NO159504B - Fremgangsmaate ved drift av et kjoelemiddelkretsloep samt etkjoelemiddelkretsloep for gjennomfoering av fremgangsmaaten. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for drift av

et kjølemiddelkretsløp samt et kjølemiddelkretsløp ifølge kravenes innledninger.

Ved utvikling av kulde benyttes kjølemiddelkrets-løp hvor et kjølemiddel som i utgangspunktet er gassformet, gjøres flytende ved at varme trekkes ut under høyt trykk. Flytendegjøringen gjennomføres eksempelvis ved varmeutveks-ling med kjølevann eller omgivelsesluft. Det kondenserte kjølemiddel underkjøles deretter ved ytterligere uttrekking av varme, avspennes deretter og fordamper ved lavt trykk idet det derved trekker varme fra en kuldeforbruker.

Riktignok er virkningsgraden som kan oppnås ved den beskrevne fremgangsmåte for utvikling av kulde, ikke alltid optimal. Grunnen for dette er at kun en del av den varme som trekkes ut av systemet resulterer i en underkjøling av det flytendegjorte kjølemiddel.

Den foreliggende oppfinnelse tar således sikte på

å løse den oppgave å utvikle en fremgangsmåte av den inn-ledningsvis nevnte type som imidlertid utmerker seg med en god virkningsgrad og stor kuldeeffekt.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at en faseadskillelse av dampforjne.de. andeler-fra det flytendegjorte .kj.ølemiddel gjennomføres mellom, flytendeg jøringen og underkjølingen.

i Det ble innenfor den foreliggende oppfinnelses ramme funnet at kjølemiddélet også etter sin flytende-gjøring fremdeles delvis inneholder dampformede andeler. Dannelsen av damp er en følge av trykkfall eller lokale overoppvarmninger i kjølemiddelledingen. Ifølge oppfinnelsen utskilles således dampandelene fra det flytendegjorte kjølemiddel før underkjølingen slik at kun flytende kjølemiddel strømmer inn i underkjølingssonen. Herved forhøyes underkjølingens virkningsgrad og varmeoverføringen til det kjølende medium forbedres.

Ved trekkene ifølge oppfinnelsen forhøyes kjøle-effekten i kretsløpet, især ved kompresjonskjølemaskiner,

ved samme massesÆrøm *me4 orru\<^sl^ølemiddel'....Med andre _ord opp-

nås ved samme effektbehov, eksempelvis for kjølemiddel-kompressoren, en større kjøleeffekt. Det kreves ingen konstruksjonsmessig utvidelse, da alle vesentlige kompo-nenter i kjølemiddelkretsløpet, eksempelvis kompressor, rørledinger og armaturer, er de samme. Et trykkfall i under-kjølingssonen på kjølemiddelsiden, medfører ingen drifts-tekniske ulemper i energisammenheng, slik at det kan benyttes store strømningshastigheter og varmeovergangskoeff-isienter.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gir den ytterligere fordel at kun flytende kjølemiddel uten dampandel tilføres den etterfølgende avspenning.

Oppfinnelsen angår videre et kjølemiddelkretsløp for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med en kompressor, en flytendegjører, en underkjølingssone, en avspenningsinnretning, og en faseadskillelsesinnretning so er anordnet mellom flytendegjøreren og underkjølingssonen og hvor underkjølingssonen er forbundet med faseadskillelsesinnretningens væskeoppsamlingsrom.

Som kjølefluid benyttes især luft. Da kjølefluidet først treffer underkjølingssonen, oppnås en maksimal under-kjølingseffekt. I tillegg oppnås især ved drift om vinteren den fordel at den kalde luft utnyttes for underkjølingen,

mens allerede oppvarmet luft står til rådighet for flytende-gjøringen. På grunn av driftssikkerheten, kan til tross for lav lufttemperatur, flytendegjøringstemperaturen ikke senkes tilsvarende det som er termodynamisk mulig.

