijde afkomstig vloeibaar, althans gedeeltelijk vloeibaar, koelmedium, waarbij het van de hogedrukzijde afkomstige koelmedium wordt verdeeld 25 in een aftakstroom en een hoofdstroom, waarbij de hoofdstroom door een in een wandelement gevormd kanaal of kanalenstelsel wordt geleid, waarbij het te gebruiken gas langs het wandelement wordt geleid, waarbij de aftakstroom aan een expansiestap wordt onderworpen en vervolgens zodanig met het wandelement in contact wordt gebracht dat het langs ten minste een gedeelte van het uitwendige van het wandelement 30 en het wandelement van het te koelen gas isolerende vloeibare film vormt.According to the first aspect of the application, the invention further relates to a method for intercooling gas from a low-pressure side in a multistage cooling device and for cooling, preferably subcooling, liquid, at least partly liquid, cooling medium originating from a high-pressure side wherein the cooling medium from the high pressure side is divided into a branch flow and a main flow, the main flow being passed through a duct or channel system formed in a wall element, the gas to be used being passed along the wall element, the branch flow at an expansion step is then subjected to contact with the wall element such that it forms insulating liquid film along at least a portion of the exterior of the wall element 30 and the wall element of the gas to be cooled.

In de bijgevoegde tekeningen tonen fig. 1-3 voorbeelden van twee tweetrapskoelinrichtingen als bekend uit de stand der techniek. De combinatie van fig. 1 met fig.2 is in het bijzonder in de beschrijvingsinleiding al besproken. De fig. 1 t/m 3 1013212 8 zullen in het navolgende kort nader worden toegelicht, voornamelijk door het benoemen van de onderdelen.In the accompanying drawings, Figures 1-3 show examples of two two-stage cooling devices as known from the prior art. The combination of Fig. 1 with Fig. 2 has already been discussed in particular in the description introduction. Figures 1 to 3 1013212 8 will be explained in more detail below, mainly by naming the parts.

Fig. 1 toont een schematische opzet van een tweetrapskoelinstallatie in algemene zin. De stromingsrichting van de diverse leidingen is telkens met een pijlteken nader 5 aangeduid. De tweetrapskoelinrichting bestaat uit een zgn. lagedrukzijde 1, verder 'LD-zijde' genaamd, een hogedrukzijde 2, verder 'HD-zijde' genaamd, en daartussen een tussenkoeleenheid 3. In de LD-zijde bevindt zich de verdamper 4 waarmee warmte aan de eindgebruiker onttrokken wordt, ofwel koude aan de eindgebruiker wordt afgegeven, een voor de verdamper geschakelde regelklep 5 van het smoortype, ook wel 10 'smoorregelklep' genaamd, en een achter de verdamper 4 geschakelde compressor 6. De HD-zijde 2 bestaat uit een condensor 7 welke de in hoofdzaak door de verdamper 4 opgenomen warmte aan de omgeving afgeeft en een daarvoor geschakelde compressor 8. Tussen de LD-zijde 1 en HD-zijde 2 vindt een tussenkoeling plaats van het uit LD-zijde, uit leidingdeel 9, afkomstige hete, gasvormig, koudemiddel door het hierin van 15 van de hogedrukzijde afkomstig (uit leidingdeel 10) in wezen vloeibaar, koudemiddel afgetakt, door een expansieklep 11, bij voorkeur een thermostatische expansieklep 11 (die wordt gestuurd door de via signaalleiding 13 bij de taster 12 gemeten drukken of temperatuur), geleid koudemiddel in te spuiten en het mengsel vervolgens in een gaskoeler 14 van het spleettype met in elkaar gestoken pijpen warmte te laten 20 uitwisselen (zie fig. 3). Door tussen expansieklep 11 en gaskoeler 19 een warmtewisselaar 18 op te nemen, kan na de aftakking van een deel van de koudemiddelstroom de overblijvende hoofdstroom van koudemiddel in een warmtewisselaar 12 worden onderkoeld, dat wil zeggen, tot beneden de verzadigingstemperatuur gekoeld worden door dit in warmteuitwisselend contact met 25 de geëxpandeerde, afgetakte stroom koudemiddel, te brengen (zie fig. 2).Fig. 1 shows a schematic layout of a two-stage cooling installation in a general sense. The flow direction of the various pipes is each indicated with an arrow sign. The two-stage cooling device consists of a so-called low-pressure side 1, hereinafter referred to as the 'LD side', a high-pressure side 2, hereinafter referred to as 'the HD side', and an intermediate cooling unit 3 in between. The evaporator 4 contains heat to the the end-user is withdrawn, or cold is delivered to the end-user, a throttle-type control valve 5, also referred to as 10 'throttle control valve', connected to the evaporator, and a compressor 6 connected behind the evaporator 4. The HD side 2 consists of a condenser 7, which gives off the heat absorbed mainly by the evaporator 4 to the environment and a previously switched compressor 8. Between the LD side 1 and HD side 2, an intermediate cooling takes place of the hot air coming from the LD side, from line part 9 , gaseous, refrigerant by means of essentially liquid refrigerant branched from the high-pressure side (from pipe section 10) therein, through an expansion valve 11, preferably a thermostatic expansion valve 11 (which is controlled by injecting the pressurized refrigerant, measured via signal line 13 at the probe 12), and then allowing the mixture to exchange heat in a slit-type gas cooler 14 with pipes inserted into each other (see Fig. 3). By including a heat exchanger 18 between expansion valve 11 and gas cooler 19, after the branch of a part of the refrigerant flow, the remaining main flow of refrigerant in a heat exchanger 12 can be supercooled, i.e., cooled below the saturation temperature by this in heat exchanging contact with the expanded tapped refrigerant stream (see Fig. 2).

