NL8101353A

NL8101353A - Storing cold of e.g. nitrogen - after using for deep-freezing in e.g. sand before discharge to cool refrigerant for use in cooling units

Info

Publication number: NL8101353A
Application number: NL8101353A
Authority: NL
Original assignee: Merlang Holding Sa
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1981-03-19
Publication date: 1982-10-18

Abstract

The arrangement is intended for utilising the low temp. of an already used freezing medium, such as evaporated liquid nitrogen, by storage of the cold in sand (16) or the like, contained in a thermally insulated (11) enclosure (7). A number of tubes (12) extend through this enclosure into the space below it in which the freezing medium is applied (6) to the products (2) being deep-frozen. The upper ends of these tubes connect (via 13) to an outlet (14) whilst other tubes (17,19) passing through the storage material (16) carry a refrigerant which is pumped (18) to cooling units (20).

Description

VO 1721 -1- t -ν' <VO 1721 -1-t -ν '<

Titel: Inrichting voor het opslaan van koudeTitle: Device for storing cold

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opslaan van koude- In fabrieken waar voedingsmiddelen en dergelijke worden ingevroren is een gebruikelijke methode voor het snel invriezen de volgende.The invention relates to an apparatus for storing cold food. In factories where foodstuffs and the like are frozen, a common method of rapid freezing is the following.

De in te vriezen produkten worden geleid, bijvoorbeeld terwijl zij op 5 een .transportband zijn geplaatst, door een invriesruimte waar zij worden bespoten met vloeibare stikstof. De vloeibare stikstof verdampt daarbij, hetgeen zeer veel warmte kost, die aan de omringende atmosfeer en aan de in te vriezen produkten wordt onttrokken. De temperatuur van de produkten daalt daardoor zeer snel tot zeer lage waarden. De aldus 10 ingevroren produkten kunnen hierna in köelcellen worden opgeslagen.The products to be frozen are passed, for example while they are placed on a conveyor belt, through a freezing space where they are sprayed with liquid nitrogen. The liquid nitrogen thereby evaporates, which costs a great deal of heat, which is extracted from the surrounding atmosphere and from the products to be frozen. As a result, the temperature of the products drops very quickly to very low values. The products thus frozen can then be stored in cooling cells.

De bij deze methode vrijkomende gasvormige stikstof, die zelf nog een zeer lage temperatuur van tientallen graden onder nul kan hebben, wordt verder niet benut en wordt naar de buitenlucht afgevoerd. Daarbij verdwijnt derhalve zeer veel koude "door de schoorsteen" zonder dat 15 daarvan een nuttig gebruik wordt genaakt.The gaseous nitrogen released by this method, which itself can still have a very low temperature of tens of degrees below zero, is not used further and is discharged to the outside air. Therefore, a great deal of cold "disappears through the chimney" without any useful use being made thereof.

De uitvinding nu beoogt een inrichting te verschaffen waarin koude kan worden opgeslagen en voor verdere benutting gebruikt. Dit doel wordt bereikt met een inrichting voorzien van een houder of vat, waarin een opslagmedium wordt gehouden, van welke houder of vat de wanden 20 bekleed zijn met of omgeven door een thermisch isolatiemateriaal, terwijl door het vat door het opslagmedium een eerste aantal buizen of leidingen lopen, die aan één uiteinde door de wand van het vat heen uitmonden in een ruimte aangrenzend aan het vat en die met het andere uiteinde zijn aangesloten op een af voer, terwijl voorts door het vat en door het 25 opslagmedium daarin een tweede aantal buizen of leidingen verloopt, waardoorheen een warmtetransportmedium kan worden geleid.The invention now aims to provide a device in which cold can be stored and used for further utilization. This object is achieved with a device provided with a container or vessel, in which a storage medium is held, the container or vessel of which the walls 20 are lined with or surrounded by a thermal insulating material, while through the vessel through the storage medium a first number of tubes or pipes passing at one end through the wall of the vessel into a space adjacent to the vessel and connected at the other end to a drain, while further through the vessel and through the storage medium therein a second number of tubes or pipes, through which a heat transfer medium can be led.

