NL8303877A

NL8303877A - INSTALLATION, SUCH AS COOLING INSTALLATION OR HEAT PUMP.

Info

Publication number: NL8303877A
Application number: NL8303877A
Authority: NL
Original assignee: Grasso Koninkl Maschf
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1985-06-03
Also published as: EP0142209A2; EP0142209A3; EP0142209B1; DE3469799D1; ATE32944T1

Abstract

Plant consisting of a circuit system with one or more compressors (1), one or more condensers (2), one or more evaporators (4), a separation vessel (3) for liquid and vaporous refrigerants, and an ejectorsystem (12, 13) to use the high pressure from the liquid refrigerant coming from the condenser(s)(2) for conveyance of the liquid refrigerant from the separation vessel (3) to the evaporator(s)(4), whereby the ejector system (12, 13) has more than one ejector, connected in parallel, and there are means (14, 15, 16) for putting into operation the second or further ejector (13) if more liquid than can be discharged collects in the condenser (2).

Description

N.O. 31922 1 v —if*N.O. 31922 1 v —if *

Installatie, zoals koelinstallatie of warmtepomp.Installation, such as a cooling installation or heat pump.

De uitvinding heeft betrekking op een installatie bestaande uit een kringloopsysteem met één of meer compressoren, één of meer condensors, één of meer verdampers, een scheidingsvat voor vloeibaar en dampvormig koudemiddel en 5 een ejecteursysteem om de hoge druk van het uit de condensor^) komende vloeibare koudemiddel te gebruiken voor het transporteren van het vloeibare koudemiddel van het scheidingsvat naar de verdamper(s). Dergelijke installaties zijn in de literatuur wel bekend. Zo toont de Nederlandse octrooi-10 aanvrage 8105395 een koelinstallatie, waarbij in plaats van een smoororgaan en een centrifugaalpomp of dergelijke een ejecteur wordt gebruikt. Met een ejecteursysteem wordt de energie, die anders vernietigd zou worden in het smoororgaan bij het smoren van het van de condensor afkomstige vloeibare 15 koudemiddel met hoge druk nuttig gebruikt om het vloeibare koudemiddel van lage druk vanuit het scheidingsvat naar de verdamper(s) te transporteren.The invention relates to an installation consisting of a circulation system with one or more compressors, one or more condensers, one or more evaporators, a separating vessel for liquid and vaporous refrigerant and an ejector system to control the high pressure of the condenser coming out of the condenser. liquid refrigerant to be used to transport the liquid refrigerant from the separation vessel to the evaporator (s). Such installations are well known in the literature. For example, Dutch patent application 10105395 shows a cooling installation, in which an ejector is used instead of a throttle and a centrifugal pump or the like. With an ejector system, the energy that would otherwise be destroyed in the throttle when throttling the condenser high pressure liquid refrigerant is usefully used to transport the low pressure liquid refrigerant from the separator vessel (s) to the evaporator (s). .

Hierdoor wordt de energie bespaard, die anders nodig is om de pomp aan te drijven. Dit is vooral van belang, wan-20 neer de installatie als warmtepomp wordt gebruikt, waarbij zo weinig mogelijk energie onnodig gebruikt mag worden.This saves the energy otherwise required to drive the pump. This is especially important when the installation is used as a heat pump, whereby as little energy as possible may be used unnecessarily.

Een installatie met een centrifugaalpomp of dergelijke kan eventueel zeer eenvoudig geregeld worden, door het toerental van de pomp te wijzigen. Meestal wordt de pomp echter 25 gedimensioneerd voor de hoogste capaciteit van de installatie. Wanneer een lagere capaciteit wordt gevraagd, dan blijft de pomp toch met hetzelfde toerental doorlopen, hetgeen uit een oogpunt van energieverbruik niet gunstig is.An installation with a centrifugal pump or the like can possibly be very easily controlled by changing the speed of the pump. Usually, however, the pump is dimensioned for the highest capacity of the installation. When a lower capacity is requested, the pump continues to run at the same speed, which is not favorable from an energy consumption point of view.

Bovendien is de investering voor een pomp bij kleine 30 installaties erg duur. Een ejecteursysteem heeft dan voordelen. De nadelen zijn, dat een ejecteur is ingesteld op een vaste bepaalde capaciteit van de installatie en niet of nauwelijks geregeld kan worden. Een complicatie daarbij is nog, dat de massastroom van de vloeistof, die door de ejecteur 35 gecirculeerd wordt afhankelijk is van het drukverschil over de ejecteur en wel toeneemt bij toenemend drukverschil.In addition, the investment for a pump for small installations is very expensive. An ejector system then has advantages. The drawbacks are that an ejector is set to a fixed determined capacity of the installation and can hardly be controlled. A complication here is that the mass flow of the liquid circulated by the ejector 35 depends on the pressure difference over the ejector and increases with increasing pressure difference.

