NL2011618C2

NL2011618C2 - SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING A COOLING CYCLE.

Info

Publication number: NL2011618C2
Application number: NL2011618A
Authority: NL
Inventors: Marcel Klootwijk
Original assignee: Kea Consult B V
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2015-04-16

Description

Systeem en werkwijze voor uitvoeren van een koelcyclusSystem and method for performing a cooling cycle

Technisch vakgebiedTechnical field

De onderhavige uitvinding betreft een koelcyclus gebaseerd op een verdamper met een naverhitter en een werkwijze voor het verdampen en verhitten van koudemiddel in een koelcyclus.The present invention relates to a cooling cycle based on an evaporator with a post-heater and a method for evaporating and heating refrigerant in a cooling cycle.

Stand van de techniekState of the art

Koelcycli gebaseerd op het verdampen en verhitten van koudemiddel zijn algemeen bekend en worden vooral toegepast in drie vormen: • De Direct Expansie verdamper, waarbij het koudemiddel en een te koelen medium (veelal water) in tegenstroom door een warmtewisselaar (de verdamper) stromen en waarbij het koudemiddel in hoofdzaak in vloeibare vorm de verdamper in stroomt en in zogenaamde “oververhitte” gasvorm de verdamper uit stroomt.Cooling cycles based on the evaporation and heating of refrigerant are generally known and are mainly used in three forms: • The Direct Expansion evaporator, in which the refrigerant and a medium to be cooled (usually water) flows through a heat exchanger (the evaporator) in counterflow and where the refrigerant flows into the evaporator mainly in liquid form and flows out of the evaporator in so-called "superheated" gas form.

De nadelen van de Direct Expansie verdamper zijn een lager energetisch rendement, een grote kans op verstoring van de vloeistofstroom aan de zijde van het te koelen medium (veelal water) door de ophoping van gas (veelal lucht) in de verdamper aan de zijde van het te koelen medium en een grote kans op het doorlaten van vloeibaar koudemiddel dat schade toe kan brengen aan de compressor. • De Flooded verdamper, waarbij het koudemiddel en het te koelen medium (veelal water of lucht) in zogenaamde meestroom door een warmtewisselaar (de verdamper) stromen en waarbij het koudemiddel in vloeibare vorm de verdamper in stroomt en als een mengsel van vloeistof en gas de verdamper uit stroomt, waarna de vloeistoffase van de gasfase wordt afgescheiden en wordt teruggevoerd naar de verdamper.The disadvantages of the Direct Expansion evaporator are a lower energy efficiency, a high risk of disruption of the liquid flow on the side of the medium to be cooled (usually water) due to the accumulation of gas (usually air) in the evaporator on the side of the evaporator. medium to be cooled and a high risk of allowing liquid refrigerant to pass through which could damage the compressor. • The Flooded evaporator, in which the refrigerant and the medium to be cooled (usually water or air) flow through a heat exchanger (the evaporator) in so-called co-flow and in which the refrigerant flows into the evaporator in liquid form and as a mixture of liquid and gas evaporator flows out, after which the liquid phase is separated from the gas phase and returned to the evaporator.

De nadelen van de Flooded verdamper zijn de noodzaak voor het toepassen van een extra gas/vloeistofafscheider en een apart oliecircuit met een warmtewisselaar voor het uitdampen van koudemiddel uit de oliestroom. Deze extra voorzieningen maken een systeem met een Flooded verdamper groot, hoog en duur. • Badverdamper, waarbij het koudemiddel in hoofdzaak in vloeibare vorm de verdamper in stroomt en daar in een stilstaand bad wordt verwarmd, waarna het gasvormige koudemiddel van de vloeistof wordt afgescheiden en verdamper verlaat.The disadvantages of the Flooded evaporator are the need to use an additional gas / liquid separator and a separate oil circuit with a heat exchanger for evaporating refrigerant from the oil stream. These extra features make a system with a Flooded evaporator large, high and expensive. Bath evaporator, wherein the refrigerant flows into the evaporator mainly in liquid form and is heated there in a stationary bath, whereafter the gaseous refrigerant is separated from the liquid and leaves the evaporator.

De nadelen van badverdamper zijn de grote inbouwlengte en de noodzaak voor het toepassen van een extra oliecircuit met een warmtewisselaar voor het uitdampen van koudemiddel uit de oliestroom. Verder kan met een badverdamper moeilijk oververhitting van de uittredende gasstroom worden gerealiseerd, waardoor vloeistofdruppels met deze gasstroom mee kunnen stromen, met schade aan de compressor tot gevolg.The disadvantages of a bath evaporator are the large installation length and the necessity to use an extra oil circuit with a heat exchanger for evaporating refrigerant from the oil stream. Furthermore, it is difficult to achieve superheating of the emerging gas stream with a bath evaporator, as a result of which liquid droplets can flow with this gas stream, resulting in damage to the compressor.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Het is een doelstelling van de uitvinding om de nadelen van de stand van de techniek weg te nemen dan wel te verminderen.It is an object of the invention to eliminate or reduce the disadvantages of the prior art.

De doelstelling wordt bereikt door een werkwijze voor het verdampen en verhitten van koudemiddel, omvattende het in meestroom met een te koelen medium verdampen van het koudemiddel in een eerste warmtewisselaar tot een mengsel van gasvormig koudemiddel en een fractie vloeibaar koudemiddel, en het vanuit de eerste warmtewisselaar, zonder recirculatie, volledig toevoeren van dit mengsel van gasvormig- en vloeibaar koudemiddel aan een tweede warmtewisselaar, bestaande uit een lichaam met een warmtewisselend oppervlak in een kamer, waarbij de werkwijze verder omvat: het in de kamer verdampen van de fractie vloeibaar koudemiddel, en het in de kamer verhitten van het gasvormig koudemiddel tot een temperatuur boven het dauwpunt van het koudemiddel bij een heersende druk in de kamer van de tweede warmtewisselaar.The object is achieved by a method for evaporating and heating refrigerant, comprising evaporating the refrigerant in co-current with a medium to be cooled in a first heat exchanger into a mixture of gaseous refrigerant and a fraction of liquid refrigerant, and removing it from the first heat exchanger , without recirculation, completely supplying this mixture of gaseous and liquid refrigerant to a second heat exchanger consisting of a body with a heat-exchanging surface in a chamber, the method further comprising: evaporating the liquid refrigerant fraction in the chamber, and heating the gaseous refrigerant in the chamber to a temperature above the dew point of the refrigerant at a prevailing pressure in the chamber of the second heat exchanger.

Op voordelige wijze bereikt de uitvinding het volgende.The invention advantageously achieves the following.

Doordat het koudemiddel en het te koelen medium beiden in meestroom van de onderzijde naar de bovenzijde door de eerste warmtewisselaar stromen, is ophoping van gas aan de zijde van het te koelen medium uitgesloten en wordt verstoring van de stroom van het te koelen medium en de daaropvolgende verstoorde warmteoverdracht naar het koudemiddel en het dientengevolge doorlaten van vloeibaar koudemiddel resulterend in schade aan de compressor, voorkomen.Because the refrigerant and the medium to be cooled both flow through the first heat exchanger in co-current from the bottom to the top, accumulation of gas on the side of the medium to be cooled is excluded and disruption of the flow of the medium to be cooled and the subsequent medium is disturbed. disrupted heat transfer to the refrigerant and, as a result, allowing liquid refrigerant to pass through resulting in damage to the compressor.