Wanneer door het eerste aantal buizen koude lucht of koud gas wordt geleid koelt het opslagmedium af en dank zij de goede thermische isolatie rond het vat of de houder blijft het opslagmedium de lage 30 temperatuur die het verkrijgt zeer lang behouden. De in de inrichting opgeslagen koude kan daaraan weer onttrokken worden door een transportmedium, bijvoorbeeld droge lucht of ammoniak door het tweede aantal buizen te leiden. Dit transportmedium wordt bij het door deze buizen leiden afgekoeld, doordat het de koude van het opslagmedium overneemt.When cold air or cold gas is passed through the first number of tubes, the storage medium cools and thanks to the good thermal insulation around the vessel or container, the storage medium retains the low temperature it obtains for a very long time. The cold stored in the device can be extracted again by passing a transport medium, for example dry air or ammonia, through the second number of pipes. This transport medium is cooled when it is passed through these pipes, because it takes over the cold from the storage medium.

81 01 353 -2- vr' - *81 01 353 -2- Fri '- *

Het aldus gekoelde transportmedium kan buiten de inrichting volgens de uitvinding weer voor koeldoeleinden worden gebruikt. De buizen of ladingen die voor afvoer van de in de inrichting opgeslagen koude worden gebruikt kunnen eventueel dezelfde buizen of leidingen zijn die voor 5 het toevoeren van de koude aan de inrichting worden gebruikt. In dat geval is derhalve het eerste aantal identiek aan het tweede aantal..The transport medium thus cooled can be used again for cooling purposes outside the device according to the invention. The tubes or charges used to discharge the cold stored in the device may optionally be the same tubes or pipes used to supply the cold to the device. In that case the first number is therefore identical to the second number.

Een opslagmedium dat uitermate geschikt is voor toepassing in de inrichting volgens de uitvinding is droog zand.met afmetingen van de zandkorrels van 0/16 tot 800 micrometer. Eventueel kan zand met grotere 10 afmetingen van de zandkorrels worden gebruikt doch daarbij dient ervoor gewacht te worden dat in bedrijf de koude niet te snel aan het opslagmedium wordt onttrokken. Bij snel verwarmen van zandkorrels groter dein ongeveer 800 micrometer vertonen deze het verschijnsel van "ploffen", dat wil zeggen, dat deze korrels .uiteenspatten, vermoedelijk als gevolg 15 van snelle uitzetting van daarin opgesloten gassen of snel verdampen van daarin opgesloten vocht. Zelfs bij droog zand doet zich dit verschijnsel voor.A storage medium which is extremely suitable for use in the device according to the invention is dry sand with dimensions of the sand grains from 0/16 to 800 micrometers. Sand with larger dimensions of the sand grains can optionally be used, but care must be taken here that the cold is not extracted from the storage medium too quickly during operation. Upon rapid heating of grains of sand larger than about 800 microns, they exhibit the phenomenon of "pop", that is, these grains burst, presumably due to rapid expansion of gases trapped therein or rapid evaporation of moisture trapped therein. This phenomenon occurs even with dry sand.

Op geschikte wijze kan bij toepassing van droog zand als opslagmedium, dit zand nog zijn vermengd met metaaldeeltjes. Het koudege-20 leidingsvermogen van het opslagmedium wordt hierdoor vergroot. Geschikte metaaldeeltjes zijn bijvoorbeeld koperdraaisel.Suitably, when dry sand is used as the storage medium, this sand can still be mixed with metal particles. The cold conductivity of the storage medium is thereby increased. Suitable metal particles are, for example, copper turning.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is deze ingebouwd in een zijwand of bovenwand van een invries-ruimte, waar produkten kunnen worden ingevroren door besproeien met 25 vloeibare stikstof of soortgelijk materiaal, welke invriesruimte de ruimte aangrenzend aan het vat of de houder is, waarin de uiteinden van het eerste aantal buizen of leidingen uitmonden.In a preferred embodiment of the device according to the invention, it is built into a side wall or top wall of a freezing space, where products can be frozen by spraying with liquid nitrogen or similar material, which freezing space is the space adjacent to the vessel or container. , in which the ends of the first number of pipes or conduits open.