8303877 ·- J, - 2 -8303877 - J, - 2 -

De door de compressor aangevoerde massastroom is ook afhankelijk van het drukverschil, maar deze massastroom neemt juist af bij toenemend drukverschil.The mass flow supplied by the compressor also depends on the differential pressure, but this mass flow decreases with increasing differential pressure.

Toch moeten bédde massastromen geiljkblijven, omdat 5 de kringloop gesloten is.However, both mass flows must remain gleeful, because the cycle is closed.

De uitvinding beoogt nu bij een installatie met ejecteurcirculatie een zoveel mogelijk verliesvrije regeling tot stand te brengen en dit wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat het ejecteursysteem meer dan één ejecteur om-10 vat, die parallel zijn geschakeld, waarbij middelen aanwezig zijn om de tweede of volgende ejecteur in bedrijf te stellen, wanneer zich meer vloeistof in de condensor verzamelt, dan afgevoerd kan worden.The object of the invention is now to achieve as much lossless control as possible in an installation with ejector circulation, and this is achieved according to the invention in that the ejector system comprises more than one ejector, which are connected in parallel, with means being provided around the second or put the next ejector into operation when more liquid collects in the condenser than can be discharged.

Door de uitvinding wordt dus bespaard aan investering 15 en aan energieverbruik, terwijl toch een goede aanpassing aan het gevraagde vermogen moge lijk is.The invention thus saves on investment and energy consumption, while still allowing a good adaptation to the requested power.

Verdere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de nu volgende beschrijving en de volg-conclusies.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the subclaims.

20 De uitvinding zal aan de hand van de tekening nader worden toegelicht, waarin:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which:

Fig. 1 het schema van de installatie volgens de uitvinding toont met een tweetal ejecteurs; enFig. 1 shows the scheme of the installation according to the invention with two ejectors; and

Fig. 2 een langsdoorsnede is door één van de ejecteurs. 25 De compressor is aangegeven met 1, de condensor met 2, het scheidingvat met 3 en de verdampers met 4·, in dit geval twee stuks.Fig. 2 is a longitudinal section through one of the ejectors. 25 The compressor is indicated with 1, the condenser with 2, the separating vessel with 3 and the evaporators with 4 ·, in this case two pieces.

De zuigleiding van de compressor 1 is aangegeven met 5 en mondt U-vormig uit in de dampruimte 6 van het scheidings-30 vat 3. De vloeistofruimte van het vat 3 is aangegeven met 7.The suction line of the compressor 1 is indicated by 5 and ends in a U-shape in the vapor space 6 of the separating vessel 3. The liquid space of the vessel 3 is indicated by 7.

De leiding tussen compressor 1 en condensor 2 is aangegeven met 8. In deze leiding 8 kan nog een conventionele olieafscheider 9 zijn opgesteld. De noodzaak daartoe is afhankelijk van het gebruikte type compressor 1.The line between compressor 1 and condenser 2 is indicated by 8. In this line 8, a conventional oil separator 9 can also be arranged. The need for this depends on the type of compressor 1 used.

35 Een leiding 10 voert vloeibaar koudemiddel onder hoge druk af van de condensor 2.35 A line 10 drains high pressure liquid refrigerant from condenser 2.

8303877 * * - 3 -8303877 * * - 3 -

Van de vloeistofruimte 7 van het scheidingsvat 3 voert een leiding 11 naar de verdamper(s) 4>. Van de verdamper(s) 4· voert een leiding 12 naar de dampruimte 6 van het scheidingsvat 3.A line 11 leads from the liquid space 7 of the separating vessel 3 to the evaporator (s). From the evaporator (s) 4, a pipe 12 leads to the vapor space 6 of the separation vessel 3.

5 In deze leiding 11 is een circulatieinrichting aanwezig, bestaande uit een tweetal parallel geschakelde ejecteurs 12 resp. 13 van dezelfde of verschillende grootte*In this line 11 there is a circulation device, consisting of two ejectors 12 and 12 connected in parallel. 13 of the same or different size *

De van de condensor 2 komende leiding 10 sluit aan op de linker inlaat van de ejecteur 12. Door deze hogedrukvloei-10 stof wordt lagedrukvloeistof uit het vloeistofdee1 7 via de leiding 11 aangezogen en naar de verdamper(s) 4· getransporteerd.The pipe 10 coming from the condenser 2 connects to the left inlet of the ejector 12. This high-pressure liquid draws in low-pressure liquid from the liquid part 7 via the pipe 11 and transports it to the evaporator (s) 4 ·.

