Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Ejektor-basiertes Kühlungssystem und ein Kühlungsverfahren.Various embodiments relate to an ejector-based cooling system and a cooling method.
Ein Kühlungssystem (z.B. eine Kälteanlage) wird beispielsweise verwendet zum Konservieren von Lebensmittel oder zum Regulieren der Temperatur in Gebäuden oder Fahrzeugen. Ein solches System basiert normalerweise auf einem Kältemittel, welches durch das System zirkuliert und Wärme mit der Umgebung austauscht, so dass in den gewünschten Bereichen ein Kühleffekt erreicht werden kann. Bei einer herkömmlichen Kälteanlage kann ein Ejektor zusammen mit einem Verdichter verwendet werden, um das Kältemittel in dem System umzuwälzen. Insbesondere kann ein Ejektor ohne bewegliche Teile funktionieren und kann daher als eine einfache Alternative zu einer komplexeren Vorrichtung (wie z.B. einer Pumpe) zum Erhöhen des Drucks des Kältemittels in der Kälteanlage verwendet werden. Beispielsweise können ein Ejektor, ein Verdampfer und ein Sammler einen Teilkreislauf einer Kälteanlage bilden, wobei der Ejektor beispielsweise zum Saugen des Kältemittels von dem Verdampfer-Ausgang und/oder zur Rezirkulation des Kältemittels in dem Teilkreislauf verwendet werden kann.A cooling system (e.g. a refrigeration system) is used, for example, to preserve food or to regulate the temperature in buildings or vehicles. Such a system is usually based on a refrigerant that circulates through the system and exchanges heat with the environment so that a cooling effect can be achieved in the desired areas. In a conventional refrigeration system, an ejector can be used in conjunction with a compressor to circulate the refrigerant in the system. In particular, an ejector can function with no moving parts and therefore can be used as a simple alternative to a more complex device (such as a pump) for increasing the pressure of the refrigerant in the refrigeration system. For example, an ejector, an evaporator and a collector can form a partial circuit of a refrigeration system, wherein the ejector can be used, for example, to suck in the refrigerant from the evaporator outlet and / or to recirculate the refrigerant in the partial circuit.
Problematisch bei dieser Variante ist die Rezirkulation des Kältemaschinenöls, welches üblicherweise zur Schmierung des Verdichters verwendet wird. Kältemaschinenöl kann sich in dem Ejektor-Sammler-Verdampfer-Teilkreislauf sammeln, so dass es dem Verdichter nicht mehr zur Verfügung steht. Ferner sollte bei einer solchen bisher üblichen Kälteanlage der Ejektor an die Eigenschaften des Verdampfers und/oder des Verdichters (z.B. an die Betriebstemperatur, an den Betriebsdruck, an den Massestrom, etc.) angepasst werden, so dass bestimmte gewünschte Betriebsbedingungen erfüllt werden können.The problem with this variant is the recirculation of the refrigeration machine oil, which is usually used to lubricate the compressor. Refrigerating machine oil can collect in the ejector-collector-evaporator sub-circuit so that it is no longer available to the compressor. Furthermore, in such a previously common refrigeration system, the ejector should be adapted to the properties of the evaporator and / or the compressor (e.g. to the operating temperature, the operating pressure, the mass flow, etc.) so that certain desired operating conditions can be met.
Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Ejektor-basiertes Kühlungssystem und Kühlungsverfahren, bei denen eine Ölrezirkulation in das System gewährleistet ist, und wobei eine unabhängige Regelung eines Ejektors ermöglicht wird.Various embodiments relate to an ejector-based cooling system and cooling methods in which oil recirculation into the system is ensured and in which independent control of an ejector is made possible.
Das hierin beschriebene Kühlungssystem kann derart eingerichtet sein, dass Kältemaschinenöl, welches während des Betriebs von einer Verdichtungseinheit ausgegeben wird, um das System herum zirkulieren und zu der Verdichtungseinheit zurücktransportiert werden kann, ohne sich an unerwünschten Stellen entlang des Strömungswegs anzusammeln. Ferner kann das hierin beschriebene Kühlungssystem einen Ejektor aufweisen und derart eingerichtet sein, dass der Ejektor von einem Hauptwärmetauscher (z.B. einem Hauptverdampfer) des Kühlungssystems entkoppelt ist, so dass die Betriebsparameter des Ejektors unabhängig von den Betriebsparametern des Hauptwärmetauschers ausgewählt und angepasst werden können, insbesondere unabhängig von einem Massestrom des Hauptwärmetauschers.The cooling system described herein can be set up in such a way that refrigerating machine oil, which is output from a compression unit during operation, can circulate around the system and be transported back to the compression unit without accumulating at undesired locations along the flow path. Furthermore, the cooling system described herein can have an ejector and be set up in such a way that the ejector is decoupled from a main heat exchanger (e.g. a main evaporator) of the cooling system, so that the operating parameters of the ejector can be selected and adjusted independently of the operating parameters of the main heat exchanger, in particular independently from a mass flow of the main heat exchanger.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Kühlungssystem aufweisen einen Basis-Kühlkreislauf, ein Unterkühlungssystem, welches eingerichtet ist, Kältemittel zu unterkühlen und dem Basis-Kühlkreislauf bereitzustellen, einen Ejektor eingerichtet, einen Teil des Kältemittels von dem Basis-Kühlkreislauf zu empfangen und einen anderen Teil des Kältemittels von dem Unterkühlungssystem zu empfangen, wobei der Ejektor ferner eingerichtet ist, einen Druck des von dem Unterkühlungssystem empfangenen Teils des Kältemittels zu erhöhen, und einen Abscheider, welcher derart eingerichtet ist, dass das Kältemittel in einer Gasphase von dem Abscheider dem Basis-Kreislauf bereitgestellt wird, und dass das Kältemittel in einer Flüssigphase von dem Abscheider dem Unterkühlungssystem bereitgestellt wird.According to various embodiments, a cooling system can have a basic cooling circuit, a subcooling system that is configured to subcool refrigerant and provide the base cooling circuit, an ejector configured to receive part of the refrigerant from the base cooling circuit and another part of the refrigerant from the subcooling system, wherein the ejector is further configured to increase a pressure of the part of the refrigerant received by the subcooling system, and a separator which is configured such that the refrigerant is provided in a gas phase from the separator to the basic circuit , and that the refrigerant is provided in a liquid phase from the separator to the subcooling system.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Kühlungsverfahren aufweisen ein Abscheiden einer Gasphase und einer Flüssigphase eines Kältemittels, ein Unterkühlen des flüssigen Kältemittels, ein Bereitstellen des gasförmigen Kältemittels und des unterkühlten flüssigen Kältemittels einem Basis-Kühlkreislauf, und ein Bereitstellen eines Teils des zu unterkühlenden Kältemittels und eines anderen Teils des Kältemittels von dem Basis-Kühlkreislauf einem Ejektor.According to various embodiments, a cooling method may include a separation of a gas phase and a liquid phase of a refrigerant, subcooling the liquid refrigerant, providing the gaseous refrigerant and the supercooled liquid refrigerant to a basic cooling circuit, and providing part of the refrigerant to be supercooled and another Part of the refrigerant from the basic cooling circuit is an ejector.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Kühlungsverfahrens ergeben sich aus der Beschreibung des Kühlungssystems und umgekehrt.Further advantageous refinements of the cooling method emerge from the description of the cooling system and vice versa.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigen
- 1A ein Kühlungssystem aufweisend einen Ejektor in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 1B einen Ejektor in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 2A ein Kühlungssystem aufweisend einen Ejektor in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 2B ein Kühlungssystem aufweisend einen Ejektor in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 3 ein Kühlungssystem aufweisend einen Tiefkühlkreislauf in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Kühlungsverfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Show it - 1A a cooling system having an ejector in a schematic illustration according to various embodiments;
- 1B an ejector in a schematic illustration according to various embodiments;
- 2A a cooling system having an ejector in a schematic illustration according to various embodiments;
- 2 B a cooling system having an ejector in a schematic illustration according to various embodiments;
- 3 a cooling system having a deep-freeze circuit in a schematic illustration according to various embodiments; and
- 4th a flow diagram of a cooling method according to various embodiments.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, „stromabwärts“, „stromaufwärts“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which there is shown, for purposes of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "back", "downstream", "upstream", etc. is used with reference to the orientation of the figure being described ( en) used. Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting. It goes without saying that other embodiments can be used and structural or logical changes can be made without departing from the scope of protection of the present invention. It goes without saying that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise. Therefore, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung.In the context of this description, the terms “connected”, “connected” and “coupled” are used to describe both a direct and an indirect connection, a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird der Begriff „stromaufwärts“ verwendet zum Beschreiben der relativen Anordnung eines oder mehrerer Elemente in Bezug auf eine Strömungsrichtung eines Fluids (z.B. eines Kältemittels). Beispielsweise kann der Begriff „stromaufwärts in Bezug auf ein Element“ eine Stelle beschreiben, welche vor dem Element (z.B. vor einem Eintritt des Elements) angeordnet ist, so dass das Fluid zunächst durch diese Stelle und danach in das Element strömt. Beispielsweise kann ein erstes Element stromaufwärts in Bezug auf ein zweites Element angeordnet sein, so dass das Fluid zunächst in das erste Element und danach in das zweite Element strömt. Es versteht sich, dass der Begriff „stromaufwärts“ nicht notwendigerweise bedeutet, dass das erste Element und das zweite Element direkt nebeneinander angeordnet sind, sondern es können auch andere Elemente zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element (z.B. entlang der Strömungsrichtung) angeordnet sein.In the context of this description, the term "upstream" is used to describe the relative arrangement of one or more elements in relation to a direction of flow of a fluid (e.g. a refrigerant). For example, the term “upstream in relation to an element” can describe a point which is arranged in front of the element (e.g. in front of an entry of the element), so that the fluid first flows through this point and then into the element. For example, a first element can be arranged upstream with respect to a second element, so that the fluid first flows into the first element and then into the second element. It goes without saying that the term “upstream” does not necessarily mean that the first element and the second element are arranged directly next to one another, but that other elements can also be arranged between the first element and the second element (e.g. along the direction of flow).
Im Rahmen dieser Beschreibung wird der Begriff „stromabwärts“ verwendet zum Beschreiben der relativen Anordnung eines oder mehrerer Elemente in Bezug auf eine Strömungsrichtung eines Fluids (z.B. eines Kältemittels). Beispielsweise kann der Begriff „stromabwärts in Bezug auf ein Element“ eine Stelle beschreiben, welche nach dem Element (z.B. nach einem Austritt des Elements) angeordnet ist, so dass das Fluid zunächst in das Element und danach durch diese Stelle strömt. Beispielsweise kann ein erstes Element stromabwärts in Bezug auf ein zweites Element angeordnet sein, so dass das Fluid zunächst in das zweite Element und danach in das erste Element strömt. Es versteht sich, dass der Begriff „stromabwärts“ nicht notwendigerweise bedeutet, dass das erste Element und das zweite Element direkt nebeneinander angeordnet sind, sondern es können auch andere Elemente zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element (z.B. entlang der Strömungsrichtung) angeordnet sein.In the context of this description, the term "downstream" is used to describe the relative arrangement of one or more elements in relation to a direction of flow of a fluid (e.g. a refrigerant). For example, the term "downstream in relation to an element" can describe a point which is arranged after the element (e.g. after an exit of the element) so that the fluid flows first into the element and then through this point. For example, a first element can be arranged downstream with respect to a second element, so that the fluid first flows into the second element and then into the first element. It goes without saying that the term “downstream” does not necessarily mean that the first element and the second element are arranged directly next to one another, but other elements can also be arranged between the first element and the second element (e.g. along the direction of flow).
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „Wärmetauscher“ und „Wärmeübertrager“ austauschbar verwendet. In ähnlicher Weise werden die Begriffe „Wärmeaustausch“ und „Wärmeübertragung“ austauschbar verwendet.In the context of this description, the terms “heat exchanger” and “heat exchanger” are used interchangeably. Similarly, the terms "heat exchange" and "heat transfer" are used interchangeably.
In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference symbols, as far as this is appropriate.
1A veranschaulicht ein Kühlungssystem 100 in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 1A illustrates a cooling system 100 in a schematic representation according to various embodiments.
Das Kühlungssystem 100 (z.B. eine Kälteanlage, beispielsweise in einem Supermarkt oder in einem anderen Gebäude, für das eine Temperatur von geringer als beispielsweise 10°C gewünscht ist) kann einen Basis-Kühlkreislauf 102 (auch gekennzeichnet als Basis-Kältemittelkreislauf) aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Basis-Kühlkreislauf 102 die Komponenten eines herkömmlichen Dampfkompressionskreislaufs aufweisen, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Ein Kältemittel (z.B. Kohlenstoffdioxid, CO2) kann durch einen solchen Kreislauf zirkulieren und Wärme mit einem zu kühlenden Fluid austauschen, so dass das Fluid gekühlt werden kann. The cooling system 100 (For example a refrigeration system, for example in a supermarket or in another building, for which a temperature lower than, for example, 10 ° C. is desired) can have a basic cooling circuit 102 (also marked as basic refrigerant circuit). According to various embodiments, the basic cooling circuit 102 have the components of a conventional vapor compression cycle, as will be explained in more detail below. A refrigerant (eg carbon dioxide, CO 2 ) can circulate through such a circuit and exchange heat with a fluid to be cooled, so that the fluid can be cooled.
Beispielsweise kann der Basis-Kühlkreislauf 102, einen ersten (z.B. wärmeaufnehmenden) Wärmetauscher 104, eine Verdichtungseinheit 106, einen zweiten (z.B. wärmeabgebenden) Wärmetauscher 108 und eine Druckminderungseinrichtung 110 aufweisen.For example, the basic cooling circuit 102 , a first (e.g. heat-absorbing) heat exchanger 104 , a compression unit 106 , a second (e.g. heat-emitting) heat exchanger 108 and a pressure reducing device 110 exhibit.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 einen Eingang 104a und einen Ausgang 104b aufweisen, welche mittels eines ersten Strömungswegs miteinander verbunden sein können, um Kältemittel zwischen dem Eingang 104a und dem Ausgang 104b mittels des ersten Strömungswegs zu transportieren. Der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 kann derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel durch den ersten Strömungsweg fließt und dieses in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einem zu kühlenden Fluid (z.B. Luft, Wasser, Sole, etc.) ist, so dass Wärme von dem zu kühlenden Fluid in das Kältemittel aufgenommen wird, wenn dieses durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 fließt. Somit kann das zu kühlende Fluid gekühlt werden.According to various embodiments, the heat-absorbing heat exchanger 104 an entrance 104a and an exit 104b have, which can be connected to one another by means of a first flow path to coolant between the inlet 104a and the exit 104b to be transported by means of the first flow path. The heat-absorbing heat exchanger 104 can be set up in such a way that the refrigerant flows through the first flow path and this is in a heat exchange relationship with a fluid to be cooled (e.g. air, water, brine, etc.), so that heat is absorbed from the fluid to be cooled into the refrigerant, if this through the heat-absorbing heat exchanger 104 flows. The fluid to be cooled can thus be cooled.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 einen zweiten Strömungsweg aufweisen, welcher in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem ersten Strömungsweg ist, und durch welchen das zu kühlende Fluid fließen kann.According to various embodiments, the heat-absorbing heat exchanger 104 have a second flow path which is in a heat exchange relationship with the first flow path and through which the fluid to be cooled can flow.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das zu kühlende Fluid den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 umfließt. Beispielsweise kann ein Zirkulationssystem (z.B. ein oder mehrere Rohre, ein Ventilator, ein Lüfter, etc.) verwendet werden, um das zu kühlende Fluid (z.B. Luft, Wasser, Sole, etc.) um dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 in Bewegung zu bringen, so dass ein effizienterer Wärmeaustausch zwischen dem durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 fließenden Kältemittel und dem zu kühlenden Fluid ermöglicht wird.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the fluid to be cooled passes the heat-absorbing heat exchanger 104 flows around. For example, a circulation system (eg one or more pipes, a fan, a fan, etc.) can be used to circulate the fluid to be cooled (eg air, water, brine, etc.) around the heat-absorbing heat exchanger 104 to get in motion, so that a more efficient heat exchange between the through the heat-absorbing heat exchanger 104 flowing refrigerant and the fluid to be cooled is made possible.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 ein Verdampfer (z.B. ein Rohrverdampfer, ein Plattenwärmeübertrager, ein Lamellenverdampfer, etc.) sein oder als ein Verdampfer eingerichtet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 aber auch ein Sublimator sein bzw. als Sublimator eingerichtet sein. Die Verwendung eines Sublimators und eines zu sublimierenden Kältemittels kann ermöglichen, niedrigere Temperaturbereiche zu erreichen, als mittels eines Verdampfers und eines zu verdampfenden Kältemittels.According to various embodiments, the heat-absorbing heat exchanger 104 an evaporator (eg a tube evaporator, a plate heat exchanger, a lamellar evaporator, etc.) or be set up as an evaporator. According to various embodiments, the heat-absorbing heat exchanger 104 but also be a sublimator or be set up as a sublimator. The use of a sublimator and a refrigerant to be sublimated can make it possible to achieve lower temperature ranges than by means of an evaporator and a refrigerant to be evaporated.
Der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 kann derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel eine Phasenänderung vollzieht, wenn dieses durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 fließt. Beispielsweise kann das Kältemittel verdampfen bzw. sublimieren, wenn dieses durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 fließt. Somit kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 derart eingerichtet sein, dass dieser flüssiges Kältemittel (z.B. Kältemittel in einer Flüssigphase) empfängt und verdampftes Kältemittel (z.B. Kältemittel in einer Gasphase) ausgibt. Beispielsweise kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel verdampfen und latente Wärme (z.B. Verdampfungswärme) aufnehmen kann, wenn dieses durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 fließt.The heat-absorbing heat exchanger 104 can be set up in such a way that the refrigerant undergoes a phase change when it passes through the heat-absorbing heat exchanger 104 flows. For example, the refrigerant can evaporate or sublime when it passes through the heat-absorbing heat exchanger 104 flows. Thus, the heat absorbing heat exchanger 104 be set up in such a way that it receives liquid refrigerant (eg refrigerant in a liquid phase) and emits evaporated refrigerant (eg refrigerant in a gas phase). For example, the heat-absorbing heat exchanger 104 be set up in such a way that the refrigerant can evaporate and absorb latent heat (eg heat of evaporation) when it passes through the heat-absorbing heat exchanger 104 flows.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel beim Eingang 104a des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104 auf einem derartigen Druckniveau ist, dass die Sättigungstemperatur des Kältemittels niedriger (z.B. 5°C niedriger, 10°C niedriger, 20°C niedriger, etc.) ist, als die Temperatur des zu kühlenden Fluids, so dass das Kältemittel Wärme von dem zu kühlenden Fluid in effizienter Weise aufnehmen kann. Anschaulich kann das Kühlungssystem 100 auch derart eingerichtet sein, dass die Temperatur des Kältemittels beim Eingang 104a des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104 niedriger (z.B. 5°C niedriger, 10°C niedriger, 20°C niedriger, etc.) ist, als die Temperatur des zu kühlenden Fluids. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass der Druck des Kältemittels beim Eingang 104a des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104 in einem Bereich von ungefähr 10 bar bis ungefähr 40 bar ist und/oder dass die Temperatur des Kältemittels beim Eingang 104a des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104 in einem Bereich von ungefähr -35°C bis ungefähr 10°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr -20°C bis ungefähr 5°C ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass der Massestrom von Kältemittel (auch als Mengendurchfluss bezeichnet) durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 in einem Bereich von ungefähr 0,4 Kg/s bis ungefähr 0,6 Kg/s ist. Der Massestrom von Kältemittel kann angepasst werden, basierend auf dem zu erreichenden Kühlungseffekt.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up so that the refrigerant at the entrance 104a of the heat-absorbing heat exchanger 104 is at such a pressure level that the saturation temperature of the refrigerant is lower (e.g. 5 ° C lower, 10 ° C lower, 20 ° C lower, etc.) than the temperature of the fluid to be cooled, so that the refrigerant heats from the to can absorb cooling fluid in an efficient manner. The cooling system is clear 100 also be set up so that the temperature of the refrigerant at the entrance 104a of the heat-absorbing heat exchanger 104 lower (eg 5 ° C lower, 10 ° C lower, 20 ° C lower, etc.) than the temperature of the fluid to be cooled. According to various embodiments, the cooling system 100 be set up so that the pressure of the refrigerant at the entrance 104a of the heat-absorbing heat exchanger 104 is in a range from approximately 10 bar to approximately 40 bar and / or that the temperature of the refrigerant at the inlet 104a of the heat-absorbing heat exchanger 104 is in a range from about -35 ° C to about 10 ° C, for example in a range from about -20 ° C to about 5 ° C. According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the mass flow of refrigerant (also referred to as mass flow) through the heat-absorbing heat exchanger 104 is in a range from about 0.4 kg / s to about 0.6 kg / s. The mass flow of refrigerant can be adjusted based on the cooling effect to be achieved.