Aan de hand van de fig. 4 t/m 9 zal in het navolgende de onderhavige uitvinding nader worden toegelicht. Hierin toont:The present invention will be explained in more detail below with reference to Figures 4 to 9. Herein shows:

Fig. 4 een schematische weergave van het schema van een tweetrapskoelinrichting, zoals in wezen uit de stand der techniek bekend en daarom in 30 wezen identiek aan fig. 1;Fig. 4 is a schematic representation of the schematic of a two-stage cooling device, as is known essentially from the prior art and therefore essentially identical to FIG. 1;

Fig. 5 een schematische weergave van een tussenkoelinrichting volgens het eerste aspect van de aanvrage voor een meertrapskoelinrichting volgens de uitvinding; 1013212 9Fig. 5 is a schematic representation of an intermediate cooling device according to the first aspect of the application for a multi-stage cooling device according to the invention; 1013212 9

Fig. 6 een schematische weergave van een tussenkoelinrichting volgens het tweede aspect van de aanvrage voor een meertrapskoelinrichting volgens de uitvinding;Fig. 6 is a schematic representation of an intermediate cooling device according to the second aspect of the application for a multi-stage cooling device according to the invention;

Fig. 7. een schematische weergave in langsdoorsnede van een samenstel volgens de uitvinding, zoals dit zowel bij de uitvoering volgens fig. 5 als de uitvoering volgens 5 fig. 6 gebruikt kan worden;Fig. 7. a schematic longitudinal sectional view of an assembly according to the invention, such as can be used in the embodiment according to fig. 5 and the embodiment according to fig.

Fig. 8 het detail VIII-VIII uit figuur 7enFig. 8 the detail VIII-VIII from figure 7 and

Fig. 9 een schematische weergave van een variant van een samenstel volgens de uitvinding.Fig. 9 is a schematic representation of a variant of an assembly according to the invention.

In fig. 4 zijn voor overeenkomstige delen dezelfde verwijzingsnumers gebruikt 10 als in fig. 1. Uitzondering hierop is dat de tussenkoelinrichting in fig. 4 is aangeduid met 20. De vanuit de tussenkoelinrichting 20 de HD-zijde ingaande koudemiddelleiding is aangeduid met 15, de vanuit de tussenkoelinrichting 20 de LD-zijde ingaande koudemiddelleiding is aangeduid met 14, de vanuit de LD-zijde de tussenkoelinrichting 20 ingaande koudemiddelleiding is aangeduid met 9 en de vanuit 15 de HD-zijde de tussenkoelinrichting 20 ingaande leiding is aangeduid met 10.In Fig. 4, for corresponding parts, the same reference numerals are used as in Fig. 1. The exception to this is that the intercooler in Fig. 4 is indicated by 20. The refrigerant pipe entering from the intercooler 20 on the HD side is indicated by 15, the the refrigerant line entering from the intermediate cooling device 20 is indicated by 14, the refrigerant pipe entering from the LD side to the intermediate cooling device 20 is indicated by 9 and the pipe entering the intermediate cooling device 20 from the HD side is indicated by 10.