Om te verhinderen dat in de ejecteur 12 damp ontstaat, waardoor de ejecteur niet zou werken, wordt de hogedrukvloei-15 stof van de condensor eerst onderkoeld in het vloeistofbad 7.In order to prevent vapor from forming in the ejector 12, whereby the ejector would not work, the high-pressure liquid of the condenser is first supercooled in the liquid bath 7.

Daar een ejecteur ontworpen is voor één capaciteit wordt bij een vergroting van het gevraagde vermogen van de installatie een tweede ejecteur 13, en eventueel een 20 derde parallel bijgeschakeld door het openen van een afsluiter 14·.Since an ejector is designed for one capacity, a second ejector 13, and possibly a third, is connected in parallel when the required power of the installation is increased by opening a valve 14 ·.

De afsluiter 14- van de tweede ejecteur 13 wordt geopend, wanneer zich in condensor 2 teveel vloeistof ophoopt. Het vaststellen van dit teveel aan vloeistof kan geschieden met 25 een niveaumeter in de condensor die met bekende middelen de afsluiter 14· opent en sluit. Deze niveaumeter is niet getoond.The valve 14- of the second ejector 13 is opened when too much liquid accumulates in condenser 2. Determination of this excess liquid can be done with a level meter in the condenser which opens and closes valve 14 by known means. This level meter is not shown.

Wel is in fig. 1 een andere regeling getoond, waarbij een volgende ejecteur wordt ingeschakeld, wanneer de hoeveel-30 heid vloeistof in de condensor 2 te groot wordt.In Fig. 1, however, another control is shown, in which a next ejector is switched on when the amount of liquid in condenser 2 becomes too large.

Wanneer de verdampers 4- meer koude moeten gaan leveren, dan wordt meer gevormde damp via de leiding 12 naar het vat * 3 gevoerd. Deze damp wordt door de compressor 1 aangezogen en naar de condensor 2 gevoerd, waar de damp overgaat in 35 vloeistof. De condensor 2 kan deze grotere hoeveelheid vloeistof niet afvoeren, vanwege de beperkte capaciteit van de inwerking zijnde ejecteur. Er hoopt zich dus vloeistof op in de condensor.When the evaporators 4- have to supply more cold, more formed vapor is fed via the line 12 to the vessel * 3. This vapor is drawn in by the compressor 1 and fed to the condenser 2, where the vapor turns into liquid. The condenser 2 cannot discharge this larger amount of liquid, due to the limited capacity of the acting ejector. Liquid therefore accumulates in the condenser.

8303877 • * - 4 -8303877 • * - 4 -

Als zich vloeistof verzamelt in de condensor 2 wordt het voor het condenseren beschikbare oppervlak verkleind. De temperatuur en dus de druk in de condensor stijgt.When liquid collects in condenser 2, the area available for condensing is reduced. The temperature and thus the pressure in the condenser rises.

Het temperatuurverschil tussen de condensor en de 5 buitenlucht, aannemende dat de condensor in de buitenlucht staat opgesteld, moet zoveel mogelijk constant blijven, bij voorkeur in de orde van 11°K ^ 1°K.The temperature difference between the condenser and the outside air, assuming that the condenser is placed in the outside air, must remain constant as much as possible, preferably on the order of 11 ° K ^ 1 ° K.

Aangezien het technisch niet goed mogelijk is de temperatuur van de damp in de condensor 2 te meten, maar wel 10 de druk, wordt het verschil in druk tussen de damp in de condensor e^fverzadigingsdruk van het koudemiddel bij de temperatuur van de buitenlucht gebruikt als signaal om een tweede of volgende ejecteur in te schakelen.Since it is not technically possible to measure the temperature of the vapor in the condenser 2, but the pressure, the difference in pressure between the vapor in the condenser and the saturation pressure of the refrigerant at the temperature of the outside air is used as signal to switch on a second or next ejector.