Die Druckbereiche, die Temperaturbereiche und die Massestrombereiche sind beispielhaft gewählt, und können beispielsweise für CO2 als Kältemittel gelten. Es versteht sich, dass die Druckbereiche die Temperaturbereiche und die Massestrombereiche abhängig von dem verwendeten Kältemittel und/oder von dem gewünschten Betrieb sein können, und diese können basierend auf dem verwendeten Kältemittel und/oder auf dem gewünschten Betrieb entsprechend angepasst werden.The pressure ranges, the temperature ranges and the mass flow ranges are selected as examples and can apply to CO 2 as a refrigerant, for example. It goes without saying that the pressure ranges, the temperature ranges and the mass flow ranges can be dependent on the refrigerant used and / or on the desired operation, and these can be adapted accordingly based on the refrigerant used and / or on the desired operation.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel überhitzt wird, wenn dieses durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 fließt, so dass die Temperatur des von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 ausgegebenen Kältemittels höher (z.B. 5°C höher, 10°C höher, etc.) ist, als die Siedetemperatur des Kältemittels (z.B. als die Siedetemperatur auf dem Druckniveau des von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 ausgegebenen Kältemittels).According to various embodiments, the heat-absorbing heat exchanger 104 be set up such that the refrigerant is overheated when it is through the heat-absorbing heat exchanger 104 flows so that the temperature of the heat-absorbing heat exchanger 104 issued refrigerant is higher (e.g. 5 ° C higher, 10 ° C higher, etc.) than the boiling temperature of the refrigerant (e.g. than the boiling temperature at the pressure level of the heat-absorbing heat exchanger 104 issued refrigerant).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verdichtungseinheit 106 in Bezug auf den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 stromabwärts angeordnet sein. Die Verdichtungseinheit 106 kann eingerichtet sein, das (z.B. verdampfte bzw. sublimierte) Kältemittel (z.B. direkt) von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 anzusaugen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Verdichtungseinheit 106 und der wärmeabgebende Wärmetauscher 104 miteinander verbunden sein: die Verdichtungseinheit 106 kann beispielsweise einen Eingang 106a und einen Ausgang 106b aufweisen, und der Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 kann mit dem Ausgang 104b des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung) verbunden sein oder werden.According to various embodiments, the compression unit 106 in relation to the heat-absorbing heat exchanger 104 be arranged downstream. The compression unit 106 can be set up, the (eg evaporated or sublimated) refrigerant (eg directly) from the heat-absorbing heat exchanger 104 suck in. According to various embodiments, the compression unit 106 and the exothermic heat exchanger 104 be connected to each other: the compression unit 106 can for example be an input 106a and an exit 106b have, and the entrance 106a the compression unit 106 can with the output 104b of the heat-absorbing heat exchanger 104 (for example by means of a line, such as a suction line) be or will be connected.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verdichtungseinheit 106 eingerichtet sein, das Kältemittel zu verdichten. Anschaulich kann die Verdichtungseinheit 106 derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel beim Ausgang 106b der Verdichtungseinheit 106 auf einem höheren Druckniveau (z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 bar bis ungefähr 110 bar) ist als beim Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 (z.B. kann der Druck des Kältemittels beim Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 in einem Bereich von ungefähr 10 bar bis ungefähr 40 bar sein). Dementsprechend hat auch das Kältemittel beim Ausgang 106b der Verdichtungseinheit 106 eine höhere Temperatur (z.B. in einem Bereich von ungefähr 75°C bis ungefähr 130°C), als beim Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 (z.B. kann die Temperatur des Kältemittels beim Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 in einem Bereich von ungefähr 0°C bis ungefähr 30°C sein). Somit kann auch die Siedetemperatur des Kältemittels erhöht werden.According to various embodiments, the compression unit 106 be set up to compress the refrigerant. The compression unit can be clearly illustrated 106 be set up so that the refrigerant at the exit 106b the compression unit 106 is at a higher pressure level (eg in a range from about 50 bar to about 110 bar) than at the inlet 106a the compression unit 106 (e.g. the pressure of the refrigerant at the inlet 106a the compression unit 106 be in a range from about 10 bar to about 40 bar). Accordingly, the refrigerant also has at the outlet 106b the compression unit 106 a higher temperature (eg in a range of about 75 ° C to about 130 ° C) than at the entrance 106a the compression unit 106 (e.g. the temperature of the refrigerant at the entrance 106a the compression unit 106 be in a range from about 0 ° C to about 30 ° C). This means that the boiling point of the refrigerant can also be increased.
Das von der Verdichtungseinheit 106 ausgegebene Kältemittel kann sich somit in einem Hochdruck- und Hochtemperaturzustand befinden (z.B. der Druck des Kältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 50 bar bis ungefähr 110 bar sein und/oder die Temperatur des Kältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 75°C bis ungefähr 130°C sein). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass der Massestrom von Kältemittel durch die Verdichtungseinheit 106 in einem Bereich von ungefähr 0,4 Kg/s bis ungefähr 1,1 Kg/s ist.That from the compression unit 106 Dispensed refrigerant can thus be in a high pressure and high temperature state (e.g. the pressure of the refrigerant can be in a range from about 50 bar to about 110 bar and / or the temperature of the refrigerant can be in a range from about 75 ° C to about 130 ° C). According to various embodiments, the cooling system 100 be set up such that the mass flow of refrigerant through the compression unit 106 is in a range from about 0.4 Kg / s to about 1.1 Kg / s.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verdichtungseinheit 106 einen Verdichter (z.B. einen Hubkolbenverdichter, einen Schraubenverdichter, einen Rollkolbenverdichter, einen Turboverdichter, einen Scroll-Kompressor, etc.) aufweisen, welcher eingerichtet sein kann, das Kältemittel zu verdichten. Der Verdichter kann beispielsweise ein einstufiger Verdichter aber auch ein mehrstufiger Verdichter sein. Die Verdichtungseinheit 106 kann aber auch eine Mehrzahl von Verdichtern (z.B. einen Verbund mit einer Mehrzahl von Verdichtern) aufweisen, beispielsweise in dem Fall, dass eine höhere Menge an Kältemittel verdichtet werden sollte. Beispielsweise können die Verdichter der Mehrzahl von Verdichtern parallel zueinander angeordnet sein, aber alternativ oder zusätzlich die Verdichter der Mehrzahl von Verdichtern können auch in Reihe angeordnet sein.According to various embodiments, the compression unit 106 a compressor (for example a reciprocating compressor, a screw compressor, a rotary piston compressor, a turbo compressor, a scroll compressor, etc.) which can be set up to compress the refrigerant. The compressor can, for example, be a single-stage compressor, but also a multi-stage compressor. The compression unit 106 but can also have a plurality of compressors (for example a composite with a plurality of compressors), for example in the event that a larger amount of refrigerant should be compressed. For example, the compressors of the plurality of compressors can be arranged parallel to one another, but alternatively or additionally the compressors of the plurality of compressors can also be arranged in series.
Die Verdichtungseinheit 106 kann ferner eingerichtet sein, das Kältemittel durch das Kühlungssystem 100 umzuwälzen. Mit anderen Worten kann die Verdichtungseinheit 106 ermöglichen, dass das Kältemittel durch das Kühlungssystem 100 umläuft.The compression unit 106 can also be set up, the refrigerant through the cooling system 100 to overturn. In other words, the compression unit 106 allow the refrigerant to pass through the cooling system 100 circulates.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das verdichtete Kältemittel dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 zugeführt wird. Beispielsweise kann der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 in Bezug auf die Verdichtungseinheit 106 stromabwärts angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Verdichtungseinheit 106 und der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 miteinander verbunden sein: der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 kann einen Eingang 108a und einen Ausgang 108b aufweisen, und der Eingang 108a des wärmeabgebenden Wärmetauschers 108 kann mit dem Ausgang 106b der Verdichtungseinheit 106 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Heißgasleitung) verbunden sein oder werden.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the compressed refrigerant is the heat-emitting heat exchanger 108 is fed. For example, the heat-emitting heat exchanger 108 in relation to the compression unit 106 be arranged downstream. According to various embodiments, the compression unit 106 and the exothermic heat exchanger 108 connected to each other: the heat-emitting heat exchanger 108 can have an input 108a and an exit 108b have, and the entrance 108a of the heat-emitting heat exchanger 108 can with the output 106b the compression unit 106 (for example by means of a line, such as a hot gas line) be or will be connected.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der Eingang 108a und der Ausgang 108b des wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 mittels eines ersten Strömungswegs verbunden sein, um Kältemittel zwischen dem Eingang 108a und dem Ausgang 108b mittels des ersten Strömungswegs zu transportieren. Der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 kann derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel durch den ersten Strömungsweg fließt und dieses in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einem sekundären Fluid (z.B. Luft, Wasser, Sole, etc.) ist, so dass Wärme von dem Kältemittel entzogen und in das sekundäre Fluid aufgenommen wird, wenn dieses durch den wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 fließt. Somit kann das Kältemittel gekühlt werden.According to various embodiments, the input 108a and the exit 108b of the heat-emitting heat exchanger 108 be connected by means of a first flow path to refrigerant between the inlet 108a and the exit 108b to be transported by means of the first flow path. The heat-emitting heat exchanger 108 can be set up in such a way that the refrigerant flows through the first flow path and this is in a heat exchange relationship with a secondary fluid (e.g. air, water, brine, etc.), so that heat is extracted from the refrigerant and absorbed into the secondary fluid, if this through the heat-emitting heat exchanger 108 flows. Thus, the refrigerant can be cooled.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verdichtungseinheit 106 derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel auf ein derartiges Druckniveau verdichtet wird, dass die Sättigungstemperatur des Kältemittels beim Eingang 108a des wärmeabgebenden Wärmetauschers 108 höher (z.B. 5°C höher, 10°C höher, 15°C höher, etc.) ist, als die Temperatur des sekundären Fluids. Damit kann das Kältemittel Wärme zu dem sekundären Fluid in effizienter Weise abgeben. Anschaulich kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass die Temperatur des Kältemittels beim Eingang 108a des wärmeabgebenden Wärmetauschers 108 höher (z.B. 5°C höher, 10°C höher, 15°C höher, etc.) ist, als die Temperatur des sekundären Fluids. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Druck des Kältemittels beim Eingang 108a des wärmeabgebenden Wärmetauschers 108 in einem Bereich von ungefähr 50 bar bis ungefähr 110 bar sein und/oder die Temperatur des Kältemittels kann beim Eingang 108a des wärmeabgebenden Wärmetauschers 108 in einem Bereich von ungefähr 75°C bis ungefähr 130°C sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass der Massestrom von Kältemittel durch den wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 in einem Bereich von ungefähr 0,4 Kg/s bis ungefähr 1,1 Kg/s ist.According to various embodiments, the compression unit 106 so set up be that the refrigerant is compressed to such a pressure level that the saturation temperature of the refrigerant at the entrance 108a of the heat-emitting heat exchanger 108 higher (e.g. 5 ° C higher, 10 ° C higher, 15 ° C higher, etc.) than the temperature of the secondary fluid. This allows the refrigerant to transfer heat to the secondary fluid in an efficient manner. The cooling system is clear 100 be set up so that the temperature of the refrigerant at the entrance 108a of the heat-emitting heat exchanger 108 higher (e.g. 5 ° C higher, 10 ° C higher, 15 ° C higher, etc.) than the temperature of the secondary fluid. According to various embodiments, the pressure of the refrigerant at the inlet 108a of the heat-emitting heat exchanger 108 be in a range from about 50 bar to about 110 bar and / or the temperature of the refrigerant at the entrance 108a of the heat-emitting heat exchanger 108 be in a range from about 75 ° C to about 130 ° C. According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the mass flow of refrigerant through the heat-emitting heat exchanger 108 is in a range from about 0.4 Kg / s to about 1.1 Kg / s.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 einen zweiten Strömungsweg aufweisen, welcher in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem ersten Strömungsweg ist, und durch welchen das sekundäre Fluid fließen kann.According to various embodiments, the heat-emitting heat exchanger can 108 have a second flow path which is in heat exchange relationship with the first flow path and through which the secondary fluid can flow.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das sekundäre Fluid den wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 umfließt. Beispielsweise kann ein Zirkulationssystem (z.B. ein oder mehrere Rohre, ein Ventilator, ein Lüfter, etc.) verwendet werden, um das sekundäre Fluid (z.B. Luft, Wasser, Sole, etc.) um dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 in Bewegung zu bringen, so dass ein effizienterer Wärmeaustausch zwischen dem durch den wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 fließenden Kältemittel und dem sekundären Fluid ermöglicht wird.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up such that the secondary fluid is the heat-emitting heat exchanger 108 flows around. For example, a circulation system (e.g. one or more pipes, a fan, a fan, etc.) can be used to circulate the secondary fluid (e.g. air, water, brine, etc.) around the heat-emitting heat exchanger 108 to get in motion, so that a more efficient heat exchange between the through the heat-emitting heat exchanger 108 flowing refrigerant and the secondary fluid is enabled.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 ein Verflüssiger (z.B. ein luftgekühlter Verflüssiger, ein wassergekühlter Verflüssiger, ein Verdunstungsverflüssiger, etc.) sein oder als Verflüssiger eingerichtet sein. Der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 kann beispielsweise als Verflüssiger eingerichtet sein, wenn das Kältemittel ein herkömmliches (z.B. subkritisches) Kältemittel aufweist. In dieser Ausgestaltung kann das Kältemittel kondensiert werden, wenn dieses durch den wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 fließt.According to various embodiments, the heat-emitting heat exchanger can 108 a condenser (eg an air-cooled condenser, a water-cooled condenser, an evaporative condenser, etc.) or be set up as a condenser. The heat-emitting heat exchanger 108 can be set up as a condenser, for example, if the refrigerant has a conventional (eg subcritical) refrigerant. In this embodiment, the refrigerant can be condensed when it is passed through the heat-emitting heat exchanger 108 flows.
Alternativ kann der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 ein Gaskühler (z.B. ein Lamellengaskühler, ein Gaskühler mit Rippen, etc.) sein oder als Gaskühler eingerichtet sein. Der wärmeabgebende Wärmetauscher 108 kann beispielsweise als Gaskühler eingerichtet sein, wenn das Kältemittel ein überkritisches Kältemittel (z.B. CO2) aufweist. In dieser Ausgestaltung kann das Kältemittel gekühlt werden, wenn dieses durch den wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 fließt, ohne dass eine Phasenänderung geschieht.Alternatively, the heat-emitting heat exchanger 108 a gas cooler (e.g. a lamellar gas cooler, a gas cooler with ribs, etc.) or be set up as a gas cooler. The heat-emitting heat exchanger 108 can be set up, for example, as a gas cooler if the refrigerant has a supercritical refrigerant (eg CO 2 ). In this embodiment, the refrigerant can be cooled when it is through the heat-emitting heat exchanger 108 flows without a phase change occurring.
Es versteht sich, dass das Kühlungssystem 100 auch weitere (z.B. wärmeabgebende) Wärmetauscher aufweisen kann, welche beispielsweise in Reihe und/oder parallel zueinander (z.B. in Reihe und/oder parallel zu dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108) angeordnet sein können. Die weiteren Wärmetauscher können beispielsweise zur Wärmerückgewinnung (z.B. Brauchwassererwärmung, Heizung, etc.) verwendet werden.It is understood that the cooling system 100 can also have further (eg heat-emitting) heat exchangers, which for example are in series and / or parallel to one another (eg in series and / or parallel to the heat-emitting heat exchanger 108 ) can be arranged. The other heat exchangers can be used, for example, for heat recovery (e.g. domestic water heating, heating, etc.).
Das von dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 ausgegebene Kältemittel kann sich in einem Hochdruckzustand und/oder Hochtemperaturzustand befinden, z.B. der Druck des Kältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 50 bar bis ungefähr 110 bar sein und/oder die Temperatur des Kältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 10°C bis ungefähr 50°C sein.That from the heat-emitting heat exchanger 108 Dispensed refrigerant can be in a high pressure state and / or high temperature state, e.g. the pressure of the refrigerant can be in a range from about 50 bar to about 110 bar and / or the temperature of the refrigerant can be in a range from about 10 ° C to about 50 Be ° C.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das gekühlte Kältemittel der Druckminderungseinrichtung 110 zugeführt wird. Die Druckminderungseinrichtung 110 kann beispielsweise in Bezug auf den wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 stromabwärts angeordnet sein.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the cooled refrigerant of the pressure reduction device 110 is fed. The pressure reducing device 110 can for example in relation to the heat-emitting heat exchanger 108 be arranged downstream.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Druckminderungseinrichtung 110 derart eingerichtet sein, dass der Druck des Kältemittels reduziert wird (z.B. um 5 bar reduziert, um 10 bar, um 15 bar, etc.), wenn dieses durch die Druckminderungseinrichtung 110 fließt. Mit anderen Worten kann die Druckminderungseinrichtung 110 derart eingerichtet sein, dass ein Druckabfall (von z.B. 5 bar, 10 bar, 15 bar, etc.) in dem Kältemittel geschieht, wenn das Kältemittel durch die Druckminderungseinrichtung 110 fließt. Anschaulich wird auch die Temperatur des Kältemittels reduziert (z.B. um 5°C reduziert, um 10°C, um 15°C, etc.), wenn dieses durch die Druckminderungseinrichtung 110 fließt. Somit kann die Druckminderungseinrichtung 110 verwendet werden, um den Druck und/oder die Temperatur des Kältemittels zu regulieren.According to various embodiments, the pressure reduction device 110 be set up in such a way that the pressure of the refrigerant is reduced (for example reduced by 5 bar, by 10 bar, by 15 bar, etc.) when this is effected by the pressure reducing device 110 flows. In other words, the pressure reducing device 110 be set up in such a way that a pressure drop (of, for example, 5 bar, 10 bar, 15 bar, etc.) occurs in the refrigerant when the refrigerant passes through the pressure reducing device 110 flows. The temperature of the refrigerant is also clearly reduced (eg reduced by 5 ° C, 10 ° C, 15 ° C, etc.) when this is done by the pressure reducing device 110 flows. Thus, the pressure reducing device 110 used to regulate the pressure and / or temperature of the refrigerant.
