SE533859C2 - Metod för drift av ett system av värmeväxlare för subkritiska och transkritiska tillstånd, samt ett system av värmeväxlare - Google Patents

Description

533 859 Med hänsyn till den temperaturskillnad som krävs i en värmeväxlare, dvs. ungefär 10 °C, kommer vårmeutvecklingens övre gräns, baserat på C02- kondensationen, att ha en omgivningstemperatur kring 20 °C, Under denna temperatur håller sig C02 under den kritiska punkten vilket medför att kylsystemet drivs i subkritiskt läge. För kylsystem som används i livsmedelsbutiker överstiger omgivningstemperaturen under sommaren 20 °C i en stor del av världen. Vid dessa temperaturer utgör C02-kylningen en enfaskylning, nämligen gaskylning. C02 ligger över den kritiska punkten på systemets högtryckssida, vilket medför att kylsystemet drivs i transkritiskt läge.

Kylsystemets effektivitet och kylkapacitet är lägre vid transkritisk drift än vid subkritiskt drift. Det är en svaghet hos befintliga CO2-kylsystem att de har försämrade prestanda vid förhöjda omgivningstemperaturer överstigande cirka 20 °C, dvs. när det är önskvärt med hög prestanda. Syftet med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla ett transkritiskt kylsystem med förbättrad prestanda under transkritisk drift.

REDoGöRELsE FöR UPPF|NN|NGEN Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en lösning på problemet med de motstridiga kraven avseende värmeväxlarkonstruktionen för gaskylare och kondensorer. l stället för att ta fram en värmeväxlarkonstruktion som är avpassad för subkritiska tillstånd och sedan använda denna för transkritisk drift, så kan man använda ett flertal värmeväxlare i ett system. l enlighet med en första aspekt av den föreliggande uppfinningen uppnås dessa syften genom att seriekoppla minst en värmeväxlare med övriga värmeväxlare i ett transkritiskt tillstånd.

Metoden innefattar principen att parallellkoppla flera värmeväxlare under kondensation för att sedan seriekoppla dem eller seriekoppla och parallellkoppla dem i kombination under transkritisk drift. 10 15 20 25 533 B59 Företrädesvis innefattar metoden anordnandet av ett inlopp och ett utlopp i motsatta ändar av systemet samt att seriekoppla alla värmeväxlare vid ett trankritiskt tillstånd.

Detta förbättrar effektiviteten väsentligt i det transkritiska läget eftersom den termlska längden och värmeöverföringen ökar med den följden att kylmediets utloppstemperatur kan sänkas.

Systemet skiftas dessutom från parallellkopplade till seriekopplade värmeväxlare genom stängning av en första rörledning, förbindande sagda inlopp med en första kanal i varje värmeväxlare efter den första värmeväxlaren och mellan varannan därpå följande värmeväxlare, samt en andra rörledning, förbindande sagda utlopp med en andra kanal i varje värmeväxlare mellan resterande vänneväxlare.

Genom att förse sagda vännevàxlare med en dubbelkrets för värrneöverföring mellan två i allt väsentligt vätskebaserade medier, t.ex. ett kylmedium och en saltlösning, uppstår en fördel när varje krets skiftas mellan att vara parallellkopplad respektive seriekopplad.

Tack vare den flexibilitet blir det möjligt att optimera systemets prestanda för både subkritisk och transkritisk drift.

En annan aspekt av uppfinningen utgörs av ett system av värmeväxlare med ett inlopp och ett utlopp i motsatta ändar av systemet, en första rörledning ansluten till sagda inlopp och till en första kanal i varje värmeväxlare och en andra rörledning ansluten till sagda utlopp och till en andra kanal i varje värmeväxlare, kännetecknad av att en ventil är placerad i den första rörledningen efter den första värmeväxlaren och mellan varannan därpå följande värmeväxlare samtiden andra rörledningen mellan resterande värmeväxlare, och där värmeväxlarna är parallellkopplade när alla ventiler befinner sig i öppet läge och seriekopplade när alla ventiler befinner sig i stängt läge. 10 15 20 25 30 533 859 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Denna och andra aspekter av den föreliggande uppfinningen kommer här nedan att i detalj beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka visar ett adekvat utförande av uppfinningen.

Figur 1a visar en schematisk vy av ett system av värmeväxlare i enlighet med ett första parallellkopplat drifttillstànd i enlighet med den föreliggande uppfinningen.

Figur 1b visar ett diagram avseende temperatur/position för drifttillståndet enligt figur 1a.

Figur 2a visar en schematisk vy av ett system av värmeväxlare i enlighet med ett andra seriekopplat drifttillstånd i enlighet med den föreliggande uppfinnlngen.

Figur 2b visar ett diagram avseende temperatur/position för drifttillstándet enligt figur 2a.

DETÅLJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGENS UTFÖRANDEN Figur 1a och 2a avbildar ett system 1 av värmeväxlare 2. Varje värmeväxlare 2 har en dubbelkrets för värmeöverföring mellan två i allt väsentligt vätskebaserade medier, exempelvis ett kylmedium och en saltlösning. Den föreliggande uppfinningen är likväl också tillämpbari värmeväxlare som endast utnyttjar ett medium. Systemet 1 av värmeväxlare 2 har ett inlopp A, t.ex. fràn en kompressor (visas inte) i en kylmediekrets, och ett utlopp B, t.ex. en expansionsventil (visas inte), i motsatta ändar av systemet 1.