De tussenkoelinrichting 20 kan overeenkomstig de uitvinding zijn geconfigureerd met koudemiddelkoeler of vloeistofonderkoeler (zie fig. 5) of zonder koudemiddelkoeler of vloeistofonderkoeler (zie fig. 6). Bij zowel de tussenkoelinrichting 20 volgens fig. 5 als de tussenkoelinrichting 20 volgens fig. 6 kan 20 gebruik worden gemaakt van het in fig. 7 gedetailleerder weergegeven samenstel 30 volgens de uitvinding, welk samenstel in wezen een geïntegreerde gaskoeler/koudemiddelkoeler of gaskoeler/vloeistofonderkoeler vormt Het wezenlijke verschil tussen de uitvormingsvorm volgens fig. 5 en fig. 6 is, dat bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 de leidingdelen 26 en 27 (fig. 5) als het ware zijn 25 kortgesloten zonder met het samenstel 30 te zijn verbonden. Het moge duidelijk zijn, dat bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 5 dan het in het wandelement 36 gevormde schroeflijnvormig kanaal 50 in wezen kan vervallen. Uit effectiviteitsoverwegingen zal het in de praktijk wellicht de voorkeur verdienen voor de uitvoeringsvorm van zowel fig. 5 als fig. 6 één uniform samenstel, bijvoorbeeld het samenstel 30 met een 30 wandelement 30 gevormd kanaal 50, te gebruiken en de inlaat 26 en uitlaat 27 naar dat kanaal 50 dan bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 onbenut te laten.The intercooler 20 may be configured in accordance with the invention with a refrigerant cooler or liquid subcooler (see Figure 5) or without a refrigerant cooler or liquid subcooler (see Figure 6). Both the intercooler 20 according to Fig. 5 and the intercooler 20 according to Fig. 6 may use the assembly 30 according to the invention shown in more detail in Fig. 7, which assembly essentially constitutes an integrated gas cooler / refrigerant cooler or gas cooler / liquid subcooler The essential difference between the embodiment of fig. 5 and fig. 6 is that in the embodiment according to fig. 6 the conduit parts 26 and 27 (fig. 5) are, as it were, short-circuited without being connected to the assembly 30. It will be clear that in the embodiment according to Fig. 5 the helical channel 50 formed in the wall element 36 can then essentially be dispensed with. For practical reasons, it may be preferable in practice for the embodiment of both Fig. 5 and Fig. 6 to use one uniform assembly, for example the assembly 30 with a channel 50 formed by wall element 30, and the inlet 26 and outlet 27 to leave that channel 50 unused in the embodiment according to Fig. 6.

Fig. 7 en 8 tonen een geïntegreerd gaskoeler/koudemiddelkoelersamenstel 30 volgens de uitvinding. Het samenstel 30 is opgebouwd uit vier in elkaar gestoken 10:1 32 1 2Fig. 7 and 8 show an integrated gas cooler / refrigerant cooler assembly 30 according to the invention. The assembly 30 is composed of four 10: 1 32 1 2 interlocked

1G1G

pijpen 44, 42, 36, 47, waarbij pijp 36, zoals later nog zal toegelicht worden, is opgebouwd uit de onderdelen 37 en 38. Indien het nog later te bespreken schot 33 ook als pijp wordt beschouwd, dan is dit een vijfde pijp. De buitenste pijp 46 vormt de buitenmantel, waarvan het uitwendig oppervlak 47 met de omgeving in contact staat.pipes 44, 42, 36, 47, wherein pipe 36, as will be explained later, is built up from parts 37 and 38. If the partition 33 to be discussed later is also regarded as pipe, then this is a fifth pipe. The outer pipe 46 forms the outer jacket, the outer surface 47 of which contacts the environment.