Das von der Druckminderungseinrichtung 110 ausgegebene Kältemittel kann sich somit in einem Niederdruckzustand befinden. Beispielsweise kann der Druck des Kältemittels beim Ausgang 110b der Druckminderungseinrichtung 110 in einem Bereich von ungefähr 10 bar bis ungefähr 40 bar sein und/oder die Temperatur des Kältemittels kann beim Ausgang 110b der Druckminderungseinrichtung 110 in einem Bereich von ungefähr - 35°C bis ungefähr 10°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr -20°C bis ungefähr 5°C sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass der Massestrom durch die Druckminderungseinrichtung 110 in einem Bereich von ungefähr 0,4 Kg/s bis ungefähr 0,6 Kg/s ist.That from the pressure reducing device 110 discharged refrigerant may thus be in a low pressure state. For example can be the pressure of the refrigerant at the outlet 110b the pressure reducing device 110 be in a range from about 10 bar to about 40 bar and / or the temperature of the refrigerant at the outlet 110b the pressure reducing device 110 in a range from about -35 ° C to about 10 ° C, for example in a range from about -20 ° C to about 5 ° C. According to various embodiments, the cooling system 100 be set up such that the mass flow through the pressure reduction device 110 is in a range from about 0.4 kg / s to about 0.6 kg / s.
Die Druckminderungseinrichtung 110 kann jede beliebig geeignete Einrichtung sein (z.B. ein Ejektor, ein Expander, ein Drosselventil, ein Kapillarrohr, ein Expansionsventil, wie beispielsweise ein thermisches Expansionsventil, ein elektronisches Expansionsventil, ein Handexpansionsventil, etc.), welche eingerichtet ist, den Druck des Kältemittels zu reduzieren.The pressure reducing device 110 can be any suitable device (e.g. an ejector, an expander, a throttle valve, a capillary tube, an expansion valve, such as a thermal expansion valve, an electronic expansion valve, a manual expansion valve, etc.) which is set up to reduce the pressure of the refrigerant .
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das von der Druckminderungseinrichtung 110 ausgegebene Kältemittel dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 zugeführt wird. Die Druckminderungseinrichtung 110 kann in Bezug auf den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 stromaufwärts angeordnet sein, und beispielsweise kann die Druckminderungseinrichtung 110 mit dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 (z.B. direkt) verbunden sein. Beispielsweise kann die Druckminderungseinrichtung 110 einen Eingang 110a und einen Ausgang 110b aufweisen, und der Ausgang 110b der Druckminderungseinrichtung 110 kann mit dem Eingang 104a des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Flüssigkeitsleitung) verbunden sein oder werden.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the pressure reduction device 110 refrigerant output to the heat-absorbing heat exchanger 104 is fed. The pressure reducing device 110 can in relation to the heat-absorbing heat exchanger 104 be arranged upstream, and for example, the pressure reducing device 110 with the heat-absorbing heat exchanger 104 (e.g. directly) connected. For example, the pressure reducing device 110 an entrance 110a and an exit 110b have, and the exit 110b the pressure reducing device 110 can with the entrance 104a of the heat-absorbing heat exchanger 104 (for example by means of a line, such as a liquid line) be or will be connected.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Druckminderungseinrichtung 110 eingerichtet sein, die Menge (z.B. den Massestrom) von Kältemittel, welche dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 zugeführt wird, zu regulieren. Beispielsweise kann die Menge von Kältemittel basierend auf der Leistung des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104 angepasst werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Druckminderungseinrichtung 110 eingerichtet sein, die Druckdifferenz zwischen dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 (Hochdruck, beispielsweise kann der Hochdruck höher als der Druck des kritischen Punkts des Kältemittels sein, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 bar bis ungefähr 110 bar) und dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 (Niederdruck, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 bar bis ungefähr 40 bar) anzupassen.According to various embodiments, the pressure reduction device 110 be set up, the amount (eg the mass flow) of refrigerant, which the heat-absorbing heat exchanger 104 is fed to regulate. For example, the amount of refrigerant can be based on the performance of the heat-absorbing heat exchanger 104 be adjusted. According to various embodiments, the pressure reduction device 110 be set up, the pressure difference between the heat-emitting heat exchanger 108 (High pressure, for example the high pressure can be higher than the pressure of the critical point of the refrigerant, for example in a range from approximately 50 bar to approximately 110 bar) and the heat-absorbing heat exchanger 104 (Low pressure, for example in a range from approximately 10 bar to approximately 40 bar).
Der Druckabfall in der Druckminderungseinrichtung 110 kann dazu führen, dass ein Teil des Kältemittels in der Druckminderungseinrichtung 110 zu sieden anfängt und verdampft (sogenanntes Flashgas entsteht), so dass sich das Kältemittel am Ausgang 110b der Druckminderungseinrichtung 110 in einem zwei-phasigen Mischzustand (Gasphase und Flüssigphase) befinden kann. Beispielsweise kann eine Dampfqualität des Kältemittels beim Ausgang 110b der Druckminderungseinrichtung 110 kleiner als 0.4 sein, beispielsweise kleiner als 0.25 sein. Die Dampfqualität repräsentiert den Teil des Kältemittels, welcher in der Gasphase ist.The pressure drop in the pressure reducing device 110 can cause some of the refrigerant in the pressure reducing device 110 starts to boil and evaporates (so-called flash gas is created), so that the refrigerant is at the outlet 110b the pressure reducing device 110 can be in a two-phase mixed state (gas phase and liquid phase). For example, the vapor quality of the refrigerant at the exit 110b the pressure reducing device 110 be less than 0.4, for example less than 0.25. The vapor quality represents that part of the refrigerant that is in the gas phase.
Der Druckabfall kann die Phasenänderung des Kältemittels in dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 erleichtern: der Druckabfall reduziert die Sättigungstemperatur des Kältemittels, so dass Wärme zwischen dem Kältemittel und dem zu kühlenden Fluid in effizienterer Weise in dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 übertragen werden kann.The pressure drop can change the phase of the refrigerant in the heat-absorbing heat exchanger 104 facilitate: the pressure drop reduces the saturation temperature of the refrigerant, so that heat between the refrigerant and the fluid to be cooled is more efficient in the heat-absorbing heat exchanger 104 can be transferred.
Es versteht sich, dass auch weitere Elemente in dem Basis-Kühlkreislauf 102 und/oder in dem Kühlsystem 100 vorhanden sein können. Beispielsweise können Temperatursensoren und/oder Drucksensoren verwendet werden, um die Temperatur und/oder den Druck des Kältemittels in verschiedenen Bereichen des Kühlkreislaufs zu erfassen. Die erfasste Temperatur und/oder der erfasste Druck können als Feedbackparameter verwendet werden, um die Betriebsparameter der Elemente des Basis-Kühlkreislaufs 102 zu steuern bzw. zu regeln.It goes without saying that there are also other elements in the basic cooling circuit 102 and / or in the cooling system 100 may be present. For example, temperature sensors and / or pressure sensors can be used to detect the temperature and / or the pressure of the refrigerant in different areas of the cooling circuit. The recorded temperature and / or the recorded pressure can be used as feedback parameters to determine the operating parameters of the elements of the basic cooling circuit 102 to control or regulate.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 ein Steuersystem bzw. ein Regelsystem mit einer Regelschleife aufweisen. Das Steuersystem bzw. das Regelsystem kann beispielsweise eingerichtet sein, die Druckminderungseinrichtung 110 basierend auf der erfassten Temperatur und oder auf dem erfassten Druck derart zu steuern bzw. zu regeln, dass eine größere oder eine niedrigere Menge von Kältemittel dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 zugeführt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuersystem bzw. das Regelsystem eingerichtet sein, die Verdichtungseinheit 106 (z.B. eine Drehzahl eines Verdichters der Verdichtungseinheit 106) basierend auf der erfassten Temperatur und oder auf dem erfassten Druck derart zu steuern bzw. zu regeln, dass der Druck und/oder der Durchfluss des Kältemittels beim Ausgang 106b der Verdichtungseinheit 106 vergrößert oder reduziert werden kann. According to various embodiments, the cooling system 100 have a control system or a control system with a control loop. The control system or the regulating system can be set up, for example, the pressure reducing device 110 based on the detected temperature and / or on the detected pressure to control or regulate in such a way that a larger or a smaller amount of refrigerant the heat-absorbing heat exchanger 104 is fed. According to various embodiments, the control system or the regulation system can be set up, the compression unit 106 (e.g. a speed of a compressor in the compression unit 106 ) based on the detected temperature and / or on the detected pressure to control or regulate in such a way that the pressure and / or the flow rate of the refrigerant at the outlet 106b the compression unit 106 can be enlarged or reduced.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kältemittel ein subkritisches Kältemittel aufweisen, welches in dem Kühlkreislauf in dem subkritischen Bereich des Phasendiagramms verbleibt. Das Kältemittel kann aber auch ein überkritisches Kältemittel aufweisen, welches aus dem subkritischen Bereich in den überkritischen Bereich verdichtet werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kältemittel ein natürliches Kältemittel aufweisen, z.B. kann das Kältemittel Kohlenstoffdioxid (CO2, R-744) aufweisen. Kohlenstoffdioxid ist ein natürliches Kältemittel mit vernachlässigbarem (z.B. in Bezug auf einem fluorierten Kältemittel) Treibhauspotential (auf Englisch „Global Warming Potential“, GWP), ohne Ozonabbaupotential (auf Englisch „Ozone Depletion Potential“, ODP), nicht brennbar und nicht toxisch. Das Kältemittel kann aber auch ein kohlenwasserstoffbasierendes Kältemittel aufweisen, wie z.B. R170, R290, R600, etc. Alternativ oder zusätzlich kann das Kältemittel auch ein fluoriertes Kältemittel aufweisen, wie z.B. R134a, R32, R1234yf, etc. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kältemittel eine Mischung aus einer Mehrzahl von Kältemitteln aufweisen, wie z.B. R404A, R410A, R407C, etc. Es versteht sich, dass das Kältemittel ausgewählt werden kann, basierend auf dem gewünschten Betrieb des Kühlungssystems 100 (z.B. auf dem zu erreichenden Temperaturbereich).According to various embodiments, the refrigerant can have a subcritical refrigerant which remains in the cooling circuit in the subcritical area of the phase diagram. The refrigerant can also be supercritical Have refrigerant, which can be compressed from the subcritical area into the supercritical area. According to various embodiments, the refrigerant can contain a natural refrigerant, for example the refrigerant can contain carbon dioxide (CO 2 , R-744). Carbon dioxide is a natural refrigerant with negligible (e.g. in relation to a fluorinated refrigerant) global warming potential (GWP), without ozone depletion potential (ODP), non-flammable and non-toxic. The refrigerant can, however, also have a hydrocarbon-based refrigerant, such as R170, R290, R600, etc. Alternatively or additionally, the refrigerant can also have a fluorinated refrigerant, such as R134a, R32, R1234yf, etc. According to various embodiments, the refrigerant can be a mixture from a plurality of refrigerants such as R404A, R410A, R407C, etc. It should be understood that the refrigerant can be selected based on the desired operation of the cooling system 100 (e.g. on the temperature range to be achieved).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 ein Unterkühlungssystem 112 aufweisen, welches eingerichtet ist, das Kältemittel zu unterkühlen und dem Basis-Kühlkreislauf 102 bereitzustellen. Das Unterkühlungssystem 112 kann beispielsweise in Bezug auf dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 stromabwärts angeordnet sein, und/oder in Bezug auf der Druckminderungseinrichtung 110 stromaufwärts angeordnet sein.According to various embodiments, the cooling system 100 a subcooling system 112 have, which is set up to subcool the refrigerant and the basic cooling circuit 102 provide. The subcooling system 112 can for example in relation to the heat-emitting heat exchanger 108 be arranged downstream, and / or with respect to the pressure reducing device 110 be arranged upstream.
Das Unterkühlungssystem 112 kann derart eingerichtet sein, dass die Temperatur des von dem Unterkühlungssystem 112 ausgegebenen Kältemittels niedriger (z.B. 5°C niedriger, 10°C niedriger, etc.) ist als die Siedetemperatur des Kältemittels (z.B. als die Siedetemperatur auf dem Druckniveau des von dem Unterkühlungssystem 112 ausgegebenen Kältemittels). Die Temperatur des von dem Unterkühlungssystem 112 ausgegebenen Kältemittels kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr - 35°C bis ungefähr 10°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr -20°C bis ungefähr 5°C sein.The subcooling system 112 can be set up such that the temperature of the subcooling system 112 issued refrigerant is lower (e.g. 5 ° C lower, 10 ° C lower, etc.) than the boiling temperature of the refrigerant (e.g. than the boiling temperature at the pressure level of the subcooling system 112 issued refrigerant). The temperature of the subcooling system 112 The refrigerant dispensed may for example be in a range from about -35 ° C to about 10 ° C, for example in a range from about -20 ° C to about 5 ° C.
Die Unterkühlung des Kältemittels ermöglicht, dass weniger Flashgas in der Druckminderungseinrichtung 110 erzeugt wird. Dies kann die Effizienz des Kühlungssystems 100 erhöhen, da eine größere Menge von flüssigen Kältemittel dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 zur Verfügung steht, wenn weniger Flashgas in der Druckminderungseinrichtung 110 erzeugt wird, und damit kann mehr Wärme in dem Kältemittel aufgenommen werden. Die Unterkühlung des Kältemittels ermöglicht ferner, dass eine höhere Enthalpiedifferenz für den Wärmeaustausch in dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 zur Verfügung steht, so dass eine höhere Kälteleistung zur Verfügung steht und ein effizienterer Wärmeaustausch zwischen dem durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 fließenden Kältemittel und dem zu kühlenden Fluid ermöglicht wird.The subcooling of the refrigerant allows less flash gas in the pressure reducing device 110 is produced. This can reduce the efficiency of the cooling system 100 increase as a larger amount of liquid refrigerant enters the heat-absorbing heat exchanger 104 is available when less flash gas is in the pressure reducing device 110 is generated, and thus more heat can be absorbed in the refrigerant. The subcooling of the refrigerant also enables a higher enthalpy difference for the heat exchange in the heat-absorbing heat exchanger 104 is available, so that a higher cooling capacity is available and a more efficient heat exchange between the heat-absorbing heat exchanger 104 flowing refrigerant and the fluid to be cooled is made possible.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 einen Unterkühlungswärmetauscher 114 aufweisen, welcher eingerichtet ist, Kältemittel zu unterkühlen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Unterkühlungswärmetauscher 114 ein Verdampfer (z.B. ein Unterkühlungsverdampfer) sein oder als Verdampfer eingerichtet sein. Der Unterkühlungswärmetauscher 114 kann aber auch ein Sublimator sein bzw. als Sublimator eingerichtet sein.According to various embodiments, the subcooling system 112 a subcooling heat exchanger 114 have which is set up to subcool refrigerant. According to various embodiments, the supercooling heat exchanger 114 be an evaporator (e.g. a supercooling evaporator) or set up as an evaporator. The subcooling heat exchanger 114 but can also be a sublimator or be set up as a sublimator.
