DE2841711A1 - Verdampfer fuer den betrieb mit ueberhitzungsregler - Google Patents

Description

• Titel: Verdampfer für den Betrieb mit
• Überhitzungsregler IPK : P 25 b 39/02 Die Erfindung betrifft einen Zwangsdruchlauf-Verdampfer für Kältemittel urd andere Flüssigkeiten, eingerichtet für den Betrieb mit Überhitzungsregelung.
• Die Betriebssicherheit von Kälte- und Wärmepumpenanlagen und verfahrenstechnischen Anlagen mit Zwanfsdruchlauf-Verdampfer fordert iT. Allgemeinen, daß der erzeugte Dampf trocken, das heißt frei von flüssiger Phase ist. Dies wird bisher durch Überhitzung des gesamten Dampfes erreicht. Da die Überhitzung aber kaum Kälteleistung bringt, wird sie durch Regelung auf einem Minimalwert gehalten. Dabei geht jedoch immer noch ein Viertel bis die Hälfte der Verdampferfläche für die Überhitzung verloren.
• Der erfindung liegt die rufgabe zugrunde, den Aufwand für Dampftrocknung zu vermindern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der größte Teil des Dampfes mechanisch getrocknet wird und nur ein geringer Teil für Regelzwecke überhitzt wird.
• Der Verdampfer ist in zwei Abschnitte gegliedert, die beide für sich je einem herkömrilichen Verdampfer entsprechen. Der Ausgang oder die Ausgänge des ersten Abschnitts, der Ein- und Ausgang des zeiten Abschnitts und die Saugleitung zur Abführung des Gasstrims sind angeschlossen an ein Bauteil, das im Weiteren als Saugtopf bezeichnet wird.
• Der Saugtopf dient der Sammlung, Verteilung, Förderung und Trennung der Gas- und Flüssigkeitsströme. Die Flüssigkeit des aus dem ersten Verdampferabschnitt austretenden Zweiphasen-Gemisches wird hier vom Gasstrom geschieden, der den Saugtopf über den Saugleitungsanschluß verläßt. Die abgeschiedene Restflüssigkeit wird zusammen mit einem gewissen Gasanteil dem zweiten Verdampferabschnitt zugeleitet, wo sie verdampft und auf die übliche Überhitzung gebracht wird. Am Ausgang des zweiten Verdampferabschnitts befindet sich auch der Signalgeber des Überhitzungsreglers. Hat der Gasstrom diesen passiert, flieht er dem Saugtopf wieder zu und vereinet sich mit dem Hauptstrom.
• Das Antriebsdruckgefälle für den Durchfluß des zweiten Verda:npferabschnittes wird erzeugt durch einen vo Hauptstrom angetriebenen Ejektor, dessen Wirkung durch Schwerkraft unterstützt werden ann.
• Durch die mechanische Trocknung des Hauptstroms und die Umgehung des Signalgebers entfällt die Notwendigkeit seiner Überhitzung.
• Die hierzu bisher erforderliDhe erdampferfläche wirt eingespart.
• Der kleinere zweite Verdampferabschnitt hat für den größeren ersten eine Pilotfunktion. Wegen der zwischen beiden stattfindenden Signalverstärkung kann der zweite Abschnitt, der so ungünstig wie herkömmliche Verdampfer arbeitet, nicht beliebig klein gestaltet werden. Die Regelfähigkeit läßt sich jedoch durch verschiedene Maßnahmen verbessern, die beim herkömmlichen Verdampfer nicht anwendbar sind.
• Die Verdampfertotzeit läßt sich senken, indem vom Verteiler oder Zuflußventil eine geringe Flüssigkeitsmenge unter Umgehung des ersten Abschnitts in den zweiten eingespritzt wird.
• Stochastische Störsignale lassen sich dämpfen, wenn das Ausgangssignal des ersten Verdampferabschnitts, der Flüssigkeitsanteil, mit Hilfe eines Flüssigkeitsspeichers bedämpft und in ein Drucksignal umgewandelt wird. Dieser Speicher findet vorteilhaft im Saugtopf Platz. Die abgeschiedene Flüssigkeitsmenge wird nicht mehr sofort in den zweiten Verdampferabschnitt abgeleitet, sondern zunächst zurückgehalten. Im Speicher befinden sich eine oder mehrere speziell geformte Abflußöffnungen, die die Flüssigkeit erst entsprechend der Flüssigkeitssäule im Speicher und dem Ejektorunterdruck in den zweiten Verdampferabschnitt abgeben. Eine Gasbeimischung kann vorgesehen werden.
• Dem Zulaufrohr zum zweiten Verdampferabschnitt kann eine gewisse Steigung gegeben werden, um nach einer Abschaltung der Anlage das Abfließen der Flüssigkeit zu verhindern.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die auf die Erfordernisse der Kältetechnik zugeschnitten sind, erläutert. Es zeigen: Figur 1: Ein Blockschaltbild, Figur 2: Ein Bauschema, Figur 3: Ein Schnittbild des Saugtopfes, figur 4: Eine Seitenansicht des Verdampfers.
• Figur 1 zeigt das Blockschaltbild. Das flüssige Kältemittel wird über das Zuflußventil (Uberhitzungsregier) 1 auf den ersten Verdampferabschnitt 2 geleitet. Nachdem das Kältemittel unter Wärmezufuhr im Wesentlichen verdampft ist, wird der Naßdampf im Abscheider 3 in den trocken-gesättigten Hauptstrom 4 und den Reststrom 5 