5 Binnen de buitenmantel 46 zijn opgenomen de binnenpijpen, achtereenvolgens pijp 36, pijp 42 en pijp 44. Tussen de buitenmantel en deze pijpen is telkens een tussenruimte vrij gelaten voor het vormen van achtereenvolgens cilindrische spleten 32/34,40 en 43. De pijpen 46, 36, 42 en 44 vormen plaatachtige wandelementen die de spleten 32/34, 40 en 43 begrenzen. De spleten 32/34, 40 en 43 zijn bij tegenoverliggende einden 39 10 resp. 41 telkens met hun aangrenzende spleet verbonden tot een keten van verbonden spleten. De spleet 32/34 is door een cilindrisch schot 33 onderverdeeld in een eerste compartiment 34 grenzend aan pijp 36 en een tweede compartiment 32 grenzend aan de buitenmantel 46. Via inlaat 9 en de cilindrische verdeelkamer 31 is het te koelen gas in spleet 32 te leiden. Dit te koelen gas zal dan door de spleet 32 naar het kopse eind 39 15 (in fïg. 7 naar links) stromen om bij het kopse eind 39 ofwel ruimte 39 als het ware 180° te worden omgekeerd en spleet 40 in te stromen, door spleet 40 naar het kopse eind 41 of ruimte 41 te stromen (in fïg. 7 naar rechts), in ruimte 41 als het ware 180° draaien om spleet 43 in te stromen en via spleet 43 naar het tegenover kopse eind 42 gelegen kopse eind 51 of ruimte 51 te stromen om aldaar in de ruimte 51 uit te stromen 20 om wederom 180° gedraaid te worden en via het inwendige 45 van pijp 44 naar uitlaat 15 te stromen en het samenstel 30 te verlaten.Inside the outer jacket 46 the inner pipes, successively pipe 36, pipe 42 and pipe 44 are accommodated. Between the outer jacket and these pipes a space is always left free to form successively cylindrical slits 32/34, 40 and 43. The pipes 46 , 36, 42 and 44 form plate-like wall elements that define the gaps 32/34, 40 and 43. Slits 32/34, 40 and 43 are at opposite ends 39 and 10, respectively. 41 each with their adjacent slit connected to a chain of connected slits. The gap 32/34 is divided by a cylindrical partition 33 into a first compartment 34 adjacent to pipe 36 and a second compartment 32 adjacent to the outer jacket 46. The gas to be cooled can be led into slot 32 via inlet 9 and the cylindrical distribution chamber 31. . This gas to be cooled will then flow through the slit 32 to the head end 39 (to the left in Fig. 7) to be turned 180 °, as it were, at the head end 39 or space 39 and flow into slit 40, by to flow slit 40 to the end end 41 or space 41 (in fig. 7 to the right), in space 41 turn as it were 180 ° to flow into slit 43 and via slit 43 to the end end 51 opposite the end end 42 or flow space 51 to flow out there into space 51 to be rotated 180 ° again and flow through interior 45 from pipe 44 to outlet 15 and exit assembly 30.

Via inlaat 22 laat zich eerste koudemiddel 22 aan het samenstel toevoeren voor het koelen van het via inlaat 9 in het samenstel te leiden gas. Het eerste koudemiddel 22 zal via inlaat 22 in de cilindrische verdeelkamer 52 komen om vanuit de cilindrische 25 verdeelkamer 52 het eerste compartiment 34 of spleet 34 in te stromen, door deze spleet 34 in de richting van ruimte 39 (volgens fïg. 7 naar links) te stromen om zich vervolgens in ruimte 39 met het te koelen gas, dat via inlaat 9 een spleet 32 naar ruimte 39 is geleid, te vermengen en tezamen met dit gas via achtereenvolgens spleet 40, ruimte 41, spleet 43, ruimte 51 het inwendige 45 van pijp 44 naar uitlaat 15 te stromen. 30 Vooralsnog het koudemiddelkoelergedeelte buiten beschouwing latend en mede verwijzend naar fïg. 6 zal de werking tijdens bedrijf als volgt zijn:First refrigerant 22 can be supplied to the assembly via inlet 22 for cooling the gas to be led into the assembly via inlet 9. The first refrigerant 22 will enter the cylindrical distribution chamber 52 through inlet 22 to flow from the cylindrical distribution chamber 52 into the first compartment 34 or slit 34, through this slit 34 in the direction of space 39 (according to Fig. 7 to the left). flow in order to subsequently mix in space 39 with the gas to be cooled, which has led a slit 32 to inlet 39 via inlet 9, and to mix it together with this gas successively via slit 40, space 41, slit 43, space 51 flow from pipe 44 to outlet 15. 30 Disregarding the refrigerant cooler section for the time being, and referring partly to fig. 6 the operation during operation will be as follows:

Via leiding 21 wordt de stroom eerste koudemiddel afgetakt van de via leiding 10 van de HD-zijde afkomstige koudemiddelstroom, welke over het 1013212 1ί algemeen vloeibaar zal zijn, maar eventueel ook een gasvormige component kan bevatten. Deze afgetakte eerste koudemiddelstroom wordt via leiding 21 toegevoerd aan een expansieinrichting 25 in de vorm van een thermostatische expansieklep die via signaalleiding 23 en sensor 24 wordt gestuurd op de 5 temperatuur en/of druk in de gasuitlaat 15 van de tussenkoelinrichting 20. De regeling van de thermostatische expansieklep 25 zal daarbij, zoals op zich ook uit de stand van de techniek bekend, in het algemeen zijn ingesteld om in leiding 15 een bepaalde gewenste temperatuur zo nauwkeurig mogelijk te handhaven. De uit expansieinrichting 25 afkomstige geëxpandeerde eerste koudemiddelstroom 10 wordt via leiding 22 (in fig. 7, inlaat 22 genaamd) aan het samenstel 30 toegevoerd. Aan het samenstel 30 wordt via leiding 9 (in fig. 7, inlaat 9 genaamd) te koelen gas toegevoerd. Het te koelen gas zal de buitenmantel 46 verwarmen, evenals ook het cilindrische schot 33. Het schot 33 zal vanuit het eerste compartiment 34 door door dit eerste compartiment 34 stromend eerste 15 koudemiddel gekoeld worden en aldus zal het eerste koudemiddel van het hete gas afkomstige warmte opnemen en het hete gas afkoelen. Teneinde de afkoeling van het hete gas hierbij zo snel en efficiënt mogelijk te doen verlopen, zal men er naar streven het schot 33 aan de naar het eerste compartiment 34 gekeerde zijde daarvan te bekleden met een film eerste koudemiddel, welke film bijvoorbeeld 20 kleiner dan 100 micrometer kan zijn, ingeval van ammoniak als eerste koudemiddel. Om een dergelijke film te kunnen realiseren, is in het bijzonder van belang dat de stroomsnelheid van het eerste koudemiddel in compartiment 34 voldoende hoog is, bijvoorbeeld ligt in het bereik van 10 a 30 m/s. Door spleet 32/34 (die volgens de stand van de techniek niet in compartimenten is 25 onderverdeeld) middels schot 33 in een eerste en tweede compartiment onder te verdelen, wordt voorkomen dat het eerste koudemiddel, waarmee het te koelen gas gekoeld wordt, direct contact kan maken met de buitenmantel 46 en aldus wordt zweetvorming of condensafzetting aan het uitwendige oppervlak 47 van de buitenmantel 46 verhinderd, althans verregaand tegengegaan. In ruimte 39 zullen 30 de eerste koudemiddelstroom en de stroom te koelen gas samenkomen, met elkaar vermengen en via spleet 40 en spleet 43 verder gevoerd worden, terwijl het mengsel ondertussen nog verder warmte uitwisselt om aldus het gas verder te 1013212 12 koelen. De ruimte 51 zal de eerste koudemiddelstroom bij goede afstelling van het systeem geheel gasvormig zijn geworden.The first refrigerant flow is branched off via line 21 from the refrigerant flow originating from line 10 from the HD side, which will generally be liquid, but may also contain a gaseous component. This branched first refrigerant flow is supplied via line 21 to an expansion device 25 in the form of a thermostatic expansion valve which is controlled via signal line 23 and sensor 24 at the temperature and / or pressure in the gas outlet 15 of the intercooler 20. The control of the thermostatic expansion valve 25 will generally, as also known per se from the prior art, generally be set to maintain a specific desired temperature in pipe 15 as accurately as possible. The expanded first refrigerant stream 10 from expander 25 is supplied to assembly 30 via line 22 (called inlet 22 in Figure 7). Gas to be cooled is supplied to the assembly 30 via line 9 (called inlet 9 in Fig. 7). The gas to be cooled will heat the outer jacket 46, as will the cylindrical baffle 33. The baffle 33 will be cooled from the first compartment 34 by first 15 refrigerant flowing through this first compartment 34 and thus the first refrigerant will emanate from the hot gas and cool the hot gas. In order to make the cooling of the hot gas as quick and efficient as possible, an attempt will be made to coat the partition 33 on the side thereof facing the first compartment 34 with a film of first refrigerant, which film is, for example, less than 100 micrometre, if ammonia is the first refrigerant. In order to be able to realize such a film, it is particularly important that the flow velocity of the first refrigerant in compartment 34 is sufficiently high, for example in the range of 10 to 30 m / s. By dividing gap 32/34 (which is not divided into compartments according to the prior art) by means of partition 33 in a first and second compartment, the first refrigerant, with which the gas to be cooled is cooled, is prevented from making direct contact with the outer jacket 46 and thus sweat or condensation on the outer surface 47 of the outer jacket 46 is prevented, or at least largely prevented. In space 39, the first refrigerant flow and the gas to be cooled flow will converge, mix together and continue to be fed via slit 40 and slit 43, while the mixture meanwhile exchanges even further heat, thus further cooling the gas. The space 51 will have turned the first refrigerant flow completely gaseous if the system is properly adjusted.