Der Unterkühlungswärmetauscher 114 kann beispielsweise einen ersten Eingang 114a und einen ersten Ausgang 114b aufweisen, welche mittels eines ersten Strömungswegs miteinander verbunden sein können, um Kältemittel zwischen dem ersten Eingang 114a und dem ersten Ausgang 114b mittels des ersten Strömungswegs zu transportieren. Der Unterkühlungswärmetauscher 114 kann auch einen zweiten Eingang 114c und einen zweiten Ausgang 114d aufweisen, welche mittels eines zweiten Strömungswegs miteinander verbunden sein können, um Kältemittel zwischen dem zweiten Eingang 114c und dem zweiten Ausgang 114d mittels des zweiten Strömungswegs zu transportieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Unterkühlungswärmetauscher 114 derart eingerichtet sein, dass der erste Strömungsweg in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem zweiten Strömungsweg ist, so dass das in den ersten Strömungsweg fließende Kältemittel Wärme dem in den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel abgeben kann, und somit unterkühlt werden kann. Mit anderen Worten, kann der Unterkühlungswärmetauscher 114 derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel unterkühlt wird, wenn dieses durch den Unterkühlungswärmetauscher 114 (z.B. durch den ersten Strömungsweg) fließt.The subcooling heat exchanger 114 can for example have a first input 114a and a first exit 114b have, which can be connected to one another by means of a first flow path to coolant between the first inlet 114a and the first exit 114b to be transported by means of the first flow path. The subcooling heat exchanger 114 can also have a second entrance 114c and a second exit 114d which can be connected to one another by means of a second flow path to coolant between the second inlet 114c and the second exit 114d to be transported by means of the second flow path. According to various embodiments, the supercooling heat exchanger 114 be set up in such a way that the first flow path is in a heat exchange relationship with the second flow path, so that the refrigerant flowing into the first flow path can give off heat to the refrigerant flowing into the second flow path and can thus be subcooled. In other words, the subcooling heat exchanger 114 be set up in such a way that the refrigerant is supercooled when it is passed through the supercooling heat exchanger 114 (e.g. through the first flow path) flows.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass ein erster Teil des Kältemittels dem ersten Eingang 114a des Unterkühlungswärmetauschers 114 zugeführt wird, und dass ein zweiter Teil des Kältemittels dem zweiten Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114 zugeführt wird, wobei beispielsweise der zweite Teil kleiner als der erste Teil sein kann. Beispielsweise kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass der Massestrom durch den ersten Strömungsweg in einem Bereich von ungefähr 0,4 Kg/s bis ungefähr 0,6 Kg/s ist, und dass der Massestrom durch den zweiten Strömungsweg in einem Bereich von ungefähr 0,025 Kg/s bis ungefähr 0,25 Kg/s ist.According to various embodiments, the subcooling system 112 be set up such that a first part of the refrigerant the first inlet 114a of the subcooling heat exchanger 114 is supplied, and that a second part of the refrigerant to the second inlet 114c of the subcooling heat exchanger 114 is supplied, for example, the second part can be smaller than the first part. For example, the subcooling system 112 be set up such that the mass flow through the first flow path is in a range from approximately 0.4 kg / s to approximately 0.6 kg / s, and that the mass flow through the second flow path is in a range from approximately 0.025 kg / s to is approximately 0.25 Kg / s.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Unterkühlungswärmetauscher 114 derart eingerichtet sein, dass Wärme von dem durch den ersten Strömungsweg fließenden Kältemittel entzogen und in das durch den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel aufgenommen wird. Somit kann das durch den ersten Strömungsweg fließende Kältemittel unterkühlt und dem Basis-Kühlkreislauf 102 bereitgestellt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Unterkühlungswärmetauscher 114 derart eingerichtet sein, dass das durch den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel (z.B. teilweise) verdampft (bzw. sublimiert) wegen des Wärmeaustauschs zwischen dem durch den zweiten Strömungsweg fließenden Kältemittel und dem durch den ersten Strömungsweg fließenden Kältemittel. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Unterkühlungswärmetauscher 114 derart eingerichtet sein, dass das in den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel auf einem niedrigeren Druckniveau verdampfen kann, als das in den ersten Strömungsweg fließende Kältemittel, so dass die Unterkühlung des Kältemittels ermöglicht wird.According to various embodiments, the supercooling heat exchanger 114 be set up such that heat is withdrawn from the refrigerant flowing through the first flow path and absorbed into the refrigerant flowing through the second flow path. Thus, the refrigerant flowing through the first flow path can be subcooled and the basic cooling circuit 102 to be provided. According to various embodiments, the supercooling heat exchanger 114 be set up such that the refrigerant flowing through the second flow path (for example partially) evaporates (or sublimates) due to the heat exchange between the refrigerant flowing through the second flow path and the refrigerant flowing through the first flow path. According to various embodiments, the supercooling heat exchanger 114 be set up such that the refrigerant flowing into the second flow path can evaporate at a lower pressure level than the refrigerant flowing into the first flow path, so that the undercooling of the refrigerant is made possible.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der erste Ausgang 114b des Unterkühlungswärmetauschers 114 und der Eingang 110a der Druckminderungseinrichtung 110 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung, einer Flüssigkeitsleitung, etc.) verbunden sein oder werden. Die Druckminderungseinrichtung 110 kann somit verwendet werden, um die Menge des von dem Unterkühlungswärmetauscher 114 ausgegebenen Kältemittels zu regulieren, welche dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 zugeführt wird.According to various embodiments, the first output 114b of the subcooling heat exchanger 114 and the entrance 110a the pressure reducing device 110 (for example by means of a line, such as a suction line, a liquid line, etc.) be or will be connected. The pressure reducing device 110 can thus be used to calculate the amount of heat from the subcooling heat exchanger 114 to regulate the refrigerant output, which the heat-absorbing heat exchanger 104 is fed.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Unterkühlungswärmetauscher 114 als Gleichstromwärmetauscher eingerichtet sein, so dass das durch den ersten Strömungsweg fließende Kältemittel und das durch den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel in die gleiche Richtung fließen. Alternativ kann der Unterkühlungswärmetauscher 114 als Gegenstromwärmetauscher eingerichtet sein, so dass das durch den ersten Strömungsweg fließende Kältemittel und das durch den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel in entgegengesetzter Richtung fließen. In einem Gegenstromwärmetauscher kann eine gleichmäßigere Temperaturdifferenz erreicht werden, so dass eine gleichmäßigere Wärmestromdichte erreicht werden kann. Der Unterkühlungswärmetauscher 114 kann aber auch als Kreuzstromwärmetauscher eingerichtet sein, in dem der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg senkrecht zueinander angeordnet sind.According to various embodiments, the supercooling heat exchanger 114 be set up as a direct current heat exchanger, so that the refrigerant flowing through the first flow path and the refrigerant flowing through the second flow path flow in the same direction. Alternatively, the subcooling heat exchanger 114 be set up as a countercurrent heat exchanger, so that the refrigerant flowing through the first flow path and the refrigerant flowing through the second flow path flow in opposite directions. A more uniform temperature difference can be achieved in a counterflow heat exchanger, so that a more uniform heat flow density can be achieved. The subcooling heat exchanger 114 but can also be set up as a cross-flow heat exchanger in which the first flow path and the second flow path are arranged perpendicular to one another.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass die Temperatur des Kältemittels beim ersten Eingang 114a des Unterkühlungswärmetauschers 114 höher (z.B. 5°C höher, 10°C höher, 15°C höher, etc.) ist, als die Temperatur des Kältemittels beim zweiten Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114, so dass das durch den ersten Strömungsweg fließende Kältemittel gekühlt (z.B. unterkühlt) werden kann. Beispielsweise kann die Temperatur des Kältemittels beim ersten Eingang 114a des Unterkühlungswärmetauschers 114 in einem Bereich von ungefähr 0°C bis ungefähr 15°C sein, und die Temperatur des Kältemittels beim zweiten Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114 kann in einem Bereich von ungefähr -35°C bis ungefähr 10°C sein, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr -20°C bis ungefähr -5°C.According to various embodiments, the subcooling system 112 be set up such that the temperature of the refrigerant at the first input 114a of the subcooling heat exchanger 114 higher (e.g. 5 ° C higher, 10 ° C higher, 15 ° C higher, etc.) than the temperature of the refrigerant at the second inlet 114c of the subcooling heat exchanger 114 so that the refrigerant flowing through the first flow path can be cooled (eg subcooled). For example, the temperature of the refrigerant at the first input 114a of the subcooling heat exchanger 114 be in a range from about 0 ° C to about 15 ° C, and the temperature of the refrigerant at the second inlet 114c of the subcooling heat exchanger 114 can be in a range from about -35 ° C to about 10 ° C, for example in a range from about -20 ° C to about -5 ° C.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 eine Druckminderungseinrichtung 116 (z.B. einen Ejektor, einen Expander, ein Drosselventil, ein Kapillarrohr, ein Expansionsventil, wie beispielsweise ein thermostatisches Expansionsventil, ein elektronisches Expansionsventil, ein Handexpansionsventil, etc.) aufweisen, welche derart eingerichtet sein kann, dass den Druck des Kältemittels reduziert wird (z.B. um 5 bar reduziert, um 10 bar, um 15 bar, etc.), wenn dieses durch die Druckminderungseinrichtung 116 fließt. Somit kann auch die Temperatur des Kältemittels reduziert werden (z.B. um 5°C reduziert, um 10°C, um 15°C, etc.), wenn dieses durch die Druckminderungseinrichtung 116 fließt. Die Druckminderungseinrichtung 116 kann beispielsweise in Bezug auf den zweiten Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114 stromaufwärts angeordnet sein, so dass Kältemittel dem zweiten Eingang 114c bereitgestellt wird, welches eine niedrigere Temperatur (z.B. 5°C niedriger, 10°C niedriger, 15°C niedriger, etc.) aufweist als das dem ersten Eingang 114a des Unterkühlungswärmetauschers 114 bereitgestellte Kältemittel. Alternativ oder zusätzlich kann die Druckminderungseinrichtung 116 oder eine andere Druckminderungseinrichtung auch stromabwärts in Bezug auf dem Unterkühlungswärmetauscher 114 angeordnet sein.According to various embodiments, the subcooling system 112 a pressure reducing device 116 (e.g. an ejector, an expander, a throttle valve, a capillary tube, an expansion valve, such as a thermostatic expansion valve, an electronic expansion valve, a manual expansion valve, etc.), which can be set up in such a way that the pressure of the refrigerant is reduced (e.g. reduced by 5 bar, by 10 bar, by 15 bar, etc.) if this is done by the pressure reducing device 116 flows. In this way, the temperature of the refrigerant can also be reduced (eg reduced by 5 ° C, 10 ° C, 15 ° C, etc.), if this is done by the pressure reducing device 116 flows. The pressure reducing device 116 can for example in relation to the second input 114c of the subcooling heat exchanger 114 be arranged upstream, so that refrigerant the second inlet 114c is provided, which has a lower temperature (eg 5 ° C lower, 10 ° C lower, 15 ° C lower, etc.) than that of the first input 114a of the subcooling heat exchanger 114 provided refrigerants. Alternatively or additionally, the pressure reduction device 116 or some other pressure reducing device also downstream with respect to the subcooling heat exchanger 114 be arranged.
Es versteht sich, dass auch weitere Elemente in dem Unterkühlungssystem 112 vorhanden sein können. Beispielsweise können Temperatursensoren und/oder Drucksensoren verwendet werden, um die Temperatur und/oder den Druck des Kältemittels in verschiedenen Bereichen des Unterkühlungssystems 112 zu erfassen. It is understood that other elements in the subcooling system 112 may be present. For example, temperature sensors and / or pressure sensors can be used to measure the temperature and / or the pressure of the refrigerant in different areas of the subcooling system 112 capture.
Die erfasste Temperatur und/oder der erfasste Druck können als Feedbackparameter verwendet werden, um die Betriebsparameter der Elemente des Unterkühlungssystems 112 zu steuern bzw. zu regeln. Beispielsweise kann das Steuersystem bzw. Regelsystem eingerichtet sein, die Druckminderungseinrichtung 116 basierend auf der erfassten Temperatur und oder auf dem erfassten Druck derart zu steuern bzw. zu regeln, dass eine größere oder eine niedrigere Menge von Kältemittel dem zweiten Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114 zugeführt wird.The detected temperature and / or the detected pressure can be used as feedback parameters in order to determine the operating parameters of the elements of the subcooling system 112 to control or regulate. For example, the control system or regulating system can be set up, the pressure reducing device 116 to control or regulate based on the detected temperature and / or on the detected pressure in such a way that a greater or lesser amount of refrigerant to the second inlet 114c of the subcooling heat exchanger 114 is fed.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 einen Ejektor 118 aufweisen. Der Ejektor 118 kann eingerichtet sein, einen Teil des Kältemittels von dem Basis-Kühlkreislauf 102 zu empfangen und einen anderen Teil des Kältemittels von dem Unterkühlungssystem 112 zu empfangen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ejektor 118 in Bezug auf den wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 stromabwärts angeordnet sein und/oder in Bezug auf das Unterkühlungssystem 112 stromaufwärts angeordnet sein.According to various embodiments, the cooling system 100 an ejector 118 exhibit. The ejector 118 may be set up to take part of the refrigerant from the basic cooling circuit 102 to receive and another part of the refrigerant from the subcooling system 112 to recieve. According to various embodiments, the ejector 118 in relation to the exothermic heat exchanger 108 be arranged downstream and / or with respect to the subcooling system 112 be arranged upstream.
Beispielsweise kann der Ejektor einen primären Eingang 118a (z.B. eine Treibdüse, auf Englisch „motive nozzle“), einen sekundären Eingang 118c (z.B. eine Saugdüse, auf Englisch „suction nozzle“) und einen Ausgang 118b aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der primäre Eingang 118a mit dem Basis-Kühlkreislauf 102 verbunden sein: beispielsweise kann der primäre Eingang 118a mit dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 (z.B. mit dem Ausgang 108b des wärmeabgebenden Wärmetauschers 108) verbunden sein oder werden, z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung, einer Flüssigkeitsleitung, etc.For example, the ejector can have a primary input 118a (e.g. a driving nozzle, in English "motive nozzle"), a secondary entrance 118c (e.g. a suction nozzle, in English "suction nozzle") and an exit 118b exhibit. According to various embodiments, the primary input 118a with the basic cooling circuit 102 connected: for example, the primary input 118a with the heat-emitting heat exchanger 108 (e.g. with the exit 108b of the heat-emitting heat exchanger 108 ) be or will be connected, e.g. by means of a line such as a suction line, a liquid line, etc.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der sekundäre Eingang 118c mit dem Unterkühlungssystem 112 verbunden sein: beispielsweise kann der sekundäre Eingang 118c mit dem Unterkühlungswärmetauscher 114 (z.B. mit dem zweiten Ausgang 114d des Unterkühlungswärmetauschers 114) verbunden sein oder werden, z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ejektor 118 eingerichtet sein, das Kältemittel von dem Unterkühlungswärmetauscher 114 (z.B. durch den sekundären Eingang 118c) anzusaugen.According to various embodiments, the secondary input 118c with the subcooling system 112 connected: for example the secondary input 118c with the subcooling heat exchanger 114 (e.g. with the second exit 114d of the subcooling heat exchanger 114 ) be or will be connected, for example by means of a line, such as a suction line. According to various embodiments, the ejector 118 be set up, the refrigerant from the subcooling heat exchanger 114 (e.g. through the secondary entrance 118c ) to suck in.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass der Massestrom durch den primären Eingang 118a des Ejektors 118 in einem Bereich von ungefähr 0,4 Kg/s bis ungefähr 1,1 Kg/s ist, und dass der Massestrom durch den sekundären Eingang 118c des Ejektors 118 in einem Bereich von ungefähr 0,025 Kg/s bis ungefähr 0,25 Kg/s ist.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up such that the mass flow through the primary input 118a of the ejector 118 is in a range from about 0.4 Kg / s to about 1.1 Kg / s and that the mass flow through the secondary input 118c of the ejector 118 is in a range from about 0.025 kg / s to about 0.25 kg / s.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ejektor 118 eingerichtet sein, den Druck des von dem Unterkühlungssystem 112 empfangenen Teils des Kältemittels zu erhöhen. Mit anderen Worten kann der Ejektor 118 eingerichtet sein, das von dem Unterkühlungssystem 112 empfangene Kältemittel zu verdichten. Beispielsweise kann der Ejektor 118 derart eingerichtet sein, dass der Druck des ausgegebenen Kältemittels ungefähr das 3-fache (z.B. das 5-fache, das 10-fache, etc.) des Drucks des von dem Unterkühlungssystem 112 empfangenen Kältemittels ist. Der Ejektor 118 kann somit eingerichtet sein, das Kältemittel in dem Unterkühlungssystem 112 umzuwälzen, so dass der Ejektor 118 dank des Druckanstiegs des von dem Unterkühlungssystem 112 empfangenen Teils des Kältemittels eine Rezirkulation des Kältemittels in dem Unterkühlungssystem 112 bereitstellt. Somit kann die Verwendung von Pumpen oder anderen aktiven Komponenten in dem Kühlungssystem 100, um eine solche Rezirkulation des Kältemittels zu ermöglichen, vermieden werden.According to various embodiments, the ejector 118 set up the pressure of the subcooling system 112 to increase the received part of the refrigerant. In other words, the ejector can 118 be set up by the subcooling system 112 to compress the received refrigerant. For example, the ejector 118 be set up in such a way that the pressure of the refrigerant dispensed is approximately 3 times (eg 5 times, 10 times, etc.) the pressure of the subcooling system 112 received refrigerant. The ejector 118 can thus be set up, the refrigerant in the subcooling system 112 to overturn so that the ejector 118 thanks to the pressure increase of the subcooling system 112 received part of the refrigerant a recirculation of the refrigerant in the subcooling system 112 provides. Thus, the use of pumps or other active components in the cooling system 100 in order to enable such a recirculation of the refrigerant to be avoided.
Der Ejektor 118 kann von jedem beliebig geeigneten Typ von Ejektoren (z.B. ein Dampfstrahl-Ejektor, ein Flüssigkeitsstrahl-Ejektor, ein Zwei-Phasen-Ejektor, ein „High-Lift“ Ejektor, etc.) sein.The ejector 118 can be of any suitable type of ejector (eg a steam jet ejector, a liquid jet ejector, a two-phase ejector, a “high-lift” ejector, etc.).
Der Ejektor 118 kann somit derart eingerichtet sein, dass dieser am primären Eingang 118a Hochdruckkältemittel (z.B. der Druck des Kältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 50 bar bis ungefähr 110 bar sein) von dem Basis-Kühlkreislauf 102 (z.B. von dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108) empfängt, und dass dieser am sekundären Eingang 118c Niederdruckkältemittel (z.B. der Druck des Kältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 10 bar bis ungefähr 30 bar sein) von dem Unterkühlungssystem 112 (z.B. von dem Unterkühlungswärmetauscher 114) empfängt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das von dem Ejektor 118 ausgegebene Kältemittel sich auf einem Mitteldruckniveau befinden (z.B. in einem Bereich von ungefähr 30 bar bis ungefähr 65 bar), und die Temperatur des von dem Ejektor 118 ausgegebenen Kältemittels kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0°C bis ungefähr 15°C sein.The ejector 118 can thus be set up in such a way that this is at the primary input 118a High pressure refrigerant (eg the pressure of the refrigerant can be in a range from about 50 bar to about 110 bar) from the basic cooling circuit 102 (e.g. from the heat-emitting heat exchanger 108 ) and that this is received at the secondary input 118c Low pressure refrigerant (eg the pressure of the refrigerant can be in a range of about 10 bar to about 30 bar) from the subcooling system 112 (e.g. from the subcooling heat exchanger 114 ) receives. According to various embodiments, this can be done by the ejector 118 refrigerant dispensed are at a medium pressure level (for example in a range from approximately 30 bar to approximately 65 bar), and the temperature of the by the ejector 118 For example, the refrigerant dispensed may be in a range from about 0 ° C to about 15 ° C.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ejektor 118 derart eingerichtet sein, dass das vom Ejektor 118 ausgegebene Kältemittel in einem gemischten (z.B. zwei-phasigen) Zustand ist. Beispielsweise kann das vom Ejektor 118 ausgegebene Kältemittel einen ersten Teil von gasförmigem Kältemittel und einen zweiten Teil von flüssigem Kältemittel aufweisen. Beispielsweise kann die Dampfqualität des vom Ejektor 118 ausgegebenen Kältemittels ungefähr 0,5 sein.According to various embodiments, the ejector 118 be set up in such a way that the ejector 118 the refrigerant dispensed is in a mixed (e.g. two-phase) state. For example, this can be done by the ejector 118 dispensed refrigerant comprise a first part of gaseous refrigerant and a second part of liquid refrigerant. For example, the steam quality of the ejector 118 refrigerant output should be approximately 0.5.
Es versteht sich, dass das Kühlungssystem 100 auch eine Mehrzahl von Ejektoren (z.B. ein Verbund von Ejektoren) aufweisen kann, welche eingerichtet sein können, einen Teil des Kältemittels von dem Basis-Kühlkreislauf 102 zu empfangen und einen anderen Teil des Kältemittels von dem Unterkühlungssystem 112 zu empfangen. Die Ejektoren der Mehrzahl von Ejektoren können parallel zueinander angeordnet sein, so dass eine hohe Leistung (z.B. eine hohe Durchflussleistung) erreicht werden kann. Die Ejektoren der Mehrzahl von Ejektoren können aber alternativ oder zusätzlich in Reihe angeordnet sein, so dass eine stärkere Verdichtung des Kältemittels erreicht werden kann. Die Ejektoren der Mehrzahl von Ejektoren können auf die gleiche Weise eingerichtet sein. Die Ejektoren der Mehrzahl von Ejektoren können aber auch mit unterschiedlichen Betriebsparametern eingerichtet sein oder betrieben werden, so dass unterschiedliche Betriebsbedingungen des Kühlungssystems 100 ermöglicht werden können.It is understood that the cooling system 100 can also have a plurality of ejectors (for example a network of ejectors) which can be set up to include part of the refrigerant from the basic cooling circuit 102 to receive and another part of the refrigerant from the subcooling system 112 to recieve. The ejectors of the plurality of ejectors can be arranged in parallel with one another, so that a high output (e.g. a high flow rate) can be achieved. The ejectors of the plurality of ejectors can, however, alternatively or additionally be arranged in series, so that a stronger compression of the refrigerant can be achieved. The ejectors of the plurality of ejectors can be configured in the same way. However, the ejectors of the plurality of ejectors can also be set up or operated with different operating parameters, so that different operating conditions of the cooling system 100 can be made possible.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 einen Abscheider 120 aufweisen. Der Abscheider 120 kann in Bezug auf den Ejektor 118 stromabwärts angeordnet sein, so dass der Abscheider 120 eingerichtet sein kann, das von dem Ejektor 118 ausgegebene Kältemittel zu empfangen. Der Abscheider 120 kann einen Eingang 120a aufweisen, welcher beispielsweise mit dem Ausgang 118b des Ejektors 118 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung, einer Flüssigkeitsleitung, etc.) verbunden sein oder werden kann.According to various embodiments, the cooling system 100 a separator 120 exhibit. The separator 120 can in terms of the ejector 118 be placed downstream so that the separator 120 can be set up by the ejector 118 receive refrigerant dispensed. The separator 120 can have an input 120a have, which for example with the output 118b of the ejector 118 (for example by means of a line, such as a suction line, a liquid line, etc.) be or can be connected.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abscheider 120 eingerichtet sein, die Gasphase des (z.B. zwei-phasigen) Kältemittels von der Flüssigphase des Kältemittels abzuscheiden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abscheider 120 derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel in der Gasphase von dem Abscheider 120 dem Basis-Kreislauf 102 bereitgestellt wird, und dass das Kältemittel in der Flüssigphase von dem Abscheider 120 dem Unterkühlungssystem 112 bereitgestellt wird.According to various embodiments, the separator 120 be set up to separate the gas phase of the (for example two-phase) refrigerant from the liquid phase of the refrigerant. According to various embodiments, the separator 120 be set up in such a way that the refrigerant is in the gas phase from the separator 120 the basic cycle 102 is provided, and that the refrigerant is in the liquid phase from the separator 120 the subcooling system 112 provided.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abscheider 120 ein Mitteldruck-Abscheider sein oder als Mitteldruck-Abscheider eingerichtet sein. Der Betriebsdruck des Abscheiders 120 kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 bar bis ungefähr 65 bar sein.According to various embodiments, the separator 120 be a medium pressure separator or set up as a medium pressure separator. The operating pressure of the separator 120 can for example be in a range from about 30 bar to about 65 bar.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abscheider 120 einen Gas-Ausgang 120b und einen Flüssigkeit-Ausgang 120c aufweisen, wobei der Gas-Ausgang 120b mit dem Basis-Kreislauf 102 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung) verbunden sein oder werden kann, und wobei der Flüssigkeit-Ausgang 120c mit dem Unterkühlungssystem 112 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Flüssigkeitsleitung) verbunden sein oder werden kann. Beispielsweise kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel in der Gasphase von dem Abscheider 120 der Verdichtungseinheit 106 bereitgestellt wird.According to various embodiments, the separator 120 a gas outlet 120b and a liquid outlet 120c have, the gas outlet 120b with the basic cycle 102 (for example by means of a line, such as a suction line) can be or be connected, and wherein the liquid outlet 120c with the subcooling system 112 (for example by means of a line, such as a liquid line) be or can be connected. For example, the cooling system 100 be set up in such a way that the refrigerant is in the gas phase from the separator 120 the compression unit 106 provided.