Doordat het warmtewisselend oppervlak van de tweede warmtewisselaar is geplaatst in een kamer, vormgegeven door een behuizing, welke een grote hoeveelheid vloeibaar koudemiddel kan opvangen, wordt vloeibaar koudemiddel dat tijdens een verstoring in de bedrijfsvoering abusievelijk vrij komt uit de eerste warmtewisselaar opgevangen, waarna dit in de tweede warmtewisselaar kan verdampen, zonder dat dit koudemiddel in vloeibare vorm de compressor kan bereiken en deze zou kunnen beschadigen.Because the heat-exchanging surface of the second heat exchanger is placed in a chamber, formed by a housing, which can receive a large amount of liquid refrigerant, liquid refrigerant that is accidentally released during a disturbance in the operational management is collected from the first heat exchanger, after which it enters the second heat exchanger can evaporate without this refrigerant in liquid form reaching the compressor and damaging it.

Doordat het koudemiddel niet volledig hoeft te verdampen in de eerste warmtewisselaar en alhier niet behoeft te worden verhit tot een niveau boven het heersende dauwpunt, kan in de eerste warmtewisselaar een betere overdracht tussen het koudemiddel en het te koelen medium worden gerealiseerd.Because the refrigerant does not have to completely evaporate in the first heat exchanger and does not have to be heated here to a level above the prevailing dew point, a better transfer between the refrigerant and the medium to be cooled can be realized in the first heat exchanger.

Doordat het gasvormige koudemiddel in de tweede warmtewisselaar kan worden verhit tot een temperatuur boven het dauwpunt van het gas bij de heersende druk, ontstaat een volledig droge stroom gasvormig koudemiddel zonder vloeistofdruppels, welke zonder risico van schade kan worden toegevoerd aan de compressor.Because the gaseous refrigerant in the second heat exchanger can be heated to a temperature above the dew point of the gas at the prevailing pressure, a completely dry flow of gaseous refrigerant without liquid droplets is produced, which can be supplied to the compressor without risk of damage.

De verbeterde overdracht tussen het koudemiddel en het te koelen medium, alsmede het verhitten van het gasvormig koudemiddel tot meerdere graden boven het dauwpunt bij de heersende druk, hebben in het algemeen een toename van het energetisch rendement van de totale koelcyclus tot gevolg.The improved transfer between the refrigerant and the medium to be cooled, as well as the heating of the gaseous refrigerant to several degrees above the dew point at the prevailing pressure, generally result in an increase in the energy efficiency of the total cooling cycle.

Doordat er geen sprake is van het afscheiden van gasvormig koudemiddel van een vloeistofstroom met olie en vloeibaar koudemiddel in de eerste warmtewisselaar, en deze vloeistofstroom de eerste warmtewisselaar tezamen met de gasstroom verlaat, is er geen sprake van een accumulatie van olie in de eerste warmtewisselaar en kan het vloeibare koudemiddel in de tweede warmtewisselaar middels verdamping van de olie worden gescheiden, zodat een zuivere, vloeibare oliestroom ontstaat, die direct kan worden teruggevoerd naar de compressor.Because there is no separation of gaseous refrigerant from a liquid stream with oil and liquid refrigerant in the first heat exchanger, and this liquid stream leaves the first heat exchanger together with the gas stream, there is no question of an accumulation of oil in the first heat exchanger and the liquid refrigerant in the second heat exchanger can be separated from the oil by evaporation, so that a pure, liquid oil flow is created, which can be returned directly to the compressor.

Doordat de tweede warmtewisselaar niet behoeft te worden gesitueerd boven de eerste warmtewisselaar en doordat voor de eerste warmtewisselaar gebruik kan worden gemaakt van standaard compacte warmtewisselaars, zijn de afmetingen beperkt ten opzichte van Flooded systemen en systemen met een Badverdamper.Because the second heat exchanger does not have to be situated above the first heat exchanger and because use can be made of standard compact heat exchangers for the first heat exchanger, the dimensions are limited with respect to Flooded systems and systems with a bath evaporator.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is de tweede warmtewisselaar vormgegeven door de plaatsing van een warmtewisselend oppervlak in een behuizing, waarbij de behuizing is ingericht voor het scheiden van de fractie vloeibaar koudemiddel van het gasvormig koudemiddel in de toegevoerde stroom koudemiddel en voor het opvangen van deze fractie vloeibaar koudemiddel, zodat deze niet door kan stromen naar de compressor en zodat het vloeibare koudemiddel door de toevoer van warmte vanuit het warmtewisselend oppervlak kan verdampen en wordt omgezet in gasvormig koudemiddel.In a preferred embodiment, the second heat exchanger is designed by placing a heat-exchanging surface in a housing, the housing being adapted to separate the liquid refrigerant fraction from the gaseous refrigerant in the supplied refrigerant flow and to collect this liquid refrigerant fraction so that it cannot flow to the compressor and so that the liquid refrigerant can evaporate through the supply of heat from the heat-exchanging surface and is converted into gaseous refrigerant.

In een verdere uitvoeringsvorm is een regeling toegevoegd van de expansievoorziening, zodanig dat de uitgaande stroom koudemiddel uitsluitend gasvormig koudemiddel bevat van een temperatuur een aantal graden hoger dan het dauwpunt van het koudemiddel bij de heersende druk en zodanig dat de fractie vloeibaar koudemiddel uit de toegevoerde stroom koudemiddel volledig is verdampt.In a further embodiment, a control of the expansion provision is added, such that the outgoing flow of refrigerant contains only gaseous refrigerant of a temperature a few degrees higher than the dew point of the refrigerant at the prevailing pressure and such that the liquid refrigerant fraction from the supplied flow refrigerant has completely evaporated.

In een verdere uitvoeringsvorm is in de behuizing een olieaftappunt aangebracht en stroomt een gemengde stroom vloeibaar koudemiddel en olie langs het warmtewisselend oppervlak richting het aftappunt, waarbij gelijktijdig het koudemiddel verdampt, hetgeen resulteert in een zuivere oliestroom die kan worden teruggevoerd aan de compressor.In a further embodiment, an oil drain point is provided in the housing and a mixed flow of liquid refrigerant and oil flows along the heat-exchanging surface towards the drain point, the refrigerant evaporating simultaneously, resulting in a pure oil stream that can be fed back to the compressor.

In een verdere uitvoeringsvorm is in de leiding behorend bij het olieaftappunt een klep aangebracht, welke de hoeveelheid terug te voeren olie naar de compressor zodanig regelt, dat voorkomen wordt dat vloeibaar, danwel opgelost koudemiddel middels het olieaftappunt wordt afgevoerd en de compressor kan bereiken, terwijl tevens wordt voorkomen dat te veel olie achterblijft in de behuizing.In a further embodiment a valve is arranged in the line associated with the oil drain point, which valve regulates the amount of oil to be returned to the compressor in such a way that liquid or dissolved refrigerant is prevented from draining through the oil drain point and the compressor can reach, while it also prevents too much oil from being left behind in the housing.