Verwijzend naar de figuren 4,5,7 en 8 kan de na aftakking van de eerste koudemiddelstroom overblijvende hoofdstroom van van de HD-zijde afkomstig 5 koudemiddel, ook wel de tweede koudemiddelstroom genaamd, via leiding 26 (fig. 5) resp. inlaat 26 (fïg.7) in het kanaal 50 worden geleid. Kanaal 50 is een schroeflijnvormig kanaal dat is gevormd in de wand van pijp 36 en mondt aan het andere eind uit in een uitlaat 27 via welke de gekoelde tweede koudemiddelstroom naar de expansieklep 5 van de LD-zijde wordt afgevoerd. Het schroeflijnvormig kanaal 50 10 kan zijn gevormd door in een eerste pijpdeel 37 een schroeflijnvormige sleuf te frezen en deze schroeflijnvormige sleuf vervolgens af te sluiten door over het eerste pijp deel 37 een nauw sluitende huls 38 te schuiven. De tweede koudemiddelstroom zal via pijpdeel 36 en huls 38 warmte afgeven aan de relatief koudere, door eerste compartiment 34 of spleet 34 stromende eerste koudemiddelstroom. De tweede 15 koudemiddelstroom wordt aldus gekoeld en zal in de praktijk zelfs onderkoeld worden. Het schot 33, dat spleet 32/34 onderverdeelt in een eerste compartiment 34 waardoorheen de eerste koudemiddelstroom gaat en verder een tweede compartiment 32 waardoorheen het te koelen gas gaat, verhindert dat het te koelen, hete gas direct met pijp 36 in contact kan komen en aldus de tweede koudemiddelstroom zou kunnen 20 verwarmen in plaats van dat deze door de eerste koudemiddelstroom gekoeld wordt. Bij geschikt gekozen parameters, zoals lengte van de spleet 32/34 en stroomsnelheden van het te koelen gas en van de eerste koudemiddelstroom, zal het te koelen gas in ruimte 39 voldoende gekoeld zijn om in spleet 40 wel in direct contact met de pijp 36 te kunnen staan zonder de door het schroeflijnvormige kanaal 50 verlopende tweede 25 koudemiddelstroom per saldo op te warmen. Wel zal het door spleet 40 stromende mediummengsel de stroom tweede koudemiddel gedeeltelijk kunnen opwarmen, echter deze opwarming zal geringer zijn dan de afkoeling via de andere zijde van de pijp 36. Verwijzend naar de schematische weergave in fig. 9 zij erop gewezen dat het volgens de uitvinding ook mogelijk is om de scheiding van het te koelen gasstroom en stroom 30 eerste koudemiddel verder door te voeren door het schot 62 via een bochtdeel 67 en een tweede schot 68 tot langs de andere zijde van de pijp 36, in fig. 9 aangeduid als wandelement 64 met inwendig kanaal 65 voor tweede koudemiddel voort te zetten.Referring to Figures 4,5,7 and 8, the main flow of refrigerant from the HD side, also referred to as the second refrigerant flow, after branching from the first refrigerant stream, can be supplied via line 26 (Fig. 5), respectively. inlet 26 (fig. 7) into channel 50. Channel 50 is a helical channel formed in the wall of pipe 36 and terminates at the other end in an outlet 27 through which the cooled second refrigerant stream is vented to the LD side expansion valve 5. The helical channel 50 can be formed by milling a helical slot in a first pipe section 37 and then closing this helical slot by sliding a tightly fitting sleeve 38 over the first pipe section 37. The second refrigerant stream will transfer heat via pipe section 36 and sleeve 38 to the relatively colder first refrigerant stream flowing through first compartment 34 or slit 34. The second refrigerant flow is thus cooled and will in practice even be supercooled. The baffle 33, which divides slit 32/34 into a first compartment 34 through which the first refrigerant stream passes and further a second compartment 32 through which the gas to be cooled, prevents the hot gas to be cooled from directly contacting pipe 36 and thus, the second refrigerant stream could heat instead of being cooled by the first refrigerant stream. With suitably selected parameters, such as length of the gap 32/34 and flow rates of the gas to be cooled and of the first refrigerant flow, the gas to be cooled in space 39 will be sufficiently cooled to be in direct contact with the pipe 36 in gap 40. without heating up the second refrigerant stream passing through the helical channel 50 on balance. Although the medium mixture flowing through slit 40 will be able to partially heat the flow of second refrigerant, this heating will be less than the cooling through the other side of the pipe 36. Referring to the schematic representation in Fig. 9, it should be noted that The invention is also possible to further effect the separation of the gas flow and flow of the first refrigerant to be cooled through the partition 62 via a bend part 67 and a second partition 68 up to the other side of the pipe 36, indicated in Fig. 9 as continue wall element 64 with internal channel 65 for second refrigerant.

1013212 131013212 13

Zoals in fig. 9 met stippellijnen 71 is weergegeven kan het schot eventueel zelfs nog verder worden doorgetrokken.As shown in dotted lines 71 in Fig. 9, the partition can optionally be extended even further.