Der Abscheider 120 ermöglicht, dass dem Unterkühlungssystem 112 (und damit dem Unterkühlungsverdampfer 114) flüssiges Kältemittel zugeführt wird, so dass die Effizienz des Wärmeaustauschs im Unterkühlungssystem 112 erhöht werden kann. Ferner ermöglicht der Abscheider 120, dass der Verdichtungseinheit 106 gasförmiges Kältemittel zugeführt wird, so dass eine höhere Verdichtungseffizienz erreicht werden kann. Anschaulich kann die Verdichtungseinheit 106 eingerichtet sein, das von dem Abscheider 120 ausgegebene gasförmige Kältemittel zu verdichten.The separator 120 that allows the subcooling system 112 (and with it the subcooling evaporator 114 ) liquid refrigerant is supplied, so that the efficiency of the heat exchange in the subcooling system 112 can be increased. Furthermore, the separator enables 120 that the compression unit 106 gaseous refrigerant is supplied, so that a higher compression efficiency can be achieved. The compression unit can be clearly illustrated 106 be set up by the separator 120 to compress released gaseous refrigerants.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 eine zusätzliche Druckminderungseinrichtung 122 (z.B. einen Ejektor, einen Expander, ein Drosselventil, ein Kapillarrohr, ein Expansionsventil, wie beispielsweise ein thermisches Expansionsventil, ein elektronisches Expansionsventil, ein Handexpansionsventil, etc.) aufweisen, welche zwischen dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 und dem Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 angeordnet sein kann. Die zusätzliche Druckminderungseinrichtung 122 kann derart eingerichtet sein, dass sich beim Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 das vom Abscheider 120 empfangene Kältemittel und das vom wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 empfangene Kältemittel auf dem gleichen oder einem ähnlichen Druckniveau befinden.According to various embodiments, the cooling system 100 an additional pressure reducing device 122 (for example an ejector, an expander, a throttle valve, a capillary tube, an expansion valve, such as a thermal expansion valve, an electronic expansion valve, a manual expansion valve, etc.), which between the gas outlet 120b of the separator 120 and the entrance 106a the compression unit 106 can be arranged. The additional pressure reducing device 122 can be set up so that at the entrance 106a the compression unit 106 that from the separator 120 received refrigerant and that from the heat-absorbing heat exchanger 104 received refrigerants are at the same or a similar pressure level.
Der Abscheider 120 kann ferner als Sammler eingerichtet sein, so dass dieser einen Teil (z.B. 5%, 10%, 20%, etc.) des flüssigen Kältemittels ansammelt. Das angesammelte Kältemittel kann dem System zugeführt werden (z.B. dem Basis-Kühlkreislauf 102 und/oder dem Unterkühlungssystem 112), falls eine größere Menge an Kältemittel benötigt wird (z.B. falls eine stärkere Kühlung und/oder eine stärkere Unterkühlung benötigt wird).The separator 120 can also be set up as a collector so that it collects a portion (eg 5%, 10%, 20%, etc.) of the liquid refrigerant. The accumulated refrigerant can be fed into the system (e.g. the basic cooling circuit 102 and / or the subcooling system 112 ), if a larger amount of refrigerant is required (e.g. if more cooling and / or more subcooling is required).
Eine Anordnung des Kühlungssystems 100 wie hierin beschrieben ermöglicht, dass Kältemaschinenöl durch das Kühlungssystem 100 zirkulieren kann. Das Kältemaschinenöl ist besonders wichtig für den Betrieb der Verdichtungseinheit 106, bei der die Verdichtung des Kältemittels durch die Bewegung mechanischer Komponenten erreicht werden kann. Diese mechanischen Komponenten sollten gut geschmiert sein, um Fehlfunktionen zu vermeiden. Kältemaschinenöl ist außerdem wichtig für die Abdichtung und teilweise auch Kühlung von verdichtenden Teilen in der Verdichtungseinheit 106 (z.B. in einem Verdichter, wie beispielsweise für die Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder bei einem Hubkolbenverdichter). Wenn Kältemittel von der Verdichtungseinheit 106 ausgegeben wird, wird auch etwas Kältemaschinenöl ausgegeben. Dieses Kältemaschinenöl kann durch das Kühlungssystem 100 durchlaufen, beispielsweise auf dem gleichen Strömungsweg wie das Kältemittel, und kann somit zu der Verdichtungseinheit 106 zurück transportiert werden.An arrangement of the cooling system 100 as described herein allows refrigeration oil to pass through the cooling system 100 can circulate. The refrigeration machine oil is particularly important for the operation of the compression unit 106 where the compression of the refrigerant can be achieved by moving mechanical components. These mechanical components should be well lubricated to prevent malfunction. Refrigeration machine oil is also important for the sealing and, in some cases, also the cooling of compressing parts in the compression unit 106 (eg in a compressor, such as for the seal between the piston and cylinder in a reciprocating compressor). If refrigerant from the compression unit 106 is dispensed, some refrigerator oil is also dispensed. This refrigeration machine oil can pass through the cooling system 100 run through, for example on the same flow path as the refrigerant, and can thus to the compression unit 106 be transported back.
Das Kühlungssystem 100 kann somit eingerichtet sein, eine Rezirkulation des Kältemaschinenöls durch das Kühlungssystem 100 zu erleichtern. Die (z.B. direkte) Verbindung zwischen der Verdichtungseinheit 106 und dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 ermöglicht eine solche Rezirkulation des Kältemaschinenöls. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verdichtungseinheit 106 eingerichtet sein, das Kältemittel stets direkt aus dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 anzusaugen, so dass keine Kältemaschinenölfalle entsteht.The cooling system 100 can thus be set up for a recirculation of the refrigerating machine oil through the cooling system 100 to facilitate. The (e.g. direct) connection between the compression unit 106 and the heat absorbing heat exchanger 104 enables such a recirculation of the refrigerating machine oil. According to various embodiments, the compression unit 106 be set up, the refrigerant always directly from the heat-absorbing heat exchanger 104 sucked in so that there is no refrigeration oil trap.
Demgegenüber kann ein wärmeaufnehmender Wärmetauscher in einem herkömmlichen Kühlungssystem Teil eines Teilkreislaufes sein, welcher beispielsweise einen wärmeaufnehmenden Wärmetauscher, einen Ejektor und einen Abscheider aufweisen kann. In einer solchen Anordnung sammelt sich das Kältemaschinenöl in diesem Teilkreislauf und steht nicht mehr der Verdichtungseinheit (z.B. dem Verdichter) zur Verfügung.In contrast, a heat-absorbing heat exchanger in a conventional cooling system can be part of a sub-circuit which, for example, can have a heat-absorbing heat exchanger, an ejector and a separator. In such an arrangement, the refrigeration machine oil collects in this partial circuit and is no longer available to the compression unit (e.g. the compressor).
Es versteht sich, dass die Elemente des Kühlungskreislaufes 100 in einer schematischen und beispielhaften Weise beschrieben wurden, und dass auch andere beliebig geeignete Ausgestaltungen verwendet werden können.It goes without saying that the elements of the cooling circuit 100 have been described in a schematic and exemplary manner, and that other arbitrarily suitable configurations can also be used.
1B veranschaulicht einen Ejektor 118 in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 1B illustrates an ejector 118 in a schematic representation according to various embodiments.
Der Betrieb des Ejektors 118 wird im Folgenden näher erläutert. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ejektor 118 eine Düse (z.B. eine Treibdüse) 123, einen Saugbereich (z.B. einen Vormischbereich) 124, einen Mischbereich 126 und einen Diffusor 128 aufweisen.The operation of the ejector 118 is explained in more detail below. According to various embodiments, the ejector 118 a nozzle (eg a propellant nozzle) 123, a suction area (eg a premixing area) 124, a mixing area 126 and a diffuser 128 exhibit.
Der Ejektor 118 kann derart eingerichtet sein, dass dieser das Hochdruckkältemittel (auch als Treibstrom bezeichnet, z.B. der Druck des Hochdruckkältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 50 bar bis ungefähr 110 bar sein) an dem primären Eingang 118a empfängt. Die Düse 123 kann derart eingerichtet sein, dass der hohe Druck des Kältemittels in Geschwindigkeit umgewandelt wird, so dass das von der Düse 123 ausgegebene Kältemittel einen niedrigeren Druck (z.B. 10 bar niedriger, 20 bar niedriger, 30 bar niedriger, etc.) und eine höhere Geschwindigkeit (z.B. eine Überschallgeschwindigkeit) aufweist, als das von dem Ejektor 118 an dem primären Eingang 118a empfangene Kältemittel. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Düse 123 eine konvergierende-divergierende Geometrie haben.The ejector 118 can be set up in such a way that the high-pressure refrigerant (also referred to as the propellant flow, for example the pressure of the high-pressure refrigerant can be in a range from approximately 50 bar to approximately 110 bar) at the primary inlet 118a receives. The nozzle 123 can be set up in such a way that the high pressure of the refrigerant is converted into speed, so that that of the nozzle 123 issued refrigerant has a lower pressure (eg 10 bar lower, 20 bar lower, 30 bar lower, etc.) and a higher speed (eg a supersonic speed) than that of the ejector 118 at the primary entrance 118a received refrigerants. According to various embodiments, the nozzle 123 have a converging-diverging geometry.
Der Druckabfall des Treibstroms erzeugt eine Niederdruckzone in dem Saugbereich 124. Aufgrund dieser Niederdruckzone wird das Kältemittel (auch als Saugstrom bezeichnet, z.B. der Druck des Kältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 10 bar bis ungefähr 30 bar sein) durch den sekundären Eingang 118c in den Ejektor 118 angesaugt. Somit kann der Ejektor 118 derart eingerichtet sein, dass dieser das Kältemittel aus dem Unterkühlungssystem 112 ansaugt, aufgrund der im Saugbereich 124 entstandenen Niederdruckzone. Der Treibstrom und der Saugstrom zu dem Mischbereich 126 zugeführt werden, in dem der Treibstrom (z.B. das von dem Basis-Kühlkreislauf 102 empfangene Kältemittel) mit dem Saugstrom (z.B. das von dem Unterkühlungssystem 112 empfangene Kältemittel) vermengt wird. Die Mischung kann beispielsweise durch den Diffusor 128 zugeführt werden, welcher derart eingerichtet sein kann, dass in diesem die Geschwindigkeit der Mischung in Druckenergie umgewandelt wird. Der Diffusor 128 kann somit derart eingerichtet sein, dass das von dem Ejektor 118 ausgegebene Kältemittel auf einem Druckniveau (z.B. einem Mitteldruckniveau) ist, welches zwischen dem Hochdruckniveau des von dem Basis-Kühlkreislauf 102 empfangenen Kältemittels und dem Niederdruckniveau des von dem Unterkühlungssystem 112 empfangenen Kältemittels ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Druck des von dem Ejektor 118 ausgegebenen Kältemittels in einem Bereich von ungefähr 30 bar bis ungefähr 65 bar sein.The pressure drop in the motive flow creates a low pressure zone in the suction area 124 . Because of this low-pressure zone, the refrigerant (also referred to as suction flow, for example the pressure of the refrigerant can be in a range from approximately 10 bar to approximately 30 bar) is passed through the secondary inlet 118c into the ejector 118 sucked in. Thus, the ejector can 118 be set up in such a way that it removes the refrigerant from the subcooling system 112 sucks, due to the in the suction area 124 resulting low pressure zone. The motive flow and the suction flow to the mixing area 126 are supplied in which the propellant flow (e.g. that of the basic cooling circuit 102 received refrigerant) with the suction flow (e.g. that from the subcooling system 112 received refrigerant) is mixed. The mixture can, for example, through the diffuser 128 are supplied, which can be set up such that the speed of the mixture is converted into pressure energy in it. The diffuser 128 can thus be set up in such a way that the ejector 118 The refrigerant output is at a pressure level (eg a medium pressure level) which is between the high pressure level of the basic cooling circuit 102 received refrigerant and the low pressure level of the subcooling system 112 received refrigerant. According to various embodiments, the pressure of the ejector 118 dispensed refrigerant be in a range of about 30 bar to about 65 bar.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ejektor 118 regelbar sein. Beispielsweise kann das Steuersystem bzw. Regelsystem eingerichtet sein, einen Öffnungsgrad der Düse 123 derart zu steuern bzw. zu regeln, dass den Strom von Treibstrom durch den Ejektor 118 angepasst werden kann, so dass auch der Saugdruck reguliert werden kann. Beispielsweise kann die Düse 123 ein Ventil (z.B. ein Nadelventil) aufweisen, welches verwendet werden kann, einen Öffnungsgrad der Düse 123 zu vergrößern und/oder zu verkleinern. Das Steuersystem bzw. Regelsystem kann eingerichtet sein, das Ventil der Düse 123 derart zu steuern bzw. zu regeln, dass einen Öffnungsgrad der Düse 123 vergrößert und/oder verkleinert werden kann.According to various embodiments, the ejector 118 be controllable. For example, the control system or regulating system can be set up to specify an opening degree of the nozzle 123 to control or regulate in such a way that the flow of driving current through the ejector 118 can be adjusted so that the suction pressure can also be regulated. For example, the nozzle 123 a valve (eg a needle valve) which can be used, an opening degree of the nozzle 123 zoom in and / or out. The control system or regulating system can be set up, the valve of the nozzle 123 to control or regulate in such a way that an opening degree of the nozzle 123 can be enlarged and / or reduced.
Eine Anordnung des Kühlungssystems 100 wie hierin beschrieben ermöglicht, dass die Betriebsparameter (z.B. der Öffnungsgrad der Düse 123, die Länge des Mischbereichs 126, etc.) des Ejektors 118 unabhängig von den Betriebsparameter (z.B. die Betriebstemperatur, der Betriebsdruck, der Massestrom, wie ein Verdampfmassestrom, etc.) des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104 angepasst werden können.An arrangement of the cooling system 100 as described herein allows the operating parameters (e.g. the degree of opening of the nozzle 123 , the length of the mixing area 126 , etc.) of the ejector 118 regardless of the operating parameters (eg the operating temperature, the operating pressure, the mass flow, such as an evaporation mass flow, etc.) of the heat-absorbing heat exchanger 104 can be customized.
In einem herkömmlichen Kühlungssystem, in dem ein Ejektor mit einem Hauptwärmetauscher (z.B. einem Hauptverdampfer) gekoppelt ist, sollte der Ejektor derart eingerichtet sein, dass dieser das Kältemittel aus dem Hauptwärmetauscher ansaugt und den Druck eines solchen Kältemittels erhöht. Alternativ kann ein herkömmlicher Ejektor derart eingerichtet sein, dass dieser dem Hauptwärmetauscher das Kältemittel bereitstellt. Für einen effizienten Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und einem zu kühlenden Fluid ist ein hoher Massestrom durch den Hauptwärmetauscher wünschenswert (z.B. von 0,4 kg/s bis 1,5 kg/s). Daher sollte ein Ejektor, welcher mit dem Hauptwärmetauscher gekoppelt ist, geeignet sein, mit solchen hohen Masseströmen zu arbeiten. Die Effizienz eines Ejektors (z.B. die Effizienz der Verdichtung des am sekundären Einlass aufgenommenen Kältemittels) nimmt jedoch ab, wenn der Massestrom des (z.B. angesaugten) Kältemittels zunimmt, weil eine erhöhte Arbeit zum Erzielen der Verdichtung erforderlich ist. Daher kann es problematisch sein, einen effizienten Betrieb eines Ejektors zu erreichen, während ein ausreichend hoher Massestrom durch den Hauptwärmetauscher des Kühlungssystems aufrechterhalten wird.In a conventional cooling system in which an ejector is coupled to a main heat exchanger (eg a main evaporator), the ejector should be set up in such a way that it draws in the refrigerant from the main heat exchanger and the pressure of such a refrigerant increases. Alternatively, a conventional ejector can be set up in such a way that it provides the refrigerant to the main heat exchanger. For an efficient heat exchange between the refrigerant and a fluid to be cooled, a high mass flow through the main heat exchanger is desirable (for example from 0.4 kg / s to 1.5 kg / s). Therefore, an ejector that is coupled to the main heat exchanger should be able to work with such high mass flows. However, the efficiency of an ejector (e.g. the efficiency of the compression of the refrigerant taken in at the secondary inlet) decreases as the mass flow of the (e.g. sucked in) refrigerant increases because more work is required to achieve the compression. Therefore, it can be problematic to achieve efficient operation of an ejector while maintaining a sufficiently high mass flow through the main heat exchanger of the cooling system.
In dem hierin beschriebenen Kühlsystem 100 kann der Ejektor 118 derart eingerichtet sein, dass dieser das Kältemittel aus dem Unterkühlungswärmetauscher 114 ansaugt. In dieser Anordnung können die Betriebsparameter des Unterkühlungswärmetauschers 114 somit an die Betriebsparameter des Ejektors 118 angepasst werden. Beispielsweise kann der Druck im Unterkühlungswärmetauscher 114 an die ideale Kennlinie des Ejektors 118 angepasst werden, so dass das Kältemittel in effizienterer Weise wieder verdichtet werden kann.In the cooling system described herein 100 can the ejector 118 be set up in such a way that it removes the refrigerant from the subcooling heat exchanger 114 sucks. In this arrangement, the operating parameters of the subcooling heat exchanger 114 thus to the operating parameters of the ejector 118 be adjusted. For example, the pressure in the subcooling heat exchanger 114 the ideal characteristic of the ejector 118 adjusted so that the refrigerant can be recompressed in a more efficient manner.
Daher unterliegen die Betriebsparameter des Ejektors 118 weniger strengen Anforderungen als in einem herkömmlichen Kühlungssystem. Eine von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 unabhängige Regelung des Ejektors 118 kann somit in einfacherer Weise erreicht werden.Therefore, the operating parameters of the ejector are subject 118 less stringent requirements than in a conventional cooling system. One from the heat absorbing heat exchanger 104 independent regulation of the ejector 118 can thus be achieved in a simpler manner.
2A veranschaulicht ein Kühlungssystem 100 aufweisend einen Ejektor 118 in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 2A illustrates a cooling system 100 having an ejector 118 in a schematic representation according to various embodiments.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 eine zusätzliche Verdichtungseinheit 230 aufweisen. Die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 kann parallel zu der Verdichtungseinheit 106 angeordnet sein.According to various embodiments, the cooling system 100 an additional compression unit 230 exhibit. The additional compression unit 230 can be parallel to the compression unit 106 be arranged.