In een andere uitvoeringsvorm wordt de tweede warmtewisselaar gedraaid en vertikaal, danwel schuin geplaatst, met als voordeel een betere afscheiding van de grotere vloeistofdruppels in de toegevoerde stroom gasvormig en vloeibaar koudemiddel en olie, waardoor het debiet in de tweede warmtewisselaar kan worden verhoogd. De kleine druppels koudemiddel en het volume aan vloeibaar koudemiddel verdampen tegen het warmtewisselend oppervlak, zodat er geen koudemiddel in vloeistofvorm uit de tweede warmtewisselaar kan treden.In another embodiment, the second heat exchanger is rotated and placed vertically or obliquely, with the advantage of a better separation of the larger liquid drops in the supplied stream of gaseous and liquid refrigerant and oil, whereby the flow in the second heat exchanger can be increased. The small drops of refrigerant and the volume of liquid refrigerant evaporate against the heat-exchanging surface, so that no refrigerant can escape from the second heat exchanger in liquid form.

In een andere uitvoeringsvorm is een inrichting voorzien waarbij de invoer en de uitvoer zich aan een bovenzijde van de kamer bevinden; de kamer door een verticaal tussenschot is verdeeld in een naast elkaar gelegen eerste en tweede ruimte, waarbij de eerste ruimte aan zijn bovenzijde in verbinding staat met de invoer en de tweede ruimte aan zijn bovenzijde in verbinding staat met de uitvoer; het tussenschot in een laag gelegen deel een opening heeft voor een verbinding tussen de eerste en tweede ruimte; het lichaam met het warmtewisselend oppervlak zich bevindt in de eerste ruimte; het lichaam met warmtewisselend oppervlak is voorzien van een veelheid parallelle verticaal gerichte lamellen omvat; de tweede warmtewisselaar een vloeistofverdeelinrichting omvat die is geplaatst in de stroomrichting tussen de invoer en het lichaam zodanig dat tijdens gebruik het mengsel langs de vloeistofverdeelinrichting stroomt; de vloeistofverdeelinrichting is ingericht voor het verdelen van tenminste een deel van de fractie vloeistof in het mengsel over de stroomopwaartse zijde van het lichaam met warmtewisselend oppervlak, zodanig dat de verdeelde vloeistof ten minste deels langs de lamellen kan stromen.In another embodiment, a device is provided in which the inlet and the outlet are located at the top of the chamber; the chamber is divided by a vertical partition into a adjacent first and second space, the first space at its top communicating with the inlet and the second space at its top communicating with the outlet; the partition in a low-lying part has an opening for a connection between the first and second space; the body with the heat-exchanging surface is in the first space; the body having a heat-exchanging surface is provided with a plurality of parallel vertically oriented slats; the second heat exchanger comprises a liquid distribution device which is placed in the flow direction between the inlet and the body such that during use the mixture flows along the liquid distribution device; the liquid-distributing device is adapted to distribute at least a part of the fraction of liquid in the mixture over the upstream side of the body with a heat-exchanging surface, such that the distributed liquid can flow at least partly along the slats.

De tweede warmtewisselaar wordt zodanig geplaatst, dat de toegevoerde stroom vanaf de bovenzijde wordt toegevoerd en voorzien van een verdeelsysteem, waardoor de vloeistof en het gas van de stroom gasvorming en vloeibaar koudemiddel zich niet scheiden en zich gezamenlijk langs het warmtewisselend oppervlak bewegen. Doordat de vloeistof binnen de stroom gasvorming koudemiddel verdampt, wordt de volledige toegevoerde stroom omgezet in een uitgaande gasstroom met een homogene temperatuur, zonder dat er afscheiding op treedt en zonder dat er zich vloeibaar koudemiddel aan de onderzijde van de tweede warmtewisselaar verzamelt.The second heat exchanger is positioned such that the supplied stream is supplied from the top and provided with a distribution system, whereby the liquid and gas from the stream of gas and liquid refrigerant do not separate and move together along the heat-exchanging surface. Because the liquid evaporates within the gas-forming refrigerant stream, the entire supplied stream is converted into an outgoing gas stream with a homogeneous temperature, without separation and without liquid refrigerant collecting on the underside of the second heat exchanger.

Voorts betreft de uitvinding systeem voor het uitvoeren van een koelcyclus voor het gelijktijdig koelen van een te koelen medium met behulp van een koudemiddel, omvattend tenminste een compressor, een condensor, een expansievoorziening, en een eerste warmtewisselaar, waarbij de compressor is ingericht voor het comprimeren van gasvormig koudemiddel; de condensor is ingericht voor het ontvangen van het gecomprimeerde koudemiddel en het condenseren tot een stroom vloeibaar koudemiddel, terwijl gelijktijdig een op te warmen medium wordt verwarmd; de expansievoorziening is ingericht voor het ontvangen van de stroom vloeibaar koudemiddel en het expanderen daarvan tot een geëxpandeerde stroom koudemiddel; de eerste warmtewisselaar is ingericht voor het ontvangen van de geëxpandeerde stroom en het in meestroom met het te koelen medium verdampen van de geëxpandeerde stroom tot een mengsel van gasvormig koudemiddel en een fractie vloeibaar koudemiddel, en waarbij het mengsel wordt teruggevoerd naar de compressor, gekenmerkt doordat de koelcyclus een tweede warmtewisselaar omvat, waarbij de tweede warmtewisselaar een lichaam met een warmtewisselend oppervlak binnen een kamer omvat; de tweede warmtewisselaar is ingericht voor geleiden van de stroom vloeibaar koudemiddel vanuit de condensor door het lichaam met warmtewisselend oppervlak en is ingericht voor het ontvangen van het volledige mengsel, zonder recirculatie, vanuit de eerste warmtewisselaar naar de compressor via de kamer; de tweede warmtewisselaar is ingericht voor het in de kamer verdampen van een fractie vloeibaar koudemiddel in het mengsel, en het in de kamer verhitten van het gasvormig koudemiddel tot een temperatuur boven het dauwpunt van het koudemiddel bij een heersende druk in de kamer van de tweede warmtewisselaar.The invention further relates to a system for carrying out a cooling cycle for simultaneously cooling a medium to be cooled using a refrigerant, comprising at least one compressor, a condenser, an expansion device, and a first heat exchanger, the compressor being adapted to compress of gaseous refrigerant; the condenser is adapted to receive the compressed refrigerant and condense to a liquid refrigerant stream, while simultaneously heating a medium to be heated; the expansion means is adapted to receive the liquid refrigerant stream and to expand it into an expanded refrigerant stream; the first heat exchanger is adapted to receive the expanded stream and evaporate the expanded stream in co-current with the medium to be cooled to a mixture of gaseous refrigerant and a fraction of liquid refrigerant, and wherein the mixture is returned to the compressor, characterized in that the cooling cycle comprises a second heat exchanger, the second heat exchanger comprising a body with a heat exchanging surface within a chamber; the second heat exchanger is adapted to guide the flow of liquid refrigerant from the condenser through the heat-exchanging surface body and is adapted to receive the complete mixture, without recirculation, from the first heat exchanger to the compressor via the chamber; the second heat exchanger is adapted to vaporize a fraction of liquid refrigerant in the mixture in the chamber, and to heat the gaseous refrigerant in the chamber to a temperature above the dew point of the refrigerant at a prevailing pressure in the chamber of the second heat exchanger .

Verdere uitvoeringsvormen van het systeem of de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding worden beschreven in de volgconclusies.Further embodiments of the system or method according to the present invention are described in the subclaims.

Zoals hiervoor vermeld omvat de uitvinding tevens een koelcyclus met voorzieningen om de werkwijze ten uitvoer te brengen.As stated above, the invention also comprises a cooling cycle with provisions for carrying out the method.