Fig. 9 toont in wezen een schematische weergave van een gaskoeler van het spleettype opgebouwd uit een veelheid platte platen of wandelementen, t.w. buitenste 5 plaat 60, van een inwendig kanaal 65 voorziene plaat 64, plaat 70 en plaat 73. Tussen wandbuitenplaat 60 en plaat 64 is een spleet 61/63 gevormd, welke door schot 62 is onderverdeeld in een eerste compartiment 63 en een tweede compartiment 61. Tussen plaat 64 en plaat 70 is een spleet 66/69 gevormd die door een schot 68 gedeeltelijk in een eerste compartiment 66 en een tweede compartiment 69 is verdeeld. Tussen plaat 10 70 en 73 is een spleet 72 gevormd. Met pijl 76 is de toevoer van te koelen gas aangeduid, met pijl 77 is de toevoer van de eerste koudemiddelstroom aangeduid en met pijl 78 is de afvoer van gekoeld gas aangeduid. De op inwendig kanaal 65 uitmondende toevoer en afvoer voor de tweede koudemiddelstroom zijn niet weergegeven.Fig. 9 shows essentially a schematic representation of a slit-type gas cooler constructed from a plurality of flat plates or wall elements, i.e. outer plate 60, plate 64 provided with an internal channel 65, plate 70 and plate 73. Between wall outer plate 60 and plate 64 a gap 61/63 is formed, which is divided by partition 62 into a first compartment 63 and a second compartment 61 A gap 66/69 is formed between plate 64 and plate 70, which is partially divided by a partition 68 into a first compartment 66 and a second compartment 69. A gap 72 is formed between plate 10 70 and 73. Arrow 76 indicates the supply of gas to be cooled, arrow 77 indicates the supply of the first refrigerant stream and arrow 78 indicates the discharge of cooled gas. The inlet and outlet for the second refrigerant flow opening onto internal channel 65 are not shown.

15 In geval het eerste koudemiddel, het tweede koudemiddel en het te koelen gas ammoniak betreffen, zal men echter de voorkeur aan geven het in fig. 7 weergegegeven samenstel van in elkaar gestoken buizen horizontaal oftewel liggend op te stellen. Dit daar de lengte van het buizensamenstel betrekkelijk lang kan worden In het geval van ammoniak als te koelen gas eerste koudemiddel, en tweede koudemiddel kunnen 20 indicatief voor de spleten de volgende waarden genoemd worden: het doorlaatoppervlak van de spleten kan tot circa 10000 mm2 bedragen, waarbij als voorbeeld de volgende waarden genoemd kunnen worden, 650 mm2, 1200 mm2, 2200 mm2, 3000 mm2, 4700 mm2 en 8000 mm2. Men zal er hierbij naar streven bij een samenstel de doorlaatoppervlakken van de spleten onderling in wezen gelijk te houden. 25 - Voor de spleetdiktes kan men denken aan diktes uiteenlopend van 1 mm of kleiner tot aan 25 mm of eventueel zelfs meer, waarbij bijvoorbeeld voor de spleetdiktes de volgende waarden genoemd kunnen worden: 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 mm alsmede ook daartussen liggende waarden. Wanneer het samenstel volgens de uitvinding bestaat uit een veelheid in 30 elkaar gestoken pijpen en voor doorlaatoppervlak van de spleten van één samenstel een in wezen constante waarde wordt nagestreefd, dan zal radiaal van buiten naar binnen gaand de spleetdikte van spleet tot spleet toenemen.However, in case the first refrigerant, the second refrigerant and the gas to be cooled are ammonia, it will be preferable to arrange the assembly of assembled tubes shown in fig. 7 horizontally or horizontally. This because the length of the tube assembly can become relatively long. In the case of ammonia as the gas to be cooled, the first refrigerant and the second refrigerant, the following values may be mentioned indicatively for the gaps: the passage area of the gaps can be up to approximately 10,000 mm 2, where the following values can be mentioned as an example, 650 mm2, 1200 mm2, 2200 mm2, 3000 mm2, 4700 mm2 and 8000 mm2. It will be attempted to keep the passage surfaces of the slits essentially equal with one another in an assembly. 25 - For the slit thicknesses one can think of thicknesses ranging from 1 mm or less to 25 mm or possibly even more, for example for the slit thicknesses the following values can be mentioned: 2,3,4,5,6,7,8 , 9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 mm as well as values therebetween. When the assembly according to the invention consists of a plurality of pipes inserted into each other and an essentially constant value is sought for the passage area of the slits of one assembly, then the gap thickness will increase from gap to gap radially from the outside inwards.

10132121013212

Claims

An assembly for cooling a gas with an evaporating first, preferably contacting, the refrigerant to be cooled, refrigerant, preferably a film-evaporating first refrigerant, comprising: a slit-type gas cooler with a plurality of plate-like wall elements which are arranged parallel to each other, leaving bounded therebetween, connected at opposite ends to each other by another adjacent slit to form a chain of slits; and 10. a refrigerant cooler for cooling, in particular supercooling, a second refrigerant, characterized in that the refrigerant cooler comprises a channel or duct system formed in at least one of the plurality of wall elements and separated from the chain of gaps .