Een kleine hoeveelheid vloeibaar koudemiddel wordt 15 daartoe opgesloten in een voeler 15, die wordt blootgesteld aan de buitenlucht. Een deel van de vloeistof verdampt en de druk van de verzadigde damp wordt doorgegeven aan een instrument 16, waarop ook de condensor 2 via een leiding 8a is aangesloten.For this purpose, a small amount of liquid refrigerant is enclosed in a sensor 15, which is exposed to the outside air. Part of the liquid evaporates and the pressure of the saturated vapor is passed on to an instrument 16, to which the condenser 2 is also connected via a line 8a.

20 Zodra het drukverschil groter wordt dan gewenst, dan betekent dit dat er zich vloeistof in de condensor 2 ophoopt. Bij overschrijden van het gewenste temperatuurverschil van bij voorkeur 11°K + 1°K wordt via een leiding 17 een signaal gegeven naar het bedieningsorgaa.n van de afsluiter 25 14, waardoor deze wordt geopend.As soon as the pressure difference becomes greater than desired, this means that liquid accumulates in condenser 2. When the desired temperature difference of preferably 11 ° K + 1 ° K is exceeded, a signal is given via a line 17 to the operating device of the valve 14, whereby it is opened.

Als de temperatuur van de buitenlucht verandert, verandert ook de temperatuur van de condensor, zodat het gewenste verschil wordt gehandhaafd.When the outside air temperature changes, the condenser temperature also changes, so that the desired difference is maintained.

Zoals blijkt uit fig. 1 loopt de leiding 10 vanaf 30 de condensor 2 in de dampruimte 6 van het vat 2 in warmte uitwisselend contact met de U-vormige inlaat 18 van de zuigleiding 5 van de compressor, waardoor de inlaat 18 wordt verwarmd. De door de compressor aangezogen damp wordt op'deze wijze aanzienlijk voorverwarmd door de warme hoge-35 drukvloeistof van de condensor 2, waardoor eventueel gevormde vloeistofdruppels overgaan in dampvorm, zodat geen vloeistof aan de compressor wordt toegevoerd.As can be seen from Fig. 1, the line 10 runs from the condenser 2 into the vapor space 6 of the vessel 2 in heat-exchanging contact with the U-shaped inlet 18 of the suction line 5 of the compressor, thereby heating the inlet 18. The vapor drawn in by the compressor is in this way considerably preheated by the hot high-pressure liquid of the condenser 2, so that any liquid droplets formed turn into vapor form, so that no liquid is supplied to the compressor.

/ i 8303877 * - 5 - i/ i 8303877 * - 5 - i

De leiding 10 wordt verder in warmte uitwisselend contact geleid, met een capillaire leiding 19, die aansluit op de leiding 11 en uitmondt boven de inlaat 18.The conduit 10 is further conducted into heat exchanging contact, with a capillary conduit 19 connecting to the conduit 11 and opening above the inlet 18.

Door deze capillaire leiding 19 wordt door het 5 heersende drukverschil een deel van het koudemiddel, waarin zich olie bevindt, vanaf de ejecteur(s) naar de inlaat 18 gevoerd. Het koudemiddel uit de leiding 19 verdampt door de warmte van het door de leiding 10 stromende koudemiddel, terwijl de olie wordt teruggevoerd naar de compressor 1.Through this capillary line 19, due to the prevailing pressure difference, a part of the refrigerant, which contains oil, is led from the ejector (s) to the inlet 18. The refrigerant from line 19 evaporates by the heat of the refrigerant flowing through line 10, while the oil is returned to compressor 1.

10 Vervolgens loopt de leiding 10 in warmte uitwisselend contact door het vloeistofbad 7 van het vat 3.The pipe 10 then passes through the liquid bath 7 of the vessel 3 in heat-exchanging contact.

Door contact met deze koude vloeistof wordt de hoge-drukvloeistof in de leiding 10 onderkoeld, om verdampen in de ejecteyr(s) 12, 13 te verhinderen.By contact with this cold liquid, the high-pressure liquid in the pipe 10 is supercooled, in order to prevent evaporation in the ejecteyr (s) 12, 13.

15 Er zijn dus als het ware drie warmtewisselaars opge steld in het vat 3, wat de compactheid van de installatie zeer bevordert.Thus, as it were, three heat exchangers are arranged in the vessel 3, which greatly enhances the compactness of the installation.

In de leiding 11 kan eventueel nog een op zich bekende filter-droger 20 voor het koudemiddel zijn opgesteld, 20 die ongerechtigheden en vocht uit het vloeibare koudemiddel verwijdert.Optionally, a per se known filter-drier for the refrigerant can be arranged in the line 11, which removes impurities and moisture from the liquid refrigerant.