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van enkele tekeningen, waarin enkele uitvoeringsvoorbeelden worden getoond. De tekeningen zijn slechts bedoeld voor illustratieve doeleinden, en dienen niet als beperking van de uitvindingsgedachte, die wordt gedefinieerd door de bij gevoegde conclusies.The invention will be explained in more detail below with reference to a few drawings, in which some exemplary embodiments are shown. The drawings are intended for illustrative purposes only, and are not intended to limit the inventive concept, which is defined by the appended claims.

Daarbij tonen:Show:

Figuur 1 een koelcyclus waarin een werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast; Figuur 2 een detail van de uitvoeringsvorm van de tweede warmtewisselaar binnen de koelcyclus, enFigure 1 shows a cooling cycle in which a method according to the invention is applied; Figure 2 shows a detail of the embodiment of the second heat exchanger within the cooling cycle, and

Figuur 3 een uitbreiding van een uitvoeringsvorm van een tweede warmtewisselaar binnen de koelcyclus met voorzieningen voor het beheersen van de oliehuishouding, en Figuur 4 een uitvoeringsvorm van de tweede warmtewisselaar, en Figuur 5 een alternatieve uitvoeringsvorm van de tweede warmtewisselaar.Figure 3 shows an extension of an embodiment of a second heat exchanger within the cooling cycle with provisions for controlling the oil economy, and Figure 4 shows an embodiment of the second heat exchanger, and Figure 5 shows an alternative embodiment of the second heat exchanger.

Beschrijving van uitvoeringsvormenDescription of embodiments

Verdere kenmerken, toepassingsmogelijkheden en voordelen van de uitvinding blijken uit de navolgende beschrijving van uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding, die in de figuren van de tekening zijn weergegeven. Daarbij vormen alle beschreven of weergegeven kenmerken op zichzelf of in willekeurige combinatie het onderwerp van de uitvinding, onafhankelijk van hun samenvatting in de conclusies of hun terugverwijzing alsmede onafhankelijk van hun formulering respectievelijk voorstelling in de beschrijving respectievelijk in de tekening.Further features, application possibilities and advantages of the invention are apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the figures of the drawing. In addition, all the features described or represented on their own or in any combination form the subject of the invention, independently of their summary in the claims or their referral, and regardless of their formulation or presentation in the description or in the drawing.

In de figuren verwijzen dezelfde verwijzingscijfers telkens naar overeenkomstige onderdelen.In the figures, the same reference numerals always refer to corresponding parts.

Figuur 1 toont schematisch een systeem voor een koelcyclus waarin een werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast.Figure 1 shows schematically a system for a cooling cycle in which a method according to the invention is applied.

Het in figuur 1 getoonde systeem voor een koelcyclus omvat een compressor 1, een condensor 2, een expansievoorziening 3, een eerste warmtewisselaar 4 en een tweede warmtewisselaar 5.The cooling cycle system shown in Figure 1 comprises a compressor 1, a condenser 2, an expansion facility 3, a first heat exchanger 4 and a second heat exchanger 5.

De compressor 1 is via een aanzuigleiding 6 verbonden met een uitgang van de tweede warmtewisselaar en via een afvoerleiding 7 met een ingang van de condensor 2. De compressor 1 comprimeert een droge stroom A gasvormig koudemiddel van een lage druk vanuit een aanzuigleiding 6 naar een droge stroom B gasvormig koudemiddel van een hoge druk in een afvoerleiding 7. Deze stroom gecomprimeerd gasvormig koudemiddel B wordt afgekoeld en vervolgens gecondenseerd in de condensor 2, waarbij een warme stroom vloeibaar koudemiddel C van hoge druk wordt gevormd. De uitgangsleiding 8 van de condensor staat in verbinding met een lichaam met een warmtewisselend oppervlak 12 binnen een afgesloten behuizing of kamer 13 van de tweede warmtewisselaar 5.The compressor 1 is connected via a suction line 6 to an output of the second heat exchanger and via a discharge line 7 to an input of the condenser 2. The compressor 1 compresses a dry flow A gaseous refrigerant from a low pressure from a suction line 6 to a dry one high pressure gaseous refrigerant stream B in a discharge line 7. This stream of compressed gaseous refrigerant B is cooled and then condensed in condenser 2, forming a hot high pressure liquid refrigerant C stream. The output line 8 of the condenser is connected to a body with a heat-exchanging surface 12 within a sealed housing or chamber 13 of the second heat exchanger 5.

De koeling van de condensor vindt plaats met een behulp van een stroom op te warmen medium via een uitwendig circuit 30, 31.The cooling of the condenser takes place with the aid of a flow of medium to be heated via an external circuit 30, 31.

De stroom vloeibaar koudemiddel C uit de condensor 2 wordt door het lichaam met warmtewisselend oppervlak 12 in de tweede warmtewisselaar 5 gevoerd en staat daarbij warmte af naar de kamer 13 toe, waarna een afgekoelde stroom vloeibaar koudemiddel D van hoge druk via een leiding 9 de tweede warmtewisselaar verlaat.The flow of liquid refrigerant C from the condenser 2 is passed through the body with heat-exchanging surface 12 into the second heat exchanger 5, thereby allowing heat to be transferred to the chamber 13, whereafter a cooled stream of high-pressure liquid refrigerant D via a line 9 passes the second heat exchanger.

De afgekoelde stroom koudemiddel D wordt via een expansievoorziening 3 in druk verlaagd en toegevoerd aan een ingang 10 van de eerste warmtewisselaar 4. Tijdens het expansieproces 3 verdampt een deel van het vloeibare koudemiddel en verlaagt daarbij het resterende vloeibare deel van het koudemiddel in temperatuur, hetgeen resulteert in een stroom overwegend vloeibaar koudemiddel E van lage temperatuur en druk met een fractie gas die via de leiding 10 de eerste warmtewisselaar 4 bereikt.The cooled flow of refrigerant D is reduced in pressure via an expansion device 3 and supplied to an input 10 of the first heat exchanger 4. During the expansion process 3, a part of the liquid refrigerant evaporates and thereby lowers the remaining liquid part of the refrigerant in temperature, which results in a stream of predominantly liquid refrigerant E of low temperature and pressure with a fraction of gas which reaches the first heat exchanger 4 via line 10.

Via een secundair circuit 40, 41 in de eerste warmtewisselaar 4 wordt in meestroom een te koelen medium afgekoeld door afgifte van warmte ten behoeve van de verdamping van de stroom overwegend vloeibaar koudemiddel E.Via a secondary circuit 40, 41 in the first heat exchanger 4, a medium to be cooled is cooled in co-current by releasing heat for the purpose of evaporating the stream of predominantly liquid refrigerant E.

De stroom overwegend vloeibaar koudemiddel E van lage temperatuur en druk 10 wordt toegevoerd aan de eerste warmtewisselaar 4, waarin de vloeistof grotendeels verdampt door de warmte uit het te koelen medium, zodat een koude stroom koudemiddel F overwegend bestaand uit gas met een fractie vloeistof via leiding 11 de eerste warmtewisselaar 4 verlaat.The stream of mainly liquid refrigerant E of low temperature and pressure 10 is supplied to the first heat exchanger 4, in which the liquid largely evaporates through the heat from the medium to be cooled, so that a cold stream of refrigerant F consisting predominantly of gas with a fraction of liquid via line 11 leaves the first heat exchanger 4.