An assembly according to claim 1, characterized in that the assembly comprises insulating means which fully or partially isolate the at least one wall element provided with the channel or duct system, at least during operation, from the gas flow to be cooled.

Assembly as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the plurality of plate-like wall elements comprise a plurality of pipes which are interconnected with mutual cylindrical interspaces forming the slits, wherein said opposite ends form the end ends of the cylindrical crevices.

4. An assembly according to claim 3, characterized in that the channel is a helical channel running through the wall of said at least one pipe, respectively, that the channel system is a system of channels running helically through the wall of said at least one pipe.

5. Assembly as claimed in claim 3 or 4, characterized in that the plurality of interconnected pipes comprises an outer pipe and a plurality of inner pipes, and that the channel or duct system of the refrigerant cooler is formed in at least one of the plurality of inner pipes .

Assembly according to claim 5, characterized in that the duct or duct system of the refrigerant cooler is formed in one or more of 1013212 the outer pipes of the plurality of inner pipes, preferably in the outer pipe of the plurality of inner pipes.

7. Assembly as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the insulating means comprise a partition formed on one side and / or other side of the at least one wall element in which the channel or channel system of the refrigerant cooler is formed, and said partition dividing said gap into a first compartment on the side of the partition facing that at least one wall element and a second compartment on the side of the partition facing away from said at least one wall element, 10. wherein the first compartment, viewed in flow direction, connected upstream to the refrigerant inlet for inlet of the first refrigerant into the gas cooler, the second compartment, viewed in flow direction, being connected upstream to the gas inlet for gas to be cooled, and 15. preferably the first and second compartment viewed in flow direction thereof, downstream with one another connected to allow the refrigerant to come into contact with the gas.

Assembly according to claim 7, characterized in that the partition is made of a heat-conducting material, such as a metal plate.

Assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the slits of the chain of slits, viewed transversely of the slit direction and the flow direction, mutually have a substantially equal transmission surface.

10. Gas cooler for cooling a gas with an evaporating refrigerant, preferably a refrigerant to be contacted with the gas to be cooled, preferably a film-evaporating refrigerant, the gas cooler being of the multiple pipe type, which is released of cylindrical slits joined at their end ends to form a chain, interlocked, characterized in that the slit between the outer and second outer pipe is divided by a cylindrical partition into an outer compartment adjacent to the outer pipe and an inner compartment adjacent to the inner pipe, 1013212 wherein the outer compartment, viewed in flow direction, is connected upstream to the gas inlet for cooling gas, and wherein the inner compartment in flow direction is connected upstream, to the refrigerant inlet, and 5 - wherein the inner and outer compartment in flow direction considered together downstream to allow the refrigerant to come into contact with the gas.

11. Gas cooler according to claim 10, characterized in that the slits of the chain of slits, viewed transversely of the slit direction and the flow direction, have mutually a substantially equal transmission surface.

Use of an assembly according to any one of claims 1-9 for cooling ammonia gas, wherein the first refrigerant is ammonia.

The use of claim 12, wherein the second refrigerant is ammonia.

Use of a gas cooler according to claim 10 or 11 for cooling an ammonia gas, wherein the refrigerant is ammonia.

Use of an assembly as claimed in any of the claims 1-9 in a multi-stage cooling installation for cooling said gas by injecting refrigerant from the high-pressure side into gas from the low-pressure side and subcooling refrigerant from the high-pressure side the main flow of refrigerant from the high pressure side.

Use of a gas cooler according to any one of claims 10-11 in a multi-stage cooling installation for cooling gas from the low-pressure side by injecting refrigerant from the high-pressure side into it.

17. Method for intermediate cooling of gas from a low-pressure side in a multistage cooling device and, on the other hand, cooling, preferably sub-cooling, of liquid, at least partially liquid, cold medium originating from a high-pressure side, wherein the refrigerant originating from the high-pressure side is divided into a branch flow and a main stream, 30. wherein the main stream is passed through a channel or duct system formed in a wall element, the gas to be cooled is passed along the wall element, 1013212 wherein the scrub stream is subjected to an expansion step and then comes into contact with the wall element that it forms refrigerant insulating the wall element of the gas to be cooled along at least a portion of the exterior of the wall element.

Cooling device provided with a fuse assembly according to any one of claims 1-9 or provided with a gas cooler according to any one of claims 10-11, comprising as refrigerant ammonia, NH3, or optionally freon. 1013212