Die Verwendung des Ejektors 118 kann dazu führen, dass ein erhöhter Flashgasmassestrom in dem Abscheider 120 erzeugt wird, so dass die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 verwendet werden kann, um die Verdichtung und/oder Rezirkulation des zusätzlichen Gasmassestroms zu gewährleisten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass ein erster Teil des von dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 ausgegebenen Kältemittels (z.B. 50% des einströmenden Kältemittels, 70% des Kältemittels, 90% des Kältemittels, etc.) der zusätzlichen Verdichtungseinheit 230 bereitgestellt wird, und dass ein zweiter Teil des von dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 ausgegebenen Kältemittels (z.B. 10% des einströmenden Kältemittels, 30% des Kältemittels, 50% des Kältemittels, etc.) der Verdichtungseinheit 106 bereitgestellt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass der Massestrom durch die zusätzliche Verdichtungseinheit in einem Bereich von ungefähr 0,4 Kg/s bis ungefähr 0,6 Kg/s ist.Using the ejector 118 can lead to an increased flash gas mass flow in the separator 120 is generated so that the additional compression unit 230 can be used to ensure the compression and / or recirculation of the additional gas mass flow. According to various embodiments, the cooling system 100 be set up so that a first part of the gas outlet 120b of the separator 120 issued refrigerant (e.g. 50% of the inflowing refrigerant, 70% of the refrigerant, 90% of the refrigerant, etc.) of the additional compression unit 230 is provided, and that a second part of the gas outlet 120b of the separator 120 issued refrigerant (e.g. 10% of the inflowing refrigerant, 30% of the refrigerant, 50% of the refrigerant, etc.) of the compression unit 106 provided. According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the mass flow through the additional compression unit is in a range from approximately 0.4 kg / s to approximately 0.6 kg / s.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 in Bezug auf den Abscheider 120 (z.B. auf den Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120) stromabwärts angeordnet sein. Beispielsweise kann die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 mit dem Abscheider 120 (z.B. direkt) verbunden sein: die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 kann einen Eingang 230a und einen Ausgang 230b aufweisen, und der Eingang 230a kann mit dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung) verbunden sein oder werden.According to various embodiments, the additional compression unit 230 in relation to the separator 120 (e.g. on the gas outlet 120b of the separator 120 ) be arranged downstream. For example, the additional compression unit 230 with the separator 120 (e.g. directly) connected: the additional compression unit 230 can have an input 230a and an exit 230b have, and the entrance 230a can with the gas outlet 120b of the separator 120 (for example by means of a line, such as a suction line) be or will be connected.
Die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 kann somit eingerichtet sein, einen ersten Teil des von dem Abscheider 120 (z.B. von dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120) ausgegebenen Kältemittels (z.B. 50% des Kältemittels, 70% des Kältemittels, 90% des Kältemittels, etc.) zu verdichten. In dieser Ausgestaltung kann die Verdichtungseinheit 106 eingerichtet sein, einen zweiten Teil des von dem Abscheider 120 (z.B. von dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120) ausgegebenen Kältemittels (z.B. 10% des Kältemittels, 30% des Kältemittels, 50% des Kältemittels, etc.) zu verdichten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Druck des Kältemittels beim Eingang 230a der zusätzlichen Verdichtungseinheit 230 in einem Bereich von ungefähr 30 bar bis ungefähr 65 bar sein, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 35 bar bis ungefähr 55 bar, und der Druck des Kältemittels beim Ausgang 230b der zusätzlichen Verdichtungseinheit 230 kann in einem Bereich von ungefähr 45 bar bis ungefähr 120 bar sein.The additional compression unit 230 can thus be set up, a first part of the from the separator 120 (e.g. from the gas outlet 120b of the separator 120 ) to compress the refrigerant dispensed (e.g. 50% of the refrigerant, 70% of the refrigerant, 90% of the refrigerant, etc.). In this embodiment, the compression unit 106 be set up a second part of the from the separator 120 (e.g. from the gas outlet 120b of the separator 120 ) to compress the refrigerant dispensed (e.g. 10% of the refrigerant, 30% of the refrigerant, 50% of the refrigerant, etc.). According to various embodiments, the pressure of the refrigerant at the inlet 230a the additional compression unit 230 be in a range from about 30 bar to about 65 bar, for example in a range from about 35 bar to about 55 bar, and the pressure of the refrigerant at the outlet 230b the additional compression unit 230 can be in a range from about 45 bar to about 120 bar.
Die Verwendung von parallelen Verdichtungseinheiten 106, 230 kann die Leistungszahl (auf Englisch „Coefficient Of Performance“, COP) der Verdichtung erhöhen (z.B. kann die Leistungszahl 5% höher sein, 10% höher, 20% höher, etc.).The use of parallel compression units 106 , 230 can increase the coefficient of performance (COP) of compression (e.g. the coefficient of performance can be 5% higher, 10% higher, 20% higher, etc.).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass auch das von der zusätzlichen Verdichtungseinheit 230 verdichtete Kältemittel dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 108 zugeführt wird.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the additional compression unit 230 compressed refrigerant to the heat-emitting heat exchanger 108 is fed.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 einen Verdichter (z.B. einen Hubkolbenverdichter, einen Schraubenverdichter, einen Rotationskompressor, einen Zentrifugalkompressor, einen Scroll-Kompressor, etc.) aufweisen, welcher eingerichtet sein kann, das Kältemittel zu verdichten. Der Verdichter kann ein einstufiger Verdichter oder ein mehrstufiger Verdichter sein. Die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 kann aber auch eine Mehrzahl von Verdichtern (z.B. einen Verbund mit einer Mehrzahl von Verdichtern) aufweisen. Beispielsweise können die Verdichter der Mehrzahl von Verdichtern parallel zueinander angeordnet sein, aber alternativ oder zusätzlich können die Verdichter der Mehrzahl von Verdichtern auch in Reihe angeordnet sein.According to various embodiments, the additional compression unit 230 a compressor (for example a reciprocating compressor, a screw compressor, a rotary compressor, a centrifugal compressor, a scroll compressor, etc.) which can be set up to compress the refrigerant. The compressor can be a single-stage compressor or a multi-stage compressor. The additional compression unit 230 but can also have a plurality of compressors (for example a network with a plurality of compressors). For example, the compressors of the plurality of compressors can be arranged parallel to one another, but alternatively or additionally the compressors of the plurality of compressors can also be arranged in series.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Druckminderungseinrichtung 122 als Umgehungsventil eingerichtet sein (z.B. als Bypassventil, wie beispielsweise als Flashgasbypassventil). In dieser Ausgestaltung kann die zusätzliche Druckminderungseinrichtung 122 zwischen der zusätzlichen Verdichtungseinheit 230 und der Verdichtungseinheit 106 angeordnet sein. Die zusätzliche Druckminderungseinrichtung 122 kann eingerichtet sein, die Teilung des von dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 ausgegebenen Kältemittels anzupassen. Mit anderen Worten kann die zusätzliche Druckminderungseinrichtung 122 eingerichtet sein, die Menge des von dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 ausgegebenen Kältemittels zu regulieren, welche der zusätzlichen Verdichtungseinheit 230 bereitgestellt wird. Anschaulich kann die zusätzliche Druckminderungseinrichtung 122 auch eingerichtet sein, die Menge des von dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 ausgegebenen Kältemittels zu regulieren, welche der Verdichtungseinheit 106 bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die zusätzliche Druckminderungseinrichtung 122 verwendet werden, wenn die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 nicht in Betrieb ist, und/oder wenn die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 bei maximaler Drehzahl läuft (z.B. wenn die zusätzliche Verdichtungseinheit 230 den maximalen Volumenstrom verdichtet).According to various embodiments, the additional pressure reduction device 122 be set up as a bypass valve (eg as a bypass valve, such as a flash gas bypass valve). In this embodiment, the additional pressure reduction device 122 between the additional compression unit 230 and the compression unit 106 be arranged. The additional pressure reducing device 122 can be set up, the division of the gas output 120b of the separator 120 to adjust the refrigerant output. In other words, the additional pressure reduction device 122 be set up the amount of from the gas outlet 120b of the separator 120 issued refrigerant to regulate which of the additional compression unit 230 provided. The additional pressure reducing device 122 also be set up the amount of from the gas outlet 120b of the separator 120 to regulate the refrigerant dispensed, which of the compression unit 106 provided. For example, the additional pressure reducing device 122 used when the additional compression unit 230 is not in operation and / or if the additional compression unit 230 runs at maximum speed (e.g. if the additional compression unit 230 compresses the maximum volume flow).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abscheider 120 derart eingerichtet sein, dass einen Teil des Kältemittels in der Gasphase (z.B. 50% des Kältemittels) dem Unterkühlungssystem 112 bereitgestellt wird, und dass einen anderen Teil des Kältemittels in der Gasphase (z.B. 50% des Kältemittels) dem Basis-Kühlkreislauf 102 bereitgestellt wird, wie beispielsweise in 2B gezeigt ist. In dieser Ausgestaltung kann der zweite Eingang 114c der Unterkühlungswärmetauscher 114 mit dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung) verbunden sein oder werden, und der Unterkühlungswärmetauscher 114 kann derart eingerichtet sein, dass gasförmiges Kältemittel durch den zweiten Strömungsweg des Unterkühlungswärmetauschers 114 fließt, und dass flüssiges Kältemittel durch den ersten Strömungsweg des Unterkühlungswärmetauschers 114 fließt.According to various embodiments, the separator 120 be set up in such a way that part of the refrigerant in the gas phase (for example 50% of the refrigerant) the subcooling system 112 is provided, and that another part of the refrigerant in the gas phase (eg 50% of the refrigerant) the basic cooling circuit 102 is provided, such as in 2 B is shown. In this embodiment, the second input 114c the subcooling heat exchanger 114 with the gas outlet 120b of the separator 120 (for example by means of a line such as a suction line) be or will be connected, and the subcooling heat exchanger 114 can be set up in such a way that gaseous refrigerant flows through the second flow path of the subcooling heat exchanger 114 flows, and that liquid refrigerant flows through the first flow path of the subcooling heat exchanger 114 flows.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 einen zusätzlichen Wärmetauscher 234 aufweisen, wie beispielsweise in 2B gezeigt ist, welcher mit Bezug auf den zweiten Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114 stromaufwärts angeordnet sein kann. Der zusätzliche Wärmetauscher 234 kann eingerichtet sein, Wärme aus dem Unterkühlungswärmetauscher 114 bereitgestellten Kältemittel zu entziehen.According to various embodiments, the subcooling system 112 an additional heat exchanger 234 have, for example in 2 B which is shown with reference to the second input 114c of the subcooling heat exchanger 114 can be arranged upstream. The additional heat exchanger 234 can be set up to take heat from the subcooling heat exchanger 114 to withdraw provided refrigerant.
Beispielsweise kann der zusätzliche Wärmetauscher 234 einen ersten Eingang 234a und einen ersten Ausgang 234b aufweisen, welche mittels eines ersten Strömungswegs verbunden sein können, um Kältemittel zwischen dem ersten Eingang 234a und dem ersten Ausgang 234b mittels des ersten Strömungswegs zu transportieren. Ferner kann der zusätzliche Wärmetauscher 234 einen zweiten Eingang 234c und einen zweiten Ausgang 234d aufweisen, welche mittels eines zweiten Strömungswegs verbunden sein können, um Kältemittel zwischen dem zweiten Eingang 234c und dem zweiten Ausgang 234d mittels des zweiten Strömungswegs zu transportieren. For example, the additional heat exchanger 234 a first entrance 234a and a first exit 234b which can be connected by means of a first flow path to refrigerant between the first inlet 234a and the first exit 234b to be transported by means of the first flow path. Furthermore, the additional heat exchanger 234 a second entrance 234c and a second exit 234d which can be connected by means of a second flow path to refrigerant between the second inlet 234c and the second exit 234d to be transported by means of the second flow path.
Der erste Strömungsweg kann in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem zweiten Strömungsweg sein, so dass der zusätzliche Wärmetauscher 234 derart eingerichtet sein kann, dass Wärme von dem durch den ersten Strömungsweg des zusätzlichen Wärmeaustauschers 234 fließenden Kältemittels entzogen und in das durch den zweiten Strömungsweg des zusätzlichen Wärmeaustauschers 234 fließenden Kältemittel aufgenommen wird.The first flow path can be in a heat exchange relationship with the second flow path, so that the additional heat exchanger 234 can be set up such that heat from the through the first flow path of the additional heat exchanger 234 withdrawn flowing refrigerant and into the through the second flow path of the additional heat exchanger 234 flowing refrigerant is absorbed.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zusätzliche Wärmetauscher 234 eingerichtet sein, (z.B. gasförmiges) Kältemittel von dem Abscheider 120 zu empfangen. Beispielsweise kann der erste Eingang 234a mit dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 verbunden sein oder werden, z.B. mittels einer Leitung wie einer Saugleitung, und der zweite Eingang 234c kann beispielsweise mit einem zusätzlichen Gas-Ausgang des Abscheiders 120 verbunden sein oder werden, z.B. mittels einer Leitung wie einer Saugleitung.According to various embodiments, the additional heat exchanger 234 be set up (eg gaseous) refrigerant from the separator 120 to recieve. For example, the first input 234a with the gas outlet 120b of the separator 120 be or are connected, for example by means of a line such as a suction line, and the second input 234c can for example with an additional gas outlet of the separator 120 be or will be connected, for example by means of a line such as a suction line.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zusätzliche Wärmetauscher 234 als Gleichstromwärmetauscher eingerichtet sein, so dass das durch den ersten Strömungsweg fließende Kältemittel und das durch den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel in die gleiche Richtung fließen. Alternativ kann der zusätzliche Wärmetauscher 234 als Gegenstromwärmetauscher eingerichtet sein, so dass das durch den ersten Strömungsweg fließende Kältemittel und das durch den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel in entgegengesetzter Richtung fließen. In einem Gegenstromwärmetauscher kann eine gleichmäßigere Temperaturdifferenz erreicht werden, so dass eine gleichmäßigere Wärmestromdichte erreicht werden kann. Der zusätzliche Wärmetauscher 234 kann aber auch als Kreuzstromwärmetauscher eingerichtet sein, in dem der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg senkrecht zueinander angeordnet sind.According to various embodiments, the additional heat exchanger 234 be set up as a co-current heat exchanger, so that the refrigerant flowing through the first flow path and that through the second flow path flowing refrigerant flow in the same direction. Alternatively, the additional heat exchanger 234 be set up as a countercurrent heat exchanger, so that the refrigerant flowing through the first flow path and the refrigerant flowing through the second flow path flow in opposite directions. A more uniform temperature difference can be achieved in a counterflow heat exchanger, so that a more uniform heat flow density can be achieved. The additional heat exchanger 234 but can also be set up as a cross-flow heat exchanger in which the first flow path and the second flow path are arranged perpendicular to one another.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kältemittel beim ersten Eingang 234a des zusätzlichen Wärmetauschers 234 gesättigter Dampf sein. Wenn das Kältemittel durch den ersten Strömungsweg fließt, wird Wärme an das durch den zweiten Strömungsweg fließenden Kältemittel übertragen, so dass das durch den ersten Strömungsweg fließenden Kältemittel teilweise kondensiert und beim ersten Ausgang 234b zwei-phasig vorliegt. Somit kann ein Kältemittel aufweisend einen geringeren Dampfmassenanteil dem zweiten Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114 bereitgestellt werden, so dass eine größere Enthalpiedifferenz zwischen dem durch den ersten Strömungsweg des Unterkühlungswärmetauschers 114 fließenden Kältemittel und dem durch den zweiten Strömungsweg des Unterkühlungswärmetauschers 114 fließenden Kältemittel zur Verfügung steht. Somit kann der Wärmeübergang im Unterkühlungswärmetauscher 114 verbessert werden (z.B. kann die Wärmestromdichte erhöht werden).According to various embodiments, the refrigerant can be at the first inlet 234a of the additional heat exchanger 234 be saturated steam. When the refrigerant flows through the first flow path, heat is transferred to the refrigerant flowing through the second flow path, so that the refrigerant flowing through the first flow path partially condenses and at the first exit 234b is present in two phases. Thus, a refrigerant having a lower vapor mass fraction can enter the second input 114c of the subcooling heat exchanger 114 can be provided so that a greater enthalpy difference between that through the first flow path of the subcooling heat exchanger 114 flowing refrigerant and through the second flow path of the subcooling heat exchanger 114 flowing refrigerant is available. Thus, the heat transfer in the subcooling heat exchanger 114 can be improved (e.g. the heat flux density can be increased).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass das von dem ersten Ausgang 234b des zusätzlichen Wärmetauschers 234 ausgegebene Kältemittel dem Unterkühlungswärmetauscher 114 zugeführt wird. Beispielsweise können der zusätzliche Wärmetauscher 234 und der Unterkühlungswärmetauscher 114 verbunden sein, z.B. können der erste Ausgang 234b des zusätzlichen Wärmetauschers 234 und der zweite Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung, einer Flüssigkeitsleitung, etc.) verbunden sein oder werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass das von dem ersten Ausgang 234b des zusätzlichen Wärmetauschers 234 ausgegebene Kältemittel in die Druckminderungseinrichtung 116 strömt und dem Unterkühlungswärmetauscher 114 zugeführt wird. Beispielsweise kann die Druckminderungseinrichtung 116 zwischen dem ersten Ausgang 234b des zusätzlichen Wärmetauschers 234 und dem zweiten Eingang 114c des Unterkühlungswärmetauschers 114 angeordnet sein.According to various embodiments, the subcooling system 112 be set up in such a way that from the first output 234b of the additional heat exchanger 234 refrigerant output to the subcooling heat exchanger 114 is fed. For example, the additional heat exchanger 234 and the subcooling heat exchanger 114 can be connected, e.g. the first output 234b of the additional heat exchanger 234 and the second entrance 114c of the subcooling heat exchanger 114 (for example by means of a line, such as a suction line, a liquid line, etc.) be or will be connected. According to various embodiments, the subcooling system 112 be set up in such a way that from the first output 234b of the additional heat exchanger 234 dispensed refrigerant into the pressure reducing device 116 flows and the subcooling heat exchanger 114 is fed. For example, the pressure reducing device 116 between the first exit 234b of the additional heat exchanger 234 and the second entrance 114c of the subcooling heat exchanger 114 be arranged.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass das von dem zweiten Ausgang 234d des zusätzlichen Wärmetauschers 234 ausgegebene Kältemittel dem Basis-Kühlkreislauf 102 (z.B. der Verdichtungseinheit 106) zugeführt wird.According to various embodiments, the subcooling system 112 be set up in such a way that the second output 234d of the additional heat exchanger 234 refrigerant output to the basic cooling circuit 102 (e.g. the compression unit 106 ) is supplied.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 eine andere Druckminderungseinrichtung 236 (z.B. einen Ejektor, einen Expander, ein Drosselventil, ein Kapillarrohr, ein Expansionsventil, wie beispielsweise ein thermostatisches Expansionsventil, ein elektronisches Expansionsventil, ein Handexpansionsventil, etc.) aufweisen, welche derart eingerichtet sein kann, dass den Druck des Kältemittels reduziert wird (z.B. um 5 bar reduziert, um 10 bar, etc.), wenn dieses durch die andere Druckminderungseinrichtung 236 fließt. Somit kann auch die Temperatur des Kältemittels reduziert werden (z.B. um 5°C reduziert, um 10°C, um 15°C, etc.), wenn dieses durch die andere Druckminderungseinrichtung 236 fließt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die andere Druckminderungseinrichtung 236 in Bezug auf den zweiten Eingang 234c des zusätzlichen Wärmetauschers 234 stromaufwärts angeordnet sein, so dass Kältemittel dem zweiten Eingang 234c des zusätzlichen Wärmetauschers 234 bereitgestellt wird, welches eine niedrigere Temperatur (z.B. 5°C niedriger, 10°C niedriger, 15°C niedriger, etc.) hat als das dem ersten Eingang 234a des zusätzlichen Wärmetauschers 234 bereitgestellte Kältemittel.According to various embodiments, the subcooling system 112 another pressure reducing device 236 (e.g. an ejector, an expander, a throttle valve, a capillary tube, an expansion valve, such as a thermostatic expansion valve, an electronic expansion valve, a manual expansion valve, etc.), which can be set up in such a way that the pressure of the refrigerant is reduced (e.g. reduced by 5 bar, by 10 bar, etc.), if this is done by the other pressure reducing device 236 flows. This means that the temperature of the refrigerant can also be reduced (for example reduced by 5 ° C, 10 ° C, 15 ° C, etc.) if this is done by the other pressure reducing device 236 flows. According to various embodiments, the other pressure reduction device 236 in relation to the second entrance 234c of the additional heat exchanger 234 be arranged upstream, so that refrigerant the second inlet 234c of the additional heat exchanger 234 is provided which has a lower temperature (e.g. 5 ° C lower, 10 ° C lower, 15 ° C lower, etc.) than that of the first input 234a of the additional heat exchanger 234 provided refrigerants.