Op geschikte wijze kan het vat of de houder van de inrichting volgens' de uitvinding een betrekkelijk grote hoogte hebben. Indien het 30 eerste aantal buizen of leidingen zich uitstrekt over een hoogte van circa 5 meter zal vrijwel alle koude, die door de buizen wordt getransporteerd worden opgenomen in het opslagmedium in de inrichting. De buizen of leidingen van het eerste aantal zijn bijvoorbeeld pijpen van roestvrij staal met een binnendiameter van 2-5 cm. In beginsel is de 35 aard van het materiaal van de buizen of leidingen van ondergeschikt belang. Wel dient het materiaal bij voorkeur zodanig te zijn dat het 81 013 5 3 < -s -3- bij de toegepaste lage tenderaturen, niet bros wordt.Suitably, the vessel or container of the device according to the invention may have a relatively high height. If the first number of pipes or conduits extends over a height of approximately 5 meters, almost all cold transported through the pipes will be absorbed in the storage medium in the device. The pipes or pipes of the first number are, for example, stainless steel pipes with an inner diameter of 2-5 cm. In principle, the nature of the material of the pipes or conduits is of minor importance. However, the material should preferably be such that it does not become brittle at 81 013 5 3 <-s -3- at the low tender temperatures used.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin de enkele figuur een schematische weergave is van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.The invention is further elucidated with reference to the drawing, in which the single figure is a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention.

5 In de figuur is een invriesruimte 1 weergegeven. Door de invries- ruimte 1 worden de in te vriezen produkten 2 geleid met behulp van een transportband 3. De transportband 3 met de produkten 2 komt de invriesruimte 1 binnen via een geschikte sluis 4 en verlaat de ruimte via een geschikte sluis 5. De sluizen 4 en 5 zijn slechts schematisch weerge-10 geven.5 The freezer compartment 1 is shown in the figure. The products 2 to be frozen are passed through the freezing space 1 with the aid of a conveyor belt 3. The conveyor belt 3 with the products 2 enters the freezing space 1 via a suitable lock 4 and leaves the space via a suitable lock 5. The locks 4 and 5 are only schematically shown.

In de invriesruimte 1 worden de produkten 2 plotseling zeer snel in temperatuur verlaagd, bijvoorbeeld door ze te besproeien met vloeibare stikstof uit de in de wand van de invriesruimte 1 aangebrachte mondstukken 6, die daartoe via leidingen zijn verbonden met een bron 15 van vloeibare stikstof, die niet is weergegeven.In the freezing space 1, the products 2 are suddenly lowered in temperature very rapidly, for example by spraying them with liquid nitrogen from the nozzles 6 arranged in the wall of the freezing space 1, which pipes are connected for this purpose to a source of liquid nitrogen, not shown.

Boven de invriesruimte 1 is de inrichting volgens de uitvinding opgesteld. Deze bestaat in wezen uit een vat of houder 7, waarvan de bodem wordt gevormd door een pijpplaat 8 en dat of die aan de bovenzijde wordt afgesloten door een pijpplaat 9. Het vat 7 is ingebouwd in het 20 plafond 10 boven de invriesruimte 1. Het vat 7 is aan alle zijden omgeven door een mantel 11 van thermisch goed isolerend materiaal.The device according to the invention is arranged above the freezing space 1. It essentially consists of a vessel or container 7, the bottom of which is formed by a tube plate 8 and which or is closed at the top by a tube plate 9. The vessel 7 is built into the ceiling 10 above the freezer space 1. It vessel 7 is surrounded on all sides by a jacket 11 of thermally insulating material.

Van de pijpplaat 8 naar de pijpplaat 9 lopen een groot aantal buizen of leidingen 12, die aldus een vebinding vormen tussen de invriesruimte 1 en een verzamelkamer 13 boven het vat 7, welke verzamel-25 kamer 13 aansluit op een afvoerpijp 14. Desgewenst kan in de af voer of schoorsteen 14 een ventilator 15 zijn opgesteld om gassen uit de verzamelkamer 13 door de afvoer 14 te stuwen.A large number of pipes or conduits 12 run from the tube plate 8 to the tube plate 9, thus forming a connection between the freezing space 1 and a collection chamber 13 above the vessel 7, which collection chamber 13 connects to a discharge pipe 14. If desired, the exhaust or chimney 14 has a fan 15 arranged to push gases from the collection chamber 13 through the exhaust 14.