På motsvarande sätt har systemet 1 ett inlopp C och ett utlopp D för saltlösningskretsen i motsatta 'andar av systemet 1. Systemet 1 har dessutom en första rörledning 4 ansluten till sagda inlopp A och till en första kanal 5 i varje värmeväxlare 2, samt en andra rörledning 6 ansluten till sagda utlopp B och till en andra kanal 7 i varje värmeväxlare 2, En ventil 3 är vidare placerad i den första rörledningen 4, efter den första värmeväxlaren 2 och mellan varannan därpå följande värmeväxlare 2, samt iden andra rörledningen 6 mellan 10 15 20 25 30 533 B53 resterande värmeväxlare 2, där värrneväxlarna 2 är parallellkopplade när alla ventiler 3 befinner sig i öppet läge, vilket framgår av figur 1a, och seriekopplade när alla ventiler 3 befinner sig i stängt läge, vilket framgår av figur 2a. l figur 1a är värmeväxlarna 2 parallellkopplade för det subkritiska tillståndet, dvs. vid en temperatur understigande kylmediets kondensationspunkt. Värmeöverföringen avbildas i figur 1b, där den övre kurvan motsvarar kylmediets temperaturfall mellan inlopp A och utlopp B, där kylmediet har en mer eller mindre konstant temperatur under kondenseringen, och där den undre kurvan motsvarar saltlösningens temperaturhöjning mellan inlopp C och utlopp D. I figur 2a är värrneväxlarna 2 seriekopplade med varandra för ett transkritiskt tillstånd, dvs. vid en temperatur överstigande kylmediets kondensationspunkt. Värmeöverföringen avbildas i figur 2b, där den övre kurvan motsvarar kylmediets temperaturfall mellan inlopp A och utlopp B, och där den undre kurvan motsvarar saltlösningens temperaturhöjning mellan inlopp C och utlopp D. Värmeväxlarna 2 skiftas från att vara parallellkopplade till att vara seriekopplade genom stängning av ventiler 3 som är anordnade i en första rörledning 4 ansluten till en första kanal 5 i varje värmeväxlare 2 efter varannan värmeväxlare 2, samt i en andra rörledning 6 ansluten till en andra kanal 7 i varje värmeväxlare 2 mellan resterande värmeväxlare 2.

Saltlösningskretsen (visas inte) har en motsvarande rörledning 8 och en rörledning 9, vilka kommunicerar med inlopp C respektive utlopp D, samt ventilerna 10. Saltlösningskretsen kan på motsvarande sätt skiftas mellan att vara parallellkopplad och att vara seriekopplad. Ventilema 10 är placerade i rörledningen 8, efter den första värmeväxlaren 2 och inlopp C och mellan varannan därpå följande värmeväxlare 2, samtiden andra rörledningen 9 mellan resterande värmeväxlare 2, där värmeväxlarna 2 är parallellkopplade när alla ventiler 10 befinner sig i öppet läge, vilket framgår av figur 1a, och seriekopplade när alla ventiler 10 befinner sig i stängt läge, vilket framgår av figur 2a.

Fackmannen inser att den föreliggande uppfinningen på intet sätt är begränsad till de ovan beskrivna adekvata utförandena. Tvärtom är läget 533 859 sådant att många modifieringar och variationer är möjliga inom ramen för de bifogade kraven. Till exempel behöver endast en krets i du bbelkretsvärmeväxlaren vara i drift i enlighet med den föreliggande uppfinningen.

Claims (4)

10 15 20 25 30 533 859 KRAV

1. En metod för drift av ett system (1) av värmeväxlare (2) för subkritiska och transkritiska tillstånd, genom att initialt parallellkoppla minst tvâ värmeväxlare (2) för det subkritiska tillståndet, k ä n n e t e c k n a d a v seriekopplandet av minst en värmeväxlare (2) med övriga värmeväxlare vid det transkritiska tillståndet, och anordnandet av ett inlopp (A) och ett utlopp (B) i motsatta ändar av systemet (1 ), och skiftandet av värmeväxlarna (2) från att vara parallellkopplade till att vara seriekopplade genom stängning av en första rörledning (4), förbindande sagda inlopp (A) med en första kanal (5) i varje värmeväxlare (2) efter den första värmeväxlaren (2) och mellan varannan därpå följande värmeväxlare (2), samt en andra rörledning (6), förbindande sagda utlopp (B) med en andra kanal (7) i varje värmeväxlare (2) mellan resterande värmeväxlare.

2. En metod i enlighet med krav 1, som tillhandahåller sagda värmeväxlare (2) med en dubbelkrets för vârmeöverföring mellan två i allt väsentligt vätskebaserade medier, t.ex. ett kylmedium och en saltlösning, k ä n n e t e c k n a d a v skiftandet av varje krets från att vara parallellkopplad till att vara seriekopplad.

3. En metod i enlighet med något av kraven 1 till 2, k ä n n e t e c k n a d a v seriekopplandet av alla värmeväxlare (2) vid ett transkritiskt tillstånd.

4. Ett system (1) av vänneväxlare (2) med ett inlopp (A) och ett utlopp (B) i motsatta ändar av systemet (1 ), en första rörledning (4) ansluten till sagda inlopp (A) och till en första kanal (5) i varje värmeväxlare (2) och en andra rörledning (6) ansluten till sagda utlopp (B) och till en andra kanal (7) i varje värmeväxlare (2), k ä n n e t e c k n at a v en ventil (3) placerad i den första rörledningen (4) efter den första vårmevåxlaren (2) och mellan varannan därpå 533 859 följande värmeväxlare (2) samt i den andra rörledningen (6) mellan resterande värmeväxlare (2), där värmeväxlarna (2) är parallellkopplade när alla ventiler (3) befinner sig i öppet läge och seriekopplade när alla ventiler (3) befinner sig i stängt läge.