3 veranschaulicht ein Kühlungssystem 100 in einer schematischen Darstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 3 illustrates a cooling system 100 in a schematic representation according to various embodiments.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 einen Tiefkühlkreislauf 338 aufweisen. Der Tiefkühlkreislauf 338 kann derart eingerichtet sein, dass ein tiefzukühlendes Fluid gekühlt (z.B. tiefgekühlt) wird, wenn Kältemittel durch den Tiefkühlkreislauf 338 fließt.According to various embodiments, the cooling system 100 a deep-freeze circuit 338 exhibit. The freezing cycle 338 can be set up in such a way that a fluid to be frozen is cooled (eg deep-frozen) when refrigerant passes through the freezing circuit 338 flows.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Tiefkühlkreislauf 338 einen wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340, eine Verdichtungseinheit 342 und eine Druckminderungseinrichtung 344 aufweisen.According to various embodiments, the deep-freeze circuit 338 a heat absorbing heat exchanger 340 , a compression unit 342 and a pressure reducing device 344 exhibit.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 340 des Tiefkühlkreislaufes 338 einen Eingang 340a und einen Ausgang 340b aufweisen, welche mittels eines ersten Strömungswegs verbunden sein können, um Kältemittel zwischen dem Eingang 340a und dem Ausgang 340b mittels des ersten Strömungswegs zu transportieren. Der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 340 kann derart eingerichtet sein, dass das Kältemittel durch den ersten Strömungsweg fließt und dieses in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einem tiefzukühlenden Fluid (z.B. Luft, Wasser, Sole, etc.) ist, so dass Wärme von dem tiefzukühlenden Fluid in das Kältemittel aufgenommen wird, wenn dieses durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340 fließt. Somit kann das tiefzukühlende Fluid tiefgekühlt werden. Anschaulich kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 340 des Tiefkühlkreislaufes 338 derart eingerichtet sein, dass das tiefzukühlende Fluid auf eine Temperatur gekühlt wird, welche niedriger (z.B. 5°C niedriger, 10°C niedriger, 20°C niedriger, etc.) als die Temperatur ist, auf welche das mittels dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 104 des Basis-Kühlkreislaufes 102 gekühlte zu kühlende Fluid gekühlt wird. Beispielsweise kann das tiefzukühlende Fluid zu einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr -30°C bis ungefähr -10°C tiefgekühlt werden, und das zu kühlende Fluid kann zu einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr -5°C bis ungefähr 10°C gekühlt werden.According to various embodiments, the heat-absorbing heat exchanger 340 of the deep-freeze circuit 338 an entrance 340a and an exit 340b which can be connected by means of a first flow path to refrigerant between the inlet 340a and the exit 340b by means of the first flow path transport. The heat-absorbing heat exchanger 340 can be set up in such a way that the refrigerant flows through the first flow path and this is in a heat exchange relationship with a fluid to be frozen (e.g. air, water, brine, etc.), so that heat from the fluid to be frozen is absorbed into the refrigerant when this through the heat-absorbing heat exchanger 340 flows. Thus, the fluid to be frozen can be frozen. The heat-absorbing heat exchanger is clear 340 of the deep-freeze circuit 338 be set up in such a way that the fluid to be frozen is cooled to a temperature which is lower (eg 5 ° C. lower, 10 ° C. lower, 20 ° C. lower, etc.) than the temperature to which the heat-absorbing heat exchanger is used 104 of the basic cooling circuit 102 cooled fluid to be cooled is cooled. For example, the fluid to be refrigerated can be refrigerated to a temperature in a range from about -30 ° C to about -10 ° C, and the fluid to be cooled can be cooled to a temperature in a range from about -5 ° C to about 10 ° C will.
Beispielsweise können der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 104 des Basis-Kühlkreislaufes 102 und der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 340 des Tiefkühlkreislaufes 338 derart eingerichtet sein, dass diese unterschiedliche Dampftemperaturen aufweisen. Beispielsweise kann die Dampftemperatur des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 340 niedriger (z.B. 5°C niedriger, 10°C niedriger, 15°C niedriger, etc.) sein, als die Dampftemperatur des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 104.For example, the heat-absorbing heat exchanger 104 of the basic cooling circuit 102 and the heat absorbing heat exchanger 340 of the deep-freeze circuit 338 be set up in such a way that they have different steam temperatures. For example, the steam temperature of the heat-absorbing heat exchanger 340 lower (e.g. 5 ° C lower, 10 ° C lower, 15 ° C lower, etc.) than the steam temperature of the heat-absorbing heat exchanger 104 .
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 340 einen zweiten Strömungsweg aufweisen, welcher in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem ersten Strömungsweg ist, und durch welchen das tiefzukühlende Fluid fließen kann.According to various embodiments, the heat-absorbing heat exchanger 340 having a second flow path which is in a heat exchange relationship with the first flow path and through which the fluid to be frozen can flow.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das tiefzukühlende Fluid den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340 des Tiefkühlkreislaufes 338 durchströmt. Beispielsweise kann ein Zirkulationssystem (z.B. ein oder mehrere Rohre, ein Ventilator, ein Lüfter, etc.) verwendet werden, um das tiefzukühlende Fluid (z.B. Luft, Wasser, Sole, etc.) um dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340 des Tiefkühlkreislaufes 338 in Bewegung zu bringen, so dass ein effizienterer Wärmeaustausch zwischen dem durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340 fließenden Kältemittel und dem tiefzukühlenden Fluid ermöglicht wird.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the fluid to be frozen passes the heat-absorbing heat exchanger 340 of the deep-freeze circuit 338 flows through. For example, a circulation system (e.g. one or more pipes, a fan, a fan, etc.) can be used to circulate the fluid to be frozen (e.g. air, water, brine, etc.) around the heat-absorbing heat exchanger 340 of the deep-freeze circuit 338 to get in motion, so that a more efficient heat exchange between the through the heat-absorbing heat exchanger 340 flowing refrigerant and the fluid to be frozen is enabled.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 340 ein Verdampfer (z.B. ein Rohrverdampfer, ein Plattenwärmeübertrager, ein Lamellenverdampfer, etc.) sein oder als ein Verdampfer eingerichtet sein. Der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 340 kann aber auch ein Sublimator sein bzw. als Sublimator eingerichtet sein.According to various embodiments, the heat-absorbing heat exchanger 340 an evaporator (eg a tube evaporator, a plate heat exchanger, a lamellar evaporator, etc.) or be set up as an evaporator. The heat-absorbing heat exchanger 340 but can also be a sublimator or be set up as a sublimator.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verdichtungseinheit 342 in Bezug auf den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340 stromabwärts angeordnet sein. Beispielsweise kann die Verdichtungseinheit 342 eingerichtet sein, das Kältemittel (z.B. direkt) von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340 anzusaugen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Verdichtungseinheit 342 und der wärmeabgebende Wärmetauscher 340 miteinander (z.B. direkt) verbunden sein: die Verdichtungseinheit 342 kann einen Eingang 342a und einen Ausgang 342b aufweisen, und der Eingang 342a der Verdichtungseinheit 342 kann mit dem Ausgang 340b des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 340 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung) verbunden sein oder werden.According to various embodiments, the compression unit 342 in relation to the heat-absorbing heat exchanger 340 be arranged downstream. For example, the compression unit 342 be set up, the refrigerant (eg directly) from the heat-absorbing heat exchanger 340 suck in. According to various embodiments, the compression unit 342 and the exothermic heat exchanger 340 be connected to each other (e.g. directly): the compression unit 342 can have an input 342a and an exit 342b have, and the entrance 342a the compression unit 342 can with the output 340b of the heat-absorbing heat exchanger 340 (for example by means of a line, such as a suction line) be or will be connected.
Die Verdichtungseinheit 342 kann eingerichtet sein, das Kältemittel zu verdichten (z.B. der Druck des von der Verdichtungseinheit 342 ausgegebenen Kältemittels kann in einem Bereich von ungefähr 10 bar bis ungefähr 50 bar sein).The compression unit 342 can be set up to compress the refrigerant (eg the pressure of the compression unit 342 refrigerant dispensed may be in a range from about 10 bar to about 50 bar).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verdichtungseinheit 342 einen Verdichter (z.B. einen Hubkolbenverdichter, einen Schraubenverdichter, einen Rotationskompressor, einen Zentrifugalkompressor, einen Scroll-Kompressor, etc.) aufweisen, welcher eingerichtet sein kann, das Kältemittel zu verdichten. Der Verdichter kann beispielsweise ein einstufiger Verdichter oder ein mehrstufiger Verdichter sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verdichtungseinheit 342 eine Mehrzahl von Verdichtern (z.B. einen Verbund mit einer Mehrzahl von Verdichtern) aufweisen. Beispielsweise können die Verdichter der Mehrzahl von Verdichtern parallel zueinander angeordnet sein, aber alternativ oder zusätzlich können die Verdichter der Mehrzahl von Verdichtern auch in Reihe angeordnet sein.According to various embodiments, the compression unit 342 a compressor (for example a reciprocating compressor, a screw compressor, a rotary compressor, a centrifugal compressor, a scroll compressor, etc.) which can be set up to compress the refrigerant. The compressor can be, for example, a single-stage compressor or a multi-stage compressor. According to various embodiments, the compression unit 342 have a plurality of compressors (for example a network with a plurality of compressors). For example, the compressors of the plurality of compressors can be arranged parallel to one another, but alternatively or additionally the compressors of the plurality of compressors can also be arranged in series.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das mittels der Verdichtungseinheit 342 des Tiefkühlkreislaufes 338 verdichtete Kältemittel dem Basis-Kühlkreislauf 102 zugeführt wird. Beispielsweise kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das mittels der Verdichtungseinheit 342 des Tiefkühlkreislaufes 338 verdichtete Kältemittel der Verdichtungseinheit 106 des Basis-Kühlkreislaufes 102 zugeführt wird. Beispielsweise kann der Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 des Basis-Kühlkreislaufes 102 mit dem Ausgang 342b der Verdichtungseinheit 342 des Tiefkühlkreislaufes 338 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung) verbunden sein oder werden.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up such that by means of the compression unit 342 of the deep-freeze circuit 338 compressed refrigerant to the basic cooling circuit 102 is fed. For example, the cooling system 100 be set up such that by means of the compression unit 342 of the deep-freeze circuit 338 compressed refrigerant of the compression unit 106 of the basic cooling circuit 102 is fed. For example, the entrance 106a the compression unit 106 of the basic cooling circuit 102 with the exit 342b the compression unit 342 of Freezing cycle 338 (for example by means of a line, such as a suction line) be or will be connected.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Druckminderungseinrichtung 344 in Bezug auf den wärmeabgebenden Wärmetauscher 340 stromaufwärts angeordnet sein, und kann derart eingerichtet sein, dass der Druck des Kältemittels reduziert wird (z.B. um 5 bar reduziert, um 10 bar, um 15 bar, etc.), wenn dieses durch die Druckminderungseinrichtung 344 fließt.According to various embodiments, the pressure reduction device 344 in relation to the exothermic heat exchanger 340 be arranged upstream, and can be set up in such a way that the pressure of the refrigerant is reduced (for example reduced by 5 bar, by 10 bar, by 15 bar, etc.) when this is effected by the pressure reducing device 344 flows.
Die Druckminderungseinrichtung 344 kann eine beliebig geeignete Einrichtung sein (z.B. ein Ejektor, ein Expander, ein Drosselventil, ein Kapillarrohr, ein Expansionsventil, wie beispielsweise ein thermisches Expansionsventil, ein elektronisches Expansionsventil, ein Handexpansionsventil, etc.), welche eingerichtet ist, den Druck des Kältemittels zu reduzieren.The pressure reducing device 344 can be any suitable device (e.g. an ejector, an expander, a throttle valve, a capillary tube, an expansion valve such as a thermal expansion valve, an electronic expansion valve, a manual expansion valve, etc.) which is set up to reduce the pressure of the refrigerant .
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Tiefkühlkreislauf 338 derart eingerichtet sein, dass das von der Druckminderungseinrichtung 344 ausgegebene Kältemittel dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340 zugeführt wird. Beispielsweise kann die Druckminderungseinrichtung 344 mit dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 340 verbunden sein: die Druckminderungseinrichtung 344 kann einen Eingang 344a und einen Ausgang 344b aufweisen, und der Ausgang 344b der Druckminderungseinrichtung 344 kann mit dem Eingang 340a des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 340 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Flüssigkeitsleitung) verbunden sein oder werden.According to various embodiments, the deep-freeze circuit 338 be set up in such a way that the pressure reduction device 344 refrigerant output to the heat-absorbing heat exchanger 340 is fed. For example, the pressure reducing device 344 with the heat-absorbing heat exchanger 340 be connected: the pressure reducing device 344 can have an input 344a and an exit 344b have, and the exit 344b the pressure reducing device 344 can with the entrance 340a of the heat-absorbing heat exchanger 340 (for example by means of a line, such as a liquid line) be or will be connected.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 ferner eingerichtet sein, das unterkühlte Kältemittel dem Tiefkühlkreislauf 338 bereitzustellen. Beispielsweise kann das Unterkühlungssystem 112 eingerichtet sein, einen ersten Teil des unterkühlten Kältemittels (z.B. 50% des unterkühlten Kältemittels) dem Basis-Kühlkreislauf 102 bereitzustellen und einen zweiten Teil des unterkühlten Kältemittels (z.B. 50% des unterkühlten Kältemittels) dem Tiefkühlkreislauf 338 bereitzustellen.According to various embodiments, the subcooling system 112 also be set up, the supercooled refrigerant to the freezing circuit 338 provide. For example, the subcooling system 112 be set up, a first part of the supercooled refrigerant (for example 50% of the supercooled refrigerant) the basic cooling circuit 102 provide and a second part of the supercooled refrigerant (eg 50% of the supercooled refrigerant) to the freezing circuit 338 provide.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 einen zusätzlichen Unterkühlungswärmetauscher 346 aufweisen, welcher eingerichtet ist, Kältemittel zu unterkühlen. Der zusätzliche Unterkühlungswärmetauscher 346 kann ein Verdampfer (z.B. ein Unterkühlungsverdampfer) sein oder als Verdampfer eingerichtet sein. Der zusätzliche Unterkühlungswärmetauscher 346 kann aber auch ein Sublimator sein bzw. als Sublimator eingerichtet sein.According to various embodiments, the subcooling system 112 an additional subcooling heat exchanger 346 have which is set up to subcool refrigerant. The additional subcooling heat exchanger 346 can be an evaporator (eg a supercooling evaporator) or be set up as an evaporator. The additional subcooling heat exchanger 346 but can also be a sublimator or be set up as a sublimator.