De koude stroom koudemiddel met overwegend gas en een fractie vloeistof F stroomt de tweede warmtewisselaar 5 in, alwaar de fractie vloeistof uit de stroom F verdampt door opname van de door het lichaam met warmtewisselend oppervlak 12 afgegeven warmte, en het gas vervolgens wordt verder opgewarmd tot een temperatuur welke significant hoger is dan de condensatietemperatuur van het gas bij de in de tweede warmtewisselaar 5 heersende lage druk. Het gas komt vrij als de droge stroom gasvormig koudemiddel van lage druk A, welke weer wordt toegevoerd aan de compressor 1.The cold stream of refrigerant with predominantly gas and a fraction of liquid F flows into the second heat exchanger 5, where the fraction of liquid evaporates from the stream F by absorbing the heat emitted by the body with heat-exchanging surface 12, and the gas is then further heated to a temperature which is significantly higher than the condensation temperature of the gas at the low pressure prevailing in the second heat exchanger 5. The gas is released as the dry stream of gaseous refrigerant of low pressure A, which in turn is supplied to the compressor 1.

Figuur 2 toont een detail van een uitvoeringsvorm van de tweede warmtewisselaar binnen de koelcyclusFigure 2 shows a detail of an embodiment of the second heat exchanger within the cooling cycle

De in figuur 2 getoonde tweede warmtewisselaar 5 omvat een warmtewisselend oppervlak 12 en een behuizing 13 met een aanzuigopening 14 , een uitstroomopening 15 en een temperatuur- en druksensor 20.The second heat exchanger 5 shown in Figure 2 comprises a heat-exchanging surface 12 and a housing 13 with a suction opening 14, an outflow opening 15 and a temperature and pressure sensor 20.

De koude stroom overwegend gas met een fractie vloeistof F stroomt de behuizing 13 in door de aanzuigopening 14 en stroomt vervolgens langs het warmtewisselend oppervlak 12 waarbij de vloeistoffractie uit de stroom verdampt en het gas vervolgens wordt opgewarmd en tenslotte de behuizing 13 verlaat als een droge stroom gasvormig koudemiddel A via de uitstroomopening 15.The cold stream of predominantly gas with a fraction of liquid F flows into the housing 13 through the suction opening 14 and then flows along the heat-exchanging surface 12, the liquid fraction evaporating from the stream and the gas then being heated up and finally leaving the housing 13 as a dry stream gaseous refrigerant A via the outflow opening 15.

Tegelijk stroomt aan de andere zijde van het lichaam met warmtewisselend oppervlak 12 de warme stroom vloeibaar koudemiddel C welke door het warmtewisselend oppervlak 12 wordt afgekoeld en wegstroomt als een afgekoelde stroom vloeibaar koudemiddel D.At the same time, on the other side of the body with heat-exchanging surface 12, the hot flow of liquid refrigerant C flows, which is cooled by the heat-exchanging surface 12 and flows away as a cooled flow of liquid refrigerant D.

De uitstroomopening 15 is zodanig hoog in de behuizing 13 aangebracht, dat de behuizing 13 een hoeveelheid niet verdampte vloeibaar koudemiddel G kan bevatten, zonder dat deze vloeibare koudemiddel naar de compressor 1 kan stromen, waarmee de compressor is beveiligd tegen schade. Het niet verdampte vloeibare koudemiddel G wordt verwarmd door het lichaam met warmtewisselend oppervlak 12, waardoor dit verdampt en wordt omgezet in gasvormig koudemiddel.The outflow opening 15 is arranged so high in the housing 13 that the housing 13 can contain a quantity of non-evaporated liquid refrigerant G without this liquid refrigerant being able to flow to the compressor 1, with which the compressor is protected against damage. The non-evaporated liquid refrigerant G is heated by the body with heat-exchanging surface 12, whereby it evaporates and is converted into gaseous refrigerant.

In een uitvoeringsvorm is de tweede warmtewisselaar 5 voorzien van een vloeistof niveausensor 16 voor het meten van een vloeistofniveau binnen de behuizing 13, en is de expansievoorziening 3 ingericht met een regeling. Zowel de druk als de temperatuur van de droge stroom gasvormig koudemiddel van lage druk A, zie figuur 1, worden gemeten door de sensor 20. Daarnaast wordt het niveau van vloeistof G aan de onderzijde van de tweede warmtewisselaar, bestaande uit olie en vloeibaar koudemiddel, gemeten met de vloeistofniveausensor (16)In one embodiment, the second heat exchanger 5 is provided with a liquid level sensor 16 for measuring a liquid level within the housing 13, and the expansion device 3 is arranged with a control. Both the pressure and the temperature of the low pressure A dry gas gaseous refrigerant, see Figure 1, are measured by the sensor 20. In addition, the level of liquid G on the underside of the second heat exchanger consisting of oil and liquid refrigerant, measured with the liquid level sensor (16)

De expansievoorziening 3 wordt zodanig geregeld, dat het niveau van de vloeistof G constant blijft en de droge stroom gasvormig koudemiddel van lage druk A geen vloeibare delen meer bevat en bovendien wordt verwarmd tot een nader te bepalen temperatuur, welke regelbaar hoger is dan de verdampingstemperatuur bij de heersende druk van de droge stroom gasvormig koudemiddel van lage druk A in de tweede warmtewisselaar 5.The expansion device 3 is controlled such that the level of the liquid G remains constant and the dry flow of gaseous refrigerant of low pressure A no longer contains any liquid parts and moreover is heated to a temperature to be determined later, which is controllably higher than the evaporation temperature at the prevailing pressure of the low pressure A dry gas gaseous refrigerant in the second heat exchanger 5.

Omdat de warmte voor het verdampen en verhitten van de koude stroom overwegend gas met een fractie vloeistof F in de tweede warmtewisselaar 5 wordt geleverd door de warme stroom vloeibaar koudemiddel C, dient hierbij te allen tijde een minimaal debiet van de warme stroom vloeibaar koudemiddel C te worden gegarandeerd, bijvoorbeeld door de instelling van een minimale kiepstand van de expansievoorziening 3 of een meting van het vloeistofdebiet van de stroom vloeibaar koudemiddel C via een daartoe geschikte sensor in bijvoorbeeld de toevoerleiding 8 naar of de afvoerleiding 9 vanaf de tweede warmtewisselaar 5.Because the heat for evaporating and heating the cold stream of predominantly gas with a fraction of liquid F in the second heat exchanger 5 is supplied by the hot stream of liquid refrigerant C, a minimum flow rate of the hot stream of liquid refrigerant C must always be ensured. are guaranteed, for example by setting a minimum tipping position of the expansion device 3 or a measurement of the liquid flow rate of the liquid refrigerant flow C via a suitable sensor in, for example, the supply line 8 to or the discharge line 9 from the second heat exchanger 5.

De stroom koudemiddel B die uit de compressor 1 treedt en zich door de gehele cyclus fig. 1 beweegt, bevat veelal ook een significante hoeveelheid olie, welke teruggevoerd dient te worden naar de compressor. Dit echter zonder aanwezigheid van vloeibaar of in de olie opgeloste koudemiddel aangezien het koudemiddel de compressor (of de werking daarvan kan beschadigen.The refrigerant stream B leaving the compressor 1 and moving through the entire cycle of FIG. 1 also often contains a significant amount of oil, which must be returned to the compressor. This, however, without the presence of liquid or oil-dissolved refrigerant as the refrigerant can damage the compressor (or its operation).