Oppfinnelsen samt ytterligere enkeltheter ved oppfinnelsen beskrives skjematisk på grunnlag av tegningen hvor fig. 1 viser et kjølemiddelkretsløp ifølge oppfinnelsen og fig. 2 viser et entalpi-trykkdiagram for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser skjematisk et kjølemiddelkretsløp i en kompresjonskjølemaskin. Et kjølemiddel, eksempelvis klordi-fluormetan, komprimeres i gassformet tilstand i en kompressor 1, eksempelvis til 15,3 bar. Det komprimerte kjølemiddel til-føres deretter en flytendegjører 2 hvor det ved varmeutveks-ling med omgivelsesluft avkjøles og flytendegjøres. Luft suges inn ved hjelp av en ventillator 3. Det flytendegjorte kjøle-middel føres deretter inn i en faseadskillelsesinnretning 4 hvor det flytendegjorte kjølemiddel adskilles fra gassfasen. Fra faseadskillelsesinnretningens 4 bunn fjernes flytendegjort kjølemiddel og tilføres en underkjølingssone 5 hvor det kondenserte kjølemiddel underkjøles.

I den viste utførelse er flytendegjøreren 2 og underkjølingssonen 5 sammenbygget til en konstruksjons-

enhet og tilføres felles kjøleluft fra omgivelsen. Det kondenserte kjølemiddel fra faseadskillelsesinnretningen 4 ledes først gjennom de røravsnitt i underkjølingssonen 6

som er anordnet nærmest flytendegjøreren 2 for å minimere varmestrømmen fra flytendegjøreren 2 til underkjølingssonen 6. Dette tiltak er især viktig når flytendegjørerens 2 og underkjølingssonens 6 rør har felles lameller.

Det underkjølte kondenserte kjølemiddel avspennes

1 en avspenningsventil 7 og fordamper i en etterfølgende fordamper 8, idet varme trekkes ut fra en kuldeforbruker. Deretter komprimeres kjølemiddelet pånytt.

I stedenfor den viste anordning med flytendegjøreren

2 og underkjølingssonen 6 er det også mulig å anordne disse med to deler etter hverandre i kjøleluf tstrømmen, idet under-kjølingssonen 6 ligger foran flytendeg jøreren i luft-strømmen.

Fig. 2 viser et entalpi (H) trykk (p)-diagram for

en kjent fremgangsmåte og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Metningslinjen 10 og kjølemiddelets kritiske punkt 11 er

vist. Fra punkt a komprimeres kjølemiddelet til punkt b.

Dets entalpi økes derved fra h a til h, .

a d ■

Det komprimerte kjølemiddel flytendegjøres deretter, noe som tilsvarer isobaren b-c i diagrammet. Punktet c ligger på metningslinjen 10.

Temperaturen i punktet c er eksempelvis 39°C og entalpien har verdien hc.

Ifølge oppfinnelsen underkjøles kjølemiddelet langs linjen c-c', eksempelvis til 30°C. Entalpien i dette punkt

har verdien h

c

Deretter avspennes kjølemiddelet isentalpt til tilstanden d1, hvor dets temperatur eksempelvis er -10°C. Kretsløpet lukkes ved fordampning av kjølemiddelet langs isobaren tilbake til punkt a.

Dersom kjølemiddelet hadde vært avspent isentalp uten foregående underkjøling> ville tilstanden d oppnås fra tilstanden c. i det følgende vises energiinnsparingen med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i forhold til kjent teknikk. I denne forbindelse ble følgende tallverdier benyttet som eksempel:

h = 407,5 kJ/kg

cl

hc = 249,2 kJ/kg

<h>'c= 236,7 kJ/kg

Kompresjonsarbeidet W fremkommer av differansen h, JD - h cl.

Således gjelder for kjøleeffekten Q uten underkjøling

og for kjøleeffekten Q<1> med underkjøling

Kjølemiddelkretsløpets effekttall £ og £, uten, hhv. med underkjøling, er definert som £ = Q /W og£sQ'/W.

Den relative effektforbedring ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er således

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen øker dermed effekten med ca. 8%.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for drift av et kjølemiddelkretsløp med faseadskillelse hvor et kjølemiddel i gassformet tilstand komprimeres, deretter flytendegjøres, underkjøles, avspennes, fordampes og deretter komprimeres på nytt, KARAKTERISERT VED at faseadskillelsen av dampformede andeler fra det flytendegjorte kjølemiddel gjennomføres mellom flytendegjøringen og underskjølingen.

2. Kjølemiddelkretsløp for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1, med en kompressor, en flytendegjører, en under-kj ølingssone , en avspenningsinnretning og en faseadskillelsesinnretning (4), KARAKTERISERT VED at faseadskillelsesinnretningen (4) er anordnet mellom flytendegjøreren (2) og under-kjølingssonen (5), og at underkjølingssonen (5) er forbundet med faseadskillelsesinnretningens (4) væskeoppsamlingsrom.