Der zusätzliche Unterkühlungswärmetauscher 346 kann einen ersten Eingang 346a und einen ersten Ausgang 346b, welche mittels eines ersten Strömungswegs verbunden sind, um Kältemittel zwischen dem ersten Eingang 346a und dem ersten Ausgang 346b mittels des ersten Strömungswegs zu transportieren. Der zusätzliche Unterkühlungswärmetauscher 346 kann auch einen zweiten Eingang 346c und einen zweiten Ausgang 346d, welche mittels eines zweiten Strömungswegs verbunden sind, um Kältemittel zwischen dem zweiten Eingang 346c und dem zweiten Ausgang 346d mittels des zweiten Strömungswegs zu transportieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zusätzliche Unterkühlungswärmetauscher 346 derart eingerichtet sein, dass der erste Strömungsweg in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem zweiten Strömungsweg ist, so dass Wärme von dem durch den ersten Strömungsweg fließenden Kältemittel entzogen und in das durch den zweiten Strömungsweg fließende Kältemittel aufgenommen wird. Das durch den ersten Strömungsweg fließenden Kältemittel kann somit unterkühlt werden.The additional subcooling heat exchanger 346 can have a first input 346a and a first exit 346b which are connected by means of a first flow path to refrigerant between the first inlet 346a and the first exit 346b to be transported by means of the first flow path. The additional subcooling heat exchanger 346 can also have a second entrance 346c and a second exit 346d , which are connected by a second flow path to refrigerant between the second inlet 346c and the second exit 346d to be transported by means of the second flow path. According to various embodiments, the additional supercooling heat exchanger 346 be configured such that the first flow path is in a heat exchange relationship with the second flow path, so that heat is extracted from the refrigerant flowing through the first flow path and absorbed into the refrigerant flowing through the second flow path. The refrigerant flowing through the first flow path can thus be subcooled.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass ein Teil des Kältemittels dem ersten Eingang 346a des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346 zugeführt wird, und dass ein anderer Teil des Kältemittels dem zweiten Eingang 346c des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346 zugeführt wird. Beispielsweise kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass der Massestrom durch den ersten Strömungsweg des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346 in einem Bereich von ungefähr 0,4 Kg/s bis ungefähr 0,6 Kg/s ist, und dass der Massestrom durch den zweiten Strömungsweg des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346 in einem Bereich von ungefähr 0,025 Kg/s bis ungefähr 0,25 Kg/s ist.According to various embodiments, the subcooling system 112 be set up in such a way that part of the refrigerant reaches the first inlet 346a of the additional subcooling heat exchanger 346 is supplied, and that another part of the refrigerant is fed to the second inlet 346c of the additional subcooling heat exchanger 346 is fed. For example, the subcooling system 112 be set up such that the mass flow through the first flow path of the additional subcooling heat exchanger 346 is in a range from approximately 0.4 Kg / s to approximately 0.6 Kg / s, and that the mass flow through the second flow path of the additional subcooling heat exchanger 346 is in a range from about 0.025 kg / s to about 0.25 kg / s.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 derart eingerichtet sein, dass das mittels des Unterkühlungswärmetauschers 114 unterkühlte Kältemittel dem Basis-Kühlkreislauf 102 zugeführt wird und/oder dass das mittels des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346 unterkühlte Kältemittel dem Tiefkühlkreislauf 338 zugeführt wird. Es versteht sich, dass auch andere beliebig geeignete Anordnungen und Verbindungen möglich sind.According to various embodiments, the subcooling system 112 be set up in such a way that by means of the subcooling heat exchanger 114 subcooled refrigerants to the basic cooling circuit 102 is supplied and / or that by means of the additional supercooling heat exchanger 346 subcooled refrigerants to the freezing circuit 338 is fed. It goes without saying that any other suitable arrangements and connections are also possible.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Ausgang 346b des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346 mit dem Tiefkühlkreislauf 338 (z.B. mit dem Eingang 344a der Druckminderungseinrichtung 344) verbunden sein oder werden, z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung, einer Flüssigkeitsleitung, etc.According to various embodiments, the first output 346b of the additional subcooling heat exchanger 346 with the freezing circuit 338 (e.g. with the entrance 344a the pressure reducing device 344 ) be or will be connected, e.g. by means of a line such as a suction line, a liquid line, etc.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Ausgang 114b des Unterkühlungswärmetauschers 114 mit dem Basis-Kühlkreislauf 102 (z.B. mit dem Eingang 110a der Druckminderungseinrichtung 110) verbunden sein oder werden, z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung, einer Flüssigkeitsleitung, etc.According to various embodiments, the first output 114b of the subcooling heat exchanger 114 with the basic cooling circuit 102 (e.g. with the entrance 110a the pressure reducing device 110 ) be or will be connected, e.g. by means of a line such as a suction line, a liquid line, etc.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Unterkühlungssystem 112 eine zusätzliche Druckminderungseinrichtung 348 (z.B. einen Ejektor, einen Expander, ein Drosselventil, ein Kapillarrohr, ein Expansionsventil, wie beispielsweise ein thermisches Expansionsventil, ein elektronisches Expansionsventil, ein Handexpansionsventil, etc.) aufweisen, welche derart eingerichtet sein kann, dass den Druck des Kältemittels reduziert wird (z.B. um 5 bar reduziert, um 10 bar, um 15 bar, etc.), wenn dieses durch die Druckminderungseinrichtung 348 fließt. Somit kann auch die Temperatur des Kältemittels reduziert werden (z.B. um 5°C reduziert, um 10°C, um 15°C), wenn dieses durch die Druckminderungseinrichtung 348 fließt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Druckminderungseinrichtung 348 in Bezug auf den zweiten Eingang 346c des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346 stromaufwärts angeordnet sein, so dass Kältemittel dem zweiten Eingang 346c bereitgestellt wird, welches eine niedrigere Temperatur hat (z.B. 5°C niedriger, 10°C niedriger, 15°C niedriger, etc.) als das dem ersten Eingang 346a des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346 bereitgestellte Kältemittel.According to various embodiments, the subcooling system 112 an additional pressure reducing device 348 (e.g. an ejector, an expander, a throttle valve, a capillary tube, an expansion valve such as a thermal expansion valve, an electronic expansion valve, a manual expansion valve, etc.), which can be set up in such a way that the pressure of the refrigerant is reduced (e.g. reduced by 5 bar, by 10 bar, by 15 bar, etc.) if this is done by the pressure reducing device 348 flows. This means that the temperature of the refrigerant can also be reduced (eg reduced by 5 ° C, by 10 ° C, by 15 ° C) if this is effected by the pressure reducing device 348 flows. According to various embodiments, the pressure reduction device 348 in relation to the second entrance 346c of the additional subcooling heat exchanger 346 be arranged upstream, so that refrigerant the second inlet 346c is provided which has a lower temperature (e.g. 5 ° C lower, 10 ° C lower, 15 ° C lower, etc.) than that of the first input 346a of the additional subcooling heat exchanger 346 provided refrigerants.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 einen zusätzlichen Ejektor 350 aufweisen. Der zusätzliche Ejektor 350 kann eingerichtet sein, einen Teil des Kältemittels von dem Abscheider 120 zu empfangen und einen anderen Teil des Kältemittels von dem Unterkühlungssystem 112 zu empfangen. Beispielsweise kann der primäre Eingang 350a des zusätzlichen Ejektors 350 mit dem Gas-Ausgang 120b des Abscheiders 120 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung) verbunden sein oder werden. Es versteht sich, dass der primäre Eingang 350a des zusätzlichen Ejektors 350 alternativ mit dem Flüssigkeit-Ausgang 120c des Abscheiders 120 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Flüssigkeitsleitung) verbunden sein oder werden kann. In dieser Ausgestaltung kann somit das von dem Abscheider 120 empfangene Kältemittel als Treibstrom dienen, um das Kältemittel von dem Unterkühlungssystem 112 (z.B. von dem zweiten Ausgang 346d des zusätzlichen Unterkühlungswärmetauschers 346) anzusaugen.According to various embodiments, the cooling system 100 an additional ejector 350 exhibit. The additional ejector 350 may be set up to remove some of the refrigerant from the separator 120 to receive and another part of the refrigerant from the subcooling system 112 to recieve. For example, the primary entrance 350a of the additional ejector 350 with the gas outlet 120b of the separator 120 (for example by means of a line, such as a suction line) be or will be connected. It goes without saying that the primary input 350a of the additional ejector 350 alternatively with the liquid outlet 120c of the separator 120 (for example by means of a line, such as a liquid line) be or can be connected. In this refinement, this can be done by the separator 120 Received refrigerant serve as a motive flow to the refrigerant from the subcooling system 112 (e.g. from the second exit 346d of the additional subcooling heat exchanger 346 ) to suck in.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlungssystem 100 derart eingerichtet sein, dass das von dem zusätzlichen Ejektor 350 ausgegebene Kältemittel dem Basis-Kühlkreislauf 102 (z.B. der Verdichtungseinheit 106 des Basis-Kühlkreislaufs 102) zugeführt wird. Beispielsweise kann der Ausgang 350c des zusätzlichen Ejektors 350 mit dem Eingang 106a der Verdichtungseinheit 106 des Basis-Kühlkreislaufs 102 (z.B. mittels einer Leitung, wie einer Saugleitung, einer Flüssigkeitsleitung, etc.) verbunden sein oder werden. In dieser Ausgestaltung kann somit die Arbeit der Verdichtungseinheit 106 des Basis-Kühlkreislaufs 102 reduziert werden.According to various embodiments, the cooling system 100 be set up in such a way that the additional ejector 350 refrigerant output to the basic cooling circuit 102 (e.g. the compression unit 106 of the basic cooling circuit 102 ) is supplied. For example, the exit 350c of the additional ejector 350 with the entrance 106a the compression unit 106 of the basic cooling circuit 102 (for example by means of a line, such as a suction line, a liquid line, etc.) be or will be connected. In this embodiment, the work of the compression unit 106 of the basic cooling circuit 102 be reduced.
4 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Kühlungsverfahrens 400, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 4th Figure 11 illustrates a flow diagram of a cooling method 400 , according to various embodiments.
Das Verfahren 400 kann beispielsweise Folgendes aufweisen: in 410 Abscheiden einer Gasphase und einer Flüssigphase eines Kältemittels; in 420 Unterkühlen des flüssigen Kältemittels, beispielsweise mittels eines Unterkühlungssystems 112, wie oben in Bezug auf die 1 bis 3 dargestellt wurde; in 430 Bereitstellen des gasförmigen Kältemittels und des unterkühlten flüssigen Kältemittels einem Basis-Kühlkreislauf, wobei der Basis-Kühlkreislauf in gleicher oder ähnlicher Weise wie der hierin beschriebene Basis-Kühlkreislauf 102 eingerichtet sein kann; in 440 Bereitstellen eines Teils des zu unterkühlenden Kältemittels und eines anderen Teils des Kältemittels von dem Basis-Kühlkreislauf einem Ejektor, wobei der Ejektor in gleicher oder ähnlicher Weise wie der hierin beschriebene Ejektor 118 eingerichtet sein kann.The procedure 400 For example, it can include: in 410 Separating a gas phase and a liquid phase of a refrigerant; in 420 Subcooling of the liquid refrigerant, for example by means of a subcooling system 112 as above in relation to the 1 to 3 was depicted; in 430 Providing the gaseous refrigerant and the supercooled liquid refrigerant in a basic cooling circuit, the basic cooling circuit in the same or similar manner as the basic cooling circuit described herein 102 can be set up; in 440 Providing part of the refrigerant to be subcooled and another part of the refrigerant from the basic cooling circuit to an ejector, the ejector in the same or a similar manner as the ejector described herein 118 can be set up.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 ferner Merkmale aufweisen, die in Bezug auf das Kühlungssystem 100 und die 1 bis 3 beschrieben wurden.According to various embodiments, the method 400 also have features relating to the cooling system 100 and the 1 to 3 have been described.
Das Kühlungssystem 100 und das Kühlungsverfahren 400 können in Anwendungen eingesetzt werden, welche eine erhöhte Kälteleistung (z.B. von ungefähr 20 kW bis ungefähr 2000 kW, beispielsweise von ungefähr 50 kW bis ungefähr 500 kW) erfordern.The cooling system 100 and the cooling method 400 can be used in applications which require an increased cooling capacity (e.g. from about 20 kW to about 2000 kW, e.g. from about 50 kW to about 500 kW).
Das Kühlungssystem 100 und das Kühlungsverfahren 400 können beispielsweise in Kaltwassersätze und/oder in Kühlcontainer verwendet werden. Beispielsweise können das Kühlungssystem 100 und das Kühlungsverfahren 400 in Kühlmöbel zum Kühlen von Lebensmittel verwendet werden. Das Kühlungssystem 100 und das Kühlungsverfahren 400 können beispielsweise zur Klimatisierung von Lastkraftwagen verwendet werden.The cooling system 100 and the cooling method 400 can be used, for example, in chillers and / or in refrigerated containers. For example, the cooling system 100 and the cooling method 400 be used in refrigeration cabinets to cool food. The cooling system 100 and the cooling method 400 can be used, for example, to air-condition trucks.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf das vorangehend Beschriebene und Dargestellte beziehen.Various examples are described below which relate to what has been described and illustrated above.
Beispiel 1 ist ein Kühlungssystem, welches aufweisen kann einen Basis-Kühlkreislauf, ein Unterkühlungssystem, welches eingerichtet ist, Kältemittel zu unterkühlen und dem Basis-Kühlkreislauf bereitzustellen, einen Ejektor eingerichtet, einen Teil des Kältemittels von dem Basis-Kühlkreislauf zu empfangen und einen anderen Teil des Kältemittels von dem Unterkühlungssystem zu empfangen, wobei der Ejektor ferner eingerichtet ist, einen Druck des von dem Unterkühlungssystem empfangenen Teils des Kältemittels zu erhöhen, und einen Abscheider, welcher derart eingerichtet ist, dass das Kältemittel in einer Gasphase von dem Abscheider dem Basis Kreislauf bereitgestellt wird, und dass das Kältemittel in einer Flüssigphase von dem Abscheider dem Unterkühlungssystem bereitgestellt wird.Example 1 is a cooling system which may have a basic cooling circuit Subcooling system, which is set up to subcool refrigerant and provide the basic cooling circuit, an ejector set up to receive part of the refrigerant from the basic cooling circuit and to receive another part of the refrigerant from the subcooling system, wherein the ejector is further set up, to increase a pressure of the part of the refrigerant received by the subcooling system, and a separator, which is set up such that the refrigerant is provided in a gas phase by the separator to the basic circuit, and that the refrigerant is provided in a liquid phase by the separator to the subcooling system becomes.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand des Beispiels 1 optional aufweisen, dass der Basis-Kühlkreislauf einen wärmeaufnehmenden Wärmetauscher, eine Verdichtungseinheit, einen wärmeabgebenden Wärmetauscher und eine Druckminderungseinrichtung aufweist.In example 2, the subject matter of example 1 can optionally have the basic cooling circuit having a heat-absorbing heat exchanger, a compression unit, a heat-emitting heat exchanger and a pressure-reducing device.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand des Beispiels 2 optional aufweisen, dass der wärmeaufnehmende Wärmetauscher ein Verdampfer ist oder als Verdampfer eingerichtet ist. Der wärmeaufnehmende Wärmetauscher kann aber auch ein Sublimator sein bzw. als Sublimator eingerichtet sein.In example 3, the subject matter of example 2 can optionally include that the heat-absorbing heat exchanger is an evaporator or is set up as an evaporator. The heat-absorbing heat exchanger can, however, also be a sublimator or be set up as a sublimator.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand des Beispiels 2 oder 3 optional aufweisen, dass der wärmeabgebende Wärmetauscher ein Verflüssiger ist oder als Verflüssiger eingerichtet ist.In example 4, the subject matter of example 2 or 3 can optionally include that the heat-emitting heat exchanger is a condenser or is set up as a condenser.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand des Beispiels 2 oder 3 optional aufweisen, dass der wärmeabgebende Wärmetauscher ein Gaskühler ist oder als Gaskühler eingerichtet ist.In example 5, the subject matter of example 2 or 3 can optionally include that the heat-emitting heat exchanger is a gas cooler or is set up as a gas cooler.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand der Beispiele 2 bis 5 optional aufweisen, dass die Verdichtungseinheit eingerichtet ist, das Kältemittel direkt von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher anzusaugen.In example 6, the subject matter of examples 2 to 5 can optionally include that the compression unit is set up to draw in the refrigerant directly from the heat-absorbing heat exchanger.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand der Beispiele 2 bis 6 optional aufweisen, dass das Kühlungssystem eine zusätzliche Verdichtungseinheit aufweist.In Example 7, the subject matter of Examples 2 to 6 can optionally include that the cooling system has an additional compression unit.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand des Beispiels 7 optional aufweisen, dass die zusätzliche Verdichtungseinheit parallel zu der Verdichtungseinheit angeordnet ist.In example 8, the subject matter of example 7 can optionally include that the additional compression unit is arranged parallel to the compression unit.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 8 optional aufweisen, dass das Kältemittel ein überkritisches Kältemittel aufweist.In example 9, the subject matter of examples 1 to 8 can optionally include that the refrigerant comprises a supercritical refrigerant.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 9 optional aufweisen, dass das Kältemittel ein natürliches Kältemittel aufweist.In example 10, the subject matter of examples 1 to 9 can optionally include that the refrigerant comprises a natural refrigerant.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 10 optional aufweisen, dass das Kältemittel Kohlenstoffdioxid aufweist.In example 11, the subject matter of examples 1 to 10 can optionally include the refrigerant comprising carbon dioxide.
Das Kältemittel kann aber auch ein kohlenwasserstoffbasierendes Kältemittel aufweisen, wie z.B. R170, R290, R600, etc. Alternativ oder zusätzlich kann das Kältemittel auch ein fluoriertes Kältemittel aufweisen, wie z.B. R134a, R32, R1234yf, etc. Das Kältemittel kann aber auch eine Mischung aus einer Mehrzahl von Kältemitteln aufweisen, wie z.B. R404A, R410A, R407C, etc.The refrigerant can, however, also comprise a hydrocarbon-based refrigerant, e.g. R170, R290, R600, etc. Alternatively or in addition, the refrigerant can also contain a fluorinated refrigerant, e.g. R134a, R32, R1234yf, etc. However, the refrigerant can also comprise a mixture of a plurality of refrigerants, e.g. R404A, R410A, R407C, etc.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 11 optional aufweisen, dass das Unterkühlungssystem einen Unterkühlungswärmetauscher aufweist, welcher ein Verdampfer (z.B. ein Unterkühlungsverdampfer) ist oder als Verdampfer (z.B. als Unterkühlungsverdampfer) eingerichtet ist. Der Unterkühlungswärmetauscher kann aber auch ein Sublimator sein bzw. als Sublimator eingerichtet sein.In Example 12, the subject matter of Examples 1 to 11 can optionally indicate that the supercooling system has a supercooling heat exchanger which is an evaporator (e.g. a supercooling evaporator) or is set up as an evaporator (e.g. as a supercooling evaporator). The undercooling heat exchanger can, however, also be a sublimator or be set up as a sublimator.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand des Beispiels 12 optional aufweisen, dass der Unterkühlungswärmetauscher als Gleichstromwärmetauscher eingerichtet ist.In example 13, the subject matter of example 12 can optionally include that the supercooling heat exchanger is set up as a cocurrent heat exchanger.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand des Beispiels 12 optional aufweisen, dass der Unterkühlungswärmetauscher als Gegenstromwärmetauscher eingerichtet ist.In example 14, the subject matter of example 12 can optionally include that the supercooling heat exchanger is set up as a countercurrent heat exchanger.
Der Unterkühlungswärmetauscher kann aber auch als Kreuzstromwärmetauscher eingerichtet sein.The subcooling heat exchanger can also be set up as a cross-flow heat exchanger.
In Beispiel 15 kann der Gegenstand der Beispiele 12 bis 14 optional aufweisen, dass der Ejektor eingerichtet ist, das Kältemittel von dem Unterkühlungswärmetauscher anzusaugen.In example 15, the subject matter of examples 12 to 14 can optionally include that the ejector is set up to suck in the refrigerant from the subcooling heat exchanger.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand der Beispiele 12 bis 15 optional aufweisen, dass das Unterkühlungssystem einen zusätzlichen Wärmetauscher aufweist, welches eingerichtet ist, das dem Unterkühlungswärmetauscher bereitgestellte Kältemittel zu kühlen.In example 16, the subject matter of examples 12 to 15 can optionally include that the supercooling system has an additional heat exchanger which is set up to cool the refrigerant provided to the supercooling heat exchanger.
In Beispiel 17 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 16 optional aufweisen, dass der Ejektor einen primären Eingang und einen sekundären Eingang aufweist, wobei der primäre Eingang mit dem Basis-Kühlkreislauf verbunden ist und wobei der sekundäre Eingang mit dem Unterkühlungssystem verbunden ist.In Example 17, the subject matter of Examples 1 to 16 can optionally include the ejector having a primary input and a secondary input, the primary input being connected to the basic cooling circuit and the secondary input being connected to the subcooling system.
In Beispiel 18 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 17 optional aufweisen, dass der Abscheider ein Mitteldruck-Abscheider ist oder als Mitteldruck-Abscheider eingerichtet ist.In Example 18, the subject matter of Examples 1 to 17 can optionally include that the separator is a medium-pressure separator or is set up as a medium-pressure separator.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 18 optional aufweisen, dass ein Betriebsdruck des Abscheiders in einem Bereich von ungefähr 30 bar bis ungefähr 65 bar ist.In Example 19, the subject matter of Examples 1 to 18 can optionally have an operating pressure of the separator in a range from approximately 30 bar to approximately 65 bar.
In Beispiel 20 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 19 optional aufweisen, dass der Abscheider als Sammler eingerichtet ist.In example 20, the subject matter of examples 1 to 19 can optionally include that the separator is set up as a collector.
In Beispiel 21 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 19 optional aufweisen, dass der Ejektor derart eingerichtet ist, dass ein Druck des von dem Ejektor ausgegebene Kältemittels das 3-fache (z.B. das 5-fache, das 10-fache, etc.) des Drucks des von dem Unterkühlungssystem empfangenen Kältemittel ist.In example 21, the subject matter of examples 1 to 19 can optionally include that the ejector is set up in such a way that a pressure of the refrigerant output by the ejector is 3 times (eg 5 times, 10 times, etc.) the Pressure of the refrigerant received by the subcooling system.
In Beispiel 22 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 21 optional aufweisen, dass das Kühlungssystem einen Tiefkühlkreislauf aufweist.In Example 22, the subject matter of Examples 1 to 21 can optionally include that the cooling system has a freezing cycle.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand des Beispiels 22 optional aufweisen, dass der Tiefkühlkreislauf einen wärmeaufnehmenden Wärmetauscher, eine Verdichtungseinheit und eine Druckminderungseinrichtung aufweist.In example 23, the subject matter of example 22 can optionally include that the deep-freeze circuit has a heat-absorbing heat exchanger, a compression unit and a pressure reduction device.
In Beispiel 24 kann der Gegenstand des Beispiels 22 oder 23 optional aufweisen, dass das Unterkühlungssystem eingerichtet ist, das unterkühlte Kältemittel dem Tiefkühlkreislauf bereitzustellen.In example 24, the subject matter of example 22 or 23 can optionally include that the subcooling system is set up to provide the subcooled refrigerant to the freezing circuit.
Beispiel 25 ist ein Kühlungsverfahren, welches ein Abscheiden einer Gasphase und einer Flüssigphase eines Kältemittels, ein Unterkühlen des flüssigen Kältemittels, ein Bereitstellen des gasförmigen Kältemittels und des unterkühlten flüssigen Kältemittels einem Basis-Kühlkreislauf, und ein Bereitstellen eines Teils des zu unterkühlenden Kältemittels und eines anderen Teils des Kältemittels von dem Basis-Kühlkreislauf einem Ejektor aufweisen kann.Example 25 is a cooling method which comprises separating a gas phase and a liquid phase of a refrigerant, supercooling the liquid refrigerant, providing the gaseous refrigerant and the supercooled liquid refrigerant to a basic cooling cycle, and providing part of the refrigerant to be supercooled and another Part of the refrigerant from the basic cooling circuit may have an ejector.