In fig. 2 is een langsdoorsnede door één van de ejecteurs volgens de uitvinding getoond, bijvoorbeeld de ejecteur 13.Fig. 2 shows a longitudinal section through one of the ejectors according to the invention, for example ejector 13.

25 Deze bestaat uit een massief, in dwarsdoorsnede bij voorkeur zeshoekig lichaam 21 van messing of dergelijke met vier aansluitingen.It consists of a solid, cross-sectional, preferably hexagonal body 21 of brass or the like with four connections.

Op de bovenste aansluiting sluit de leiding 11 vanaf het vloeistofbad 7 aan. Hier wordt dus vloeibaar lagedruk- 30 koudemiddel toegevoerd.The pipe 11 from the liquid bath 7 connects to the top connection. Liquid low-pressure refrigerant is thus supplied here.

De onderste aansluiting dient voor verbinding naar de daaronder opgestelde ejecteur-12. -Als de ejécteur de onderste is, dan is deze aansluiting afgesloten met een dop of dergelijke.The bottom connection serves to connect to the ejector-12 installed below. -If the ejécteur is the bottom one, this connection is closed with a cap or the like.

35 Op de linker aansluiting sluit de leiding 10 aan en op de rechter aansluiting het leidingdeel 11, dat voert 8303877 ‘ - 6 - naar de verdamper(s) 4·.35 The line 10 connects to the left connection and the line section 11 to the right connection, which leads 8303877 "- 6 - to the evaporator (s) 4 ·.

In tegenstelling tot bekende ejecteurs met conver-gerende-divergerende doorgang is bij de ejecteur volgens de uitvinding de doorgang gevormd door getrapte cilindrische 5 kanalen 22, 23 en 24· en een wijder mengdeel 25.In contrast to known ejectors with convergent-divergent passage, in the ejector according to the invention the passage is formed by stepped cylindrical channels 22, 23 and 24 and a wider mixing part 25.

In het kanaaldeel 22 vóór het mengdeel 25 is een hard stalen bus 26 opgenomen om beschadigen van de kanaalwand door cavitatie te verhinderen.A hard steel sleeve 26 is incorporated in the channel section 22 in front of the mixing section 25 to prevent damage to the channel wall by cavitation.

Een doorgang opgebouwd uit cilindrische boringen is 10 aanzienlijk eenvoudiger tot stand te brengen dan een dubbel konische doorgang. De boringen kunnen met een conventionele boorinrichting aangebracht worden. 1 877 conclusiesA passage built up from cylindrical bores is considerably easier to realize than a double conical passage. The bores can be made with a conventional drilling device. 1,877 claims

Claims

1. Installation consisting of a circulation system with one or more compressors, one or more condensers, one or more evaporators, a separating vessel for liquid and vaporous refrigerant and an ejector system to control the high pressure of the liquid refrigerant coming from the condenser (s). for transporting the liquid refrigerant from the separator vessel to the evaporator (s), characterized in that the ejector system comprises more than one ejector, which are connected in parallel, means 10 being provided for the second or subsequent ejector when more liquid collects in the condenser than can be drained »

2. Installation according to claim 1, characterized in that the means are designed such that the pressure of the vaporous refrigerant in the condenser is compared with the saturation pressure of the refrigerant at the temperature of the environment in which the condenser is arranged and when exceeding a preset pressure difference, the second and / or next ejector 20 is switched on.

Installation according to claim 1 or 2, characterized in that each ejector is formed by an elongated body in which aligned stepped cylindrical bores are arranged.

Installation according to one or more of the preceding claims, characterized in that the conduit between the condenser and the ejector system is in indirect heat-exchanging contact with the liquid refrigerant bath in the separating vessel.

5. Installation consisting of a circulating system with one or more compressors, one or more condensers, one or more evaporators, a separating vessel for liquid and vapor refrigerant and a circulation device for passing the liquid refrigerant from the separating vessel (s) 35, characterized in that two heat exchangers are arranged in the vapor space of the separating vessel, whereby the liquid cooling medium is serially fed from the condenser as heating medium, the heat exchanger passing through the compressor 5 in the one heat exchanger. vaporous refrigerant drawn in the separating vessel is heated and in the other heat exchanger part of the liquid refrigerant leaving the circulation device is heated.

6. Installation according to claim 5, characterized in that said part of the liquid refrigerant is supplied to the vapor space of the separation vessel via a pipe, which opens into the vapor space above the open inlet of the suction pipe to the compressor and which has a throttling effect. 8303877