Het vat 7 is geheel gevuld met een opslagmateriaal 16, bijvoorbeeld zand met deeltjesafmetingen (korrelgrootte) van 0,16 tot 800 30 micrometer, dat nog vermengd kan zijn met metaaldeeltjes zoals koper-draaisel.The vessel 7 is completely filled with a storage material 16, for example sand with particle sizes (grain size) of 0.16 to 800 microns, which may still be mixed with metal particles such as copper turnings.

In bedrijf wordt in de invriesruimte 1 vloeibaar stikstof over de in te vriezen produkten 2 gesproeid. Het stikstof verdampt, waardoor de temperatuur zeer snel vele tientallen graden daalt. Het zeer koude 35 stikstcfgas ontwijkt via het plafond 10 van de invriesruimte 1 en wordt 810135 3 -4- afgevoerd door. de pijpen 12, zodat het tenslotte via de verzamelkamer 13 door de af voer 14 naar de omgevende atmosfeer wordt gevoerd. Bij het transport door de pijpen 12 staat het koude stikstofgas het overgrote deel van zijn koude af aan het opslagmedium 16 in het vat 7. Dit wil 5. zeggen dat het stikstofgas wordt verwarmd door het medium 16, dat daardoor afkoelt. Naarmate de pijpen 12 langer zijn en dus het vat 7 hoger en de hoeveelheid opslagmedium groter zal het..ontwijkende gas meer warmte van het opslagmedium kunnen ovememen. Bij een hoogte van het vat 7 van circa 5 meter zal bij toepassing van pijpen met een 10 inwendige diameter van niet meer dan ongeveer 5 cm het stikstofgas tenslotte bij het betreden van de verzamelkamer 13 een temperatuur hebben die nog slechts in geringe mate verschilt van de omgevingstemperatuur. Alle koude is bij het bewegen door de pijpen 12 opgenomen door die pijpen en het omringende zand 16, dat wil zeggen dat het 15 medium 16 een temperatuur heeft verkregen die varieert van de zeer lage temperatuur die het stikstofgas bij het betreden van het vat 7 heeft, welke zeer lage temperatuur onderin het vat 7 zal heersen, tot een temperatuur bovenin het vat 7, die nog slechts in geringe mate lager zal zijn dan de omgevingstemperatuur.In operation, liquid nitrogen is sprayed over the products 2 to be frozen in the freezing space 1. The nitrogen evaporates, causing the temperature to drop many tens of degrees very quickly. The very cold nitrogen gas escapes through the ceiling 10 of the freezing space 1 and is discharged through 810135-3-4. the pipes 12, so that it is finally led via the collection chamber 13 through the discharge 14 to the surrounding atmosphere. When transported through the pipes 12, the cold nitrogen gas transfers most of its cold to the storage medium 16 in the vessel 7. This means that the nitrogen gas is heated by the medium 16, which thereby cools. As the pipes 12 are longer and thus the vessel 7 is higher and the amount of storage medium is larger, the escaping gas will be able to transfer more heat from the storage medium. At a height of the vessel 7 of approximately 5 meters, when using pipes with an internal diameter of not more than approximately 5 cm, the nitrogen gas will finally have a temperature that only slightly differs from the temperature when entering the collection chamber 13. ambient temperature. All cold has been absorbed by the pipes 12 and the surrounding sand 16 when moving through the pipes 12, ie the medium 16 has obtained a temperature that varies from the very low temperature that the nitrogen gas has when entering the vessel 7. , which will be at a very low temperature at the bottom of the vessel 7, to a temperature at the top of the vessel 7, which will still be only slightly lower than the ambient temperature.

20 De in het vat 7 opgeslagen koude kan daaraan als volgt worden onttrokken. Op verschillende hoogten in het vat 7 zijn daarin spiraalsgewijs verlopende buizen 17 opgesteld. Deze buizen 17 lopen in een spiraal met één of meer windingen rond de pijpen 12 en zijn ingebed in het opslagmedium of zand 16. In de figuur zijn drie afzonderlijke 25 buizen 17 weergegeven, die respectievelijk onderin, in het middendeel en bovenin het vat 7 zijn aangebracht. De uiteinden van de buizen 17 zijn via doorvoeren door de wand van het vat 7 gevoerd. Op ieder van de spiralen 17 is een pomp 18 aangesloten met behulp waarvan een warmte-transportmedium, bijvoorbeeld droge lucht of ammoniakgas door ieder van 30 de spiralen 17 kan worden gepompt. Aan de andere zijde van de spiralen 17 zijn deze via een leiding 19 verbonden met schematisch aangegeven benuttingsapparatuur 20.The cold stored in the vessel 7 can be extracted therefrom as follows. Spiral tubes 17 are arranged therein at different heights in the vessel 7. These tubes 17 are in a spiral with one or more turns around the tubes 12 and are embedded in the storage medium or sand 16. The figure shows three separate tubes 17, which are respectively at the bottom, in the middle part and at the top of the vessel 7. fitted. The ends of the tubes 17 have been fed through the wall of the vessel 7 through penetrations. A pump 18 is connected to each of the coils 17, by means of which a heat transport medium, for example dry air or ammonia gas, can be pumped through each of the coils 17. On the other side of the spirals 17, these are connected via a line 19 to schematically indicated utilization equipment 20.