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm, voor het beheersen van de oliehuishouding in de tweede warmtewisselaar.Figure 3 shows an embodiment for controlling the oil economy in the second heat exchanger.

De in figuur 3 getoonde tweede warmtewisselaar 5 omvat een lichaam met warmtewisselend oppervlak 12, een behuizing 13 met een aanzuigopening 14 en een uitstroomopening 15, een olieaftapleiding 17 en eventueel een klep 18 in de olieaftapleiding, een temperatuursensor 19, een temperatuur- en druksensor 20 en een vloeistofniveausensor (16).The second heat exchanger 5 shown in Figure 3 comprises a body with heat-exchanging surface 12, a housing 13 with a suction opening 14 and an outflow opening 15, an oil drain line 17 and optionally a valve 18 in the oil drain line, a temperature sensor 19, a temperature and pressure sensor 20 and a liquid level sensor (16).

In de behuizing 13 treedt in de koude stroom overwegend gas met een fractie vloeistof F veelal onver mijdelijk een scheiding van vloeistofvormig koudemiddel 21 en de olie 22 op ten opzichte van het gasvormig koudemiddel 23, waardoor een gecombineerde stroom G van olie en koudemiddel zich verzamelt aan de onderzijde van de behuizing 24.In the housing 13, gas with a fraction of liquid F usually inevitably in the cold flow a separation of liquid-like refrigerant 21 and oil 22 from the gaseous refrigerant 23, whereby a combined stream G of oil and refrigerant collects at the bottom of the housing 24.

De aanzuigopening 14 van de tweede warmtewisselaar 5 is zodanig hoog in de behuizing aangebracht, dat eventueel vrijkomende vloeistof, welke zich naar de onderzijde van de behuizing heeft verplaatst, niet volledig terug kan stromen in de eerste warmtewisselaar 4, zodat de olie welke aanwezig is in de stroom, niet in deze eerste warmtewisselaar gevangen blijft.The suction opening 14 of the second heat exchanger 5 is arranged so high in the housing that any released liquid, which has moved to the underside of the housing, cannot completely flow back into the first heat exchanger 4, so that the oil that is present in the electricity, does not remain trapped in this first heat exchanger.

Terwijl de gecombineerde stroom vloeibaar koudemiddel en olie G zich bevindt aan de onderzijde 24 van de behuizing 13 en zich in de richting van de olieaftapleiding 17 beweegt, wordt deze gecombineerde stroom G opgewarmd door het warmtewisselend oppervlak 12, waarbij het vloeibare, danwel opgeloste koudemiddel uit de gecombineerde stroom G verdampt 25, hetgeen resulteert in een hoofdzakelijk zuivere stroom olie 26.While the combined flow of liquid refrigerant and oil G is located on the underside 24 of the housing 13 and moves in the direction of the oil drain line 17, this combined flow G is heated by the heat-exchanging surface 12, whereby the liquid or dissolved refrigerant flows out. the combined stream G evaporates 25, resulting in a substantially pure stream of oil 26.

De gezuiverde stroom olie 26 wordt afgevoerd middels de olieaftapleiding 17 en teruggevoerd naar een oliereservoir 29 van de compressor 1.The purified stream of oil 26 is discharged through the oil drain line 17 and returned to an oil reservoir 29 of the compressor 1.

Figuur 3 toont ook voorzieningen die in een uitvoeringsvorm gebruikt kunnen worden voor het regelen van de klep 18 in de olieaftapleiding 17.Figure 3 also shows features that can be used in one embodiment to control the valve 18 in the oil drain line 17.

In de olieaftapleiding 17 kan een klep 18 worden opgenomen, welke wordt geopend om olie vanuit de opslag in de onderzijde van de tweede warmtewisselaar door te kunnen laten en welke klep wordt gesloten om te voorkomen dat vloeibaar koudemiddel, danwel olie met opgelost koudemiddel wordt doorgelaten en naar het oliereservoir van de compressor 1 kan stromen.In the oil drain line 17 a valve 18 can be included, which is opened to allow oil to pass from the storage into the underside of the second heat exchanger and which valve is closed to prevent liquid refrigerant, or oil with dissolved refrigerant, from being let through and can flow to the oil reservoir of the compressor 1.

Hiertoe wordt in de tweede warmtewisselaar 5 de temperatuursensor 19 aangebracht, welke temperatuursensor de temperatuur van de oliestroom 26 meet aan de zijde van de olieaftapleiding 17.For this purpose, the temperature sensor 19 is arranged in the second heat exchanger 5, which temperature sensor measures the temperature of the oil flow 26 on the side of the oil drain line 17.

De temperatuur- en druksensor 20 voor meting aan gas is aangebracht in de behuizing 13 of op een ander positie in de koelcyclus waar een representatieve meting van de druk en temperatuur van de uitgaande gasstroom 15 en de druk in de behuizing 13 kan worden verkregen.The temperature and pressure sensor 20 for gas measurement is arranged in the housing 13 or at another position in the cooling cycle where a representative measurement of the pressure and temperature of the outgoing gas stream 15 and the pressure in the housing 13 can be obtained.

Uit de druk welke wordt gemeten door de temperatuur- en druksensor 20, kan de corresponderende dauwpunttemperatuur van het koudemiddel in de behuizing 13 worden berekend. Indien zich onverhoopt toch vloeibaar of opgelost koudemiddel in de oliestroom 26 bevindt, is de temperatuur van de oliestroom, zoals gemeten met de temperatuursensor 19, vrijwel gelijk aan deze dauwpunttemperatuur en dient de klep 18 gesloten te zijn.From the pressure measured by the temperature and pressure sensor 20, the corresponding dew point temperature of the refrigerant in the housing 13 can be calculated. If liquid or dissolved refrigerant is unexpectedly present in the oil flow 26, the temperature of the oil flow, as measured with the temperature sensor 19, is almost equal to this dew point temperature and the valve 18 must be closed.

Wanneer de door de temperatuursensor 19 gemeten temperatuur van de oliestroom 26 een aantal graden (bijvoorbeeld 5) Celsius hoger is dan de dauwpunttemperatuur, bevat de oliestroom 26 geen koudemiddel en kan de klep 18 geopend worden om de olie terug te voeren naar het oliereservoir 29 van de compressor 1.When the temperature of the oil flow 26 measured by the temperature sensor 19 is a number of degrees (e.g. 5) Celsius higher than the dew point temperature, the oil flow 26 contains no refrigerant and the valve 18 can be opened to return the oil to the oil reservoir 29 of the compressor 1.

Figuur 4 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van de voorkeursuitvoeringsvorm, waarbij de tweede warmtewisselaar en de behuizing vertikaal zijn geplaatst en derhalve 90 graden zijn gedraaid ten opzichte van de voorkeursuitvoeringsvorm.Figure 4 shows an alternative embodiment of the preferred embodiment, wherein the second heat exchanger and the housing are positioned vertically and are therefore rotated 90 degrees with respect to the preferred embodiment.

Door de verticale plaatsing vindt de stroming van de koude stroom overwegend gas met een fractie vloeistof F in verticale richting plaats. Onder invloed van de zwaartekracht vindt een verbeterde afscheiding plaats van grote vloeistofdruppels en kan de voornoemde stroom met een hogere snelheid door het toestel worden geleid.Due to the vertical placement, the flow of the cold stream of predominantly gas with a fraction of liquid F takes place in the vertical direction. Under the influence of gravity, an improved separation of large liquid droplets takes place and the aforementioned flow can be passed through the device at a higher speed.

De aanzuigopening 14 is zodanig uitgevoerd, dat er zich in de behuizing een gecombineerde stroom vloeibaar koudemiddel en olie kan bevinden, zonder dat deze terugstroomt naar de verdamper.The suction opening 14 is designed in such a way that there can be a combined flow of liquid refrigerant and oil in the housing without it flowing back to the evaporator.

De aanzuigopening 14 kan daartoe voorzien zijn van een zich binnen de warmtewisselaar binnenwaarts ten opzichte van de bodem 24 uitstrekkende buis 28 waardoor een opslagreservoir 32 binnen de warmtewisselaar 5 wordt gevormd.To this end, the suction opening 14 can be provided with a tube 28 extending inside the heat exchanger inwardly with respect to the bottom 24, so that a storage reservoir 32 is formed inside the heat exchanger 5.

De olieaftapleiding 17 is zodanig aangesloten op de behuizing 13, dat dit in de meest zuivere stroom van olie resulteert, ofwel bij een olie welke een hogere dichtheid heeft dan het vloeibare koudemiddel is de aansluiting aan de onderzijde gesitueerd, terwijl bij een olie met een lagere dichtheid dan het koudemiddel de aansluiting ter hoogte van het beoogde vloeistofniveau wordt aangebracht.The oil drain line 17 is connected to the housing 13 in such a way that this results in the purest flow of oil, or in the case of an oil having a higher density than the liquid refrigerant, the connection is situated on the underside, while in the case of an oil with a lower density than the refrigerant, the connection is made at the level of the intended liquid level.

Figuur 5 toont een alternatieve uitvoeringsvorm waarbij de toegevoerde stroom F vanaf de bovenzijde aan de behuizing of kamer 13 van de tweede warmtewisselaar wordt toegevoerd en vanaf de bovenzijde langs het verticaal geplaatst warmtewisselend oppervlak 12 stroomt. Het warmtewisselend oppervlak 12 kan zijn voorzien van verticaal opgestelde lamellen 40.Figure 5 shows an alternative embodiment in which the supplied current F is supplied from the top to the housing or chamber 13 of the second heat exchanger and flows from the top along the vertically placed heat-exchanging surface 12. The heat exchanging surface 12 can be provided with vertically arranged slats 40.

De eventueel in de aansluiting 14 reeds in de toegevoerde stroom F afgescheiden vloeistof wordt middels een verdeel systeem 33 over de ingaande zijde 37 van het warmtewisselend oppervlak 12 verdeeld. De vloeistof verplaatst zich deels langs het warmtewisselend oppervlak 12 in de vorm van druppels 34 in de gasstroom 35 en deels als een film 36 op het warmtewisselend oppervlak 12 of de lamellen 40 daarvan.The liquid which may already have been separated off in the supplied stream F in the connection 14 is distributed by means of a distribution system 33 over the incoming side 37 of the heat-exchanging surface 12. The liquid moves partly along the heat-exchanging surface 12 in the form of drops 34 in the gas stream 35 and partly as a film 36 on the heat-exchanging surface 12 or the lamellae 40 thereof.

Doordat zowel het gasvormige 35 en vloeibare koudemiddel 34 en 36 zich gezamenlijk langs het warmtewisselend oppervlak 12 bewegen, is er een sterke warmte-uitwisseling tussen het gasvormige 35 en het vloeibare koudemiddel 34 en 36 onderling en met het warmtewisselend oppervlak 12, hetgeen in een volledige verdamping van het vloeibare koudemiddel 34 en 36 resulteert en in het ontstaan van een stroom gasvormig koudemiddel H met een homogene temperatuur welke aan de onderzijde het warmtewisselend oppervlak 12 verlaat.Because both the gaseous 35 and liquid refrigerant 34 and 36 move together along the heat-exchanging surface 12, there is a strong heat exchange between the gaseous 35 and the liquid refrigerant 34 and 36 with each other and with the heat-exchanging surface 12, which in a complete evaporation of the liquid refrigerant 34 and 36 and in the formation of a stream of gaseous refrigerant H with a homogeneous temperature which leaves the heat exchanging surface 12 at the bottom.

De stroom gasvorming koudemiddel H wordt buiten het warmtewisselend oppervlak naar de bovenzijde van de behuizing of kamer 13 van de tweede warmtewisselaar geleid en verlaat deze als een droge stroom gasvormig koudemiddel van lage druk A.The stream of gas-forming refrigerant H is led outside the heat-exchanging surface to the top of the housing or chamber 13 of the second heat exchanger and leaves it as a dry stream of gaseous refrigerant of low pressure A.

Doordat het vloeibare koudemiddel volledig verdampt en wordt meegevoerd in de gasstroom van een homogene temperatuur, is het mogelijk de capaciteit van de expansievoorziening 3 te regelen op basis van een enkele meting van de druk- en temperatuursensor 20 zonder bijkomende meting van een vloeistofniveau.Because the liquid refrigerant completely evaporates and is entrained in the gas stream of a homogeneous temperature, it is possible to control the capacity of the expansion device 3 on the basis of a single measurement of the pressure and temperature sensor 20 without additional measurement of a liquid level.

De expansievoorziening 3 wordt daarbij zodanig geregeld, dat de droge stroom gasvormig koudemiddel van lage druk A geen vloeibare delen meer bevat en wordt verwarmd tot een nader te bepalen temperatuur, welke regelbaar hoger is dan de verdampingstemperatuur bij de heersende druk van de droge stroom gasvormig koudemiddel van lage druk A in de tweede warmtewisselaar 5.The expansion device 3 is thereby controlled such that the dry stream of low-pressure gaseous refrigerant no longer contains any liquid parts and is heated to a temperature to be determined later, which is controllably higher than the evaporation temperature at the prevailing pressure of the dry stream of gaseous refrigerant of low pressure A in the second heat exchanger 5.

In de behuizing kan zich aan de onderzijde een volume aan vloeistof 38 verzamelen, dat vrijwel geheel uit zuivere olie zal bestaan. Middels een olieaftapleiding 17 kan de olie uit het volume wegstromen en worden teruggevoerd aan het oliereservoir van de compressor 1.A volume of liquid 38 can collect in the housing on the underside, which volume will consist almost entirely of pure oil. Through an oil drain line 17, the oil can flow out of the volume and be returned to the oil reservoir of the compressor 1.

Alternatieve en equivalente uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn denkbaar binnen de uitvindingsgedachte, zoals aan de deskundige op het vakgebied duidelijk zal zijn. De uitvindingsgedachte wordt slechts beperkt door de bij gevoegde conclusies.Alternative and equivalent embodiments of the present invention are conceivable within the inventive concept, as will be apparent to those skilled in the art. The inventive concept is only limited by the appended claims.

Claims

A method for evaporating and heating a refrigerant, comprising evaporating the refrigerant in co-current with a medium to be cooled in a first heat exchanger to a mixture of gaseous refrigerant and a fraction of liquid refrigerant, and from the first heat exchanger, without recirculation fully supplying this mixture of gaseous and liquid refrigerant to a chamber having a body having a heat-exchanging surface, the method further comprising: evaporating the liquid refrigerant fraction in the mixture in the chamber, and heating the chamber in the chamber gaseous refrigerant to a temperature above the dew point of the refrigerant at a prevailing pressure in the chamber with the body having a heat-exchanging surface therein.