Het door een pomp 18 door een spiraal 17 geperste transportmedium wordt in de spiraal 17 sterk gekoeld, doordat de spiraal 17 is ingebed 35 in het zand 16, dat via de pijpen 12 de kou uit het stikstofgas had 8101353 -5- opgenanen. Via de leiding 19 wordt het gekoelde transportmedium geleid naar de aangesloten apparatuur 20. Dit kan bijvoorbeeld een koelmachine zijn in het geval ammoniak als transportmedium wordt gebruikt. Ook kan het transportmedium worden gebruikt om een koelcel op een gewenste lage 5 temperatuur te houden of om in te vriezen produkten reeds voor te koelen of zelfs in het vriezen.The transport medium pressed by a pump 18 through a spiral 17 is strongly cooled in the spiral 17, because the spiral 17 is embedded in the sand 16, which had absorbed the cold from the nitrogen gas via the pipes 12. The cooled transport medium is led via the line 19 to the connected equipment 20. This may, for example, be a cooling machine if ammonia is used as the transport medium. The transport medium can also be used to keep a cooling cell at a desired low temperature or to pre-cool products to be frozen, or even during freezing.

Door toepassing van de inrichting volgens de uitvinding kan kou/ die voorheen nutteloos aan de omgevende atmosfeer werd afgestaan/ voor diverse doeleinden worden gebruikt. Hierdoor wordt een beduidende 10 energiebesparing bereikt.By using the device according to the invention, cold / previously uselessly released to the surrounding atmosphere / can be used for various purposes. A significant energy saving is hereby achieved.

Om in de inrichting volgens de uitvinding/ zoals weergegeven in de figuur/ een redelijke koude-overdracht aan het medium 16 te verzekeren/ verdient het voorkeur een betrekkelijk groot aantal pijpen 12 toe te passen, bijvoorbeeld één pijp met een doorsnede-oppervlak van 2 2 15 ca 10 cm per 200 cm loodrechte doorsnede door het vat 7. Bij een vat of houder met een rechthoekige doorsnede van 70 cm x 150 cm betekent dit reeds een aantal van circa 50 pijpen.In order to ensure a reasonable cold transfer to the medium 16 in the device according to the invention / as shown in the figure / it is preferable to use a relatively large number of pipes 12, for example one pipe with a cross-sectional area of 2 2 15 approx. 10 cm per 200 cm perpendicular section through the vessel 7. With a vessel or container with a rectangular section of 70 cm x 150 cm, this already means a number of approximately 50 pipes.

81013538101353

Claims

1. A cold storage device, characterized by a container or vessel in which a storage medium is held, the container or vessel of which the walls are lined with or surrounded by a thermal insulating material, while through the vessel through the storage medium a first number of , pipes or conduits, which terminate at one end through the wall of the vessel into a space adjacent to the vessel and which are connected at the other end to a drain, and further through the vessel and through the storage medium therein a second number pipes or conduits, through which a heat transport medium can be passed.

Device according to claim 1, characterized in that the storage medium is dry sand with dimensions of the sand grains from 0.16 micrometers to 800 micrometers.

3. Device according to claim 2, characterized in that the sand is mixed with metal particles.

4. Device as claimed in claims 1-3, characterized in that the device is built into a side wall or top wall of a freezing space, where products can be frozen by spraying with liquid nitrogen or similar material, which freezing space is the space adjacent to the vessel. , in which the ends of the first number of pipes or conduits open. 81 01 353