A method according to claim 1, comprising: measuring the temperature of the gas stream discharged or discharged from the chamber, and supplying heat to the mixture of gas and liquid in the chamber on the basis of the measured temperature.

The method of claim 2, comprising: measuring the prevailing pressure and determining the dew point of the refrigerant at that pressure; wherein the supply of heat is further determined by comparing the measured temperature with the determined dew point of the refrigerant at the measured pressure.

The method of claim 3, wherein heat is supplied to the gas and liquid mixture when the measured temperature is lower than the determined dew point of the refrigerant in the chamber.

The method of claim 4, wherein the value of the determined dew point is increased by a predetermined increase value.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the heat is supplied via a heat exchange with a flow of liquid refrigerant obtained from a condensation step of the gaseous refrigerant after compression in a compressor.

The method of any one of the preceding claims, wherein: the liquid fraction further comprises an oil component; the chamber comprising the body having a heat-exchanging surface is provided with a reservoir for collecting liquid, is arranged for separating liquid from the mixture of the gaseous refrigerant and the fraction of liquid, wherein the separated liquid comprises the liquid refrigerant and the oil component, and a portion of the heat-exchanging surface body extending into the reservoir, the method comprising: draining the liquid after heating through the heat-exchanging surface body such that the liquid or dissolved refrigerant has largely evaporated, and a substantially pure stream is obtained from oil; measuring the prevailing pressure in the chamber; calculating an evaporating temperature of the refrigerant, before evaporating from the separated liquid, at the measured pressure.

A method according to claim 7, wherein the liquid collection reservoir is provided with a discharge opening for separable liquid that can be closed by means of a controllable valve, the method further comprising: measuring the temperature of the separated liquid comparing the measured temperature of the separated liquid with the calculated evaporation temperature, and opening and closing of the controllable valve on the basis of the comparison, the controllable valve being in the closed position if the temperature of the separated liquid is lower than the determined dew point of the refrigerant in the room.

A method according to claim 8, comprising supplying the separated liquid from the reservoir to the chamber with the heat-exchanging surface body therein to an external liquid reservoir when the controllable valve is opened.

A method according to any one of the preceding claims 6-9, comprising expanding the flow of liquid refrigerant after the heat exchange has taken place in the chamber with the body having a heat-exchanging surface therein, prior to evaporating the liquid to be cooled together with the medium to be cooled refrigerant in the first heat exchanger.

A method according to claim 10, comprising controlling a flow rate of the expanded flow of refrigerant based on the measured pressure and temperature of the gaseous refrigerant in the chamber such that the flow of gaseous refrigerant contains substantially no liquid parts and is controllably heated to a temperature which is higher than the evaporation temperature at the measured pressure of the gaseous refrigerant stream.

The method of claim 11, wherein in the flow control, the controlled flow has a minimum value greater than zero.

The method of claim 11 or 12, wherein the controlled flow rate is measured.

A method according to any of claims 12 or 13, wherein the controlled flow is adjusted by means of a controllable valve, wherein the controllable valve has a minimal non-closed position.

A method according to any one of claims 1 to 14, wherein the body with a heat-exchanging surface is provided with an inlet of the mixture on an upper side of the body; the method comprises: distributing at least a part of the fraction of liquid in the mixture over the upstream side of the body with a heat-exchanging surface, such that the distributed liquid can flow at least partly along the slats, and allowing it to flow out at a bottom side of the body with heat exchanging surface of the evaporated refrigerant to an outlet in a room adjacent to the chamber.

A system for performing a cooling cycle for cooling a medium to be cooled using a refrigerant, comprising at least one compressor, a condenser, an expansion device, and a first heat exchanger, the compressor being adapted to compress gaseous refrigerant ; the condenser is adapted to receive the compressed refrigerant and to condense into a stream of liquid refrigerant; the expansion means is adapted to receive the liquid refrigerant stream and to expand it into an expanded refrigerant stream; the first heat exchanger is adapted to receive the expanded stream and vaporize the expanded stream in co-current with the medium to be cooled to form a mixture of gaseous refrigerant and a fraction of liquid, wherein the fraction of liquid comprises at least liquid refrigerant, and wherein mixture is fed back to the compressor, characterized in that the cooling cycle comprises a second heat exchanger, wherein the second heat exchanger comprises a body with a heat-exchanging surface within a chamber, the second heat exchanger is adapted to guide the flow of liquid refrigerant from the condenser through the body with heat exchanging surface and is arranged for receiving the complete mixture, without recirculation, from the first heat exchanger to the compressor via the chamber, the second heat exchanger is arranged for: evaporating the liquid refrigerant fraction in the mixture in the chamber, and the heat in the room from the gaseous refrigerant to a temperature above the dew point of the refrigerant at a prevailing pressure in the chamber with the body having a heat-exchanging surface therein.

A cooling cycle system according to claim 16, wherein the second heat exchanger is provided with a temperature sensor for measuring the temperature of the gas flow discharged or discharged from the chamber, and with a pressure sensor for measuring the prevailing pressure.

A cooling cycle system according to claim 17, further comprising a control unit for controlling the supply of heat to the mixture of gas and liquid in the chamber on the basis of the measured temperature.

A cooling cycle system according to claim 18, wherein the control unit is adapted to determine the dew point of the refrigerant at that pressure; wherein the supply of heat is further determined by comparing the measured temperature with the determined dew point of the refrigerant at the measured pressure.

A system according to any of claims 16-19, wherein the chamber of the second heat exchanger is provided with a storage reservoir for liquid on a bottom side and with an inlet to and an outlet from the chamber, the inlet and the outlet both being above located in the storage tank.

A system according to any one of claims 16-19, wherein the chamber of the second heat exchanger is provided with a liquid storage reservoir on a bottom side and is provided with an inlet to and an outlet from the chamber, the inlet being tubular inward from the underside extends through the storage reservoir into the chamber and the outlet is above the storage reservoir.

The system of claim 20, wherein the input and the output are at a top of the chamber; the chamber is divided by a vertical partition into a adjacent first and second space, the first space at its top communicating with the inlet and the second space at its top communicating with the outlet; the partition in a low-lying part has an opening for a connection between the first and second space; the body with the heat-exchanging surface is in the first space; the body having a heat-exchanging surface is provided with a plurality of parallel vertically oriented slats; the second heat exchanger comprises a liquid distribution device which is placed in the flow direction between the inlet and the body such that during use the mixture flows along the liquid distribution device; the liquid-distributing device is adapted to distribute at least a part of the fraction of liquid in the mixture over the upstream side of the body with a heat-exchanging surface, such that the distributed liquid can flow at least partly along the slats.

The system of claim 22, wherein the heat-exchanging surface body is provided with a plurality of parallel vertically oriented blades.

A system according to claim 22 or 23, wherein the direction of flow for longitudinally flowing medium extends from the inlet along the heat-exchanging surface body to a low-lying level in the first space and via the opening in the low-lying part of the partition through the second space to the output.

The system of any one of claims 20 to 24, wherein a portion of the heat-exchanging surface of the heat-exchanging surface body extends from the chamber into the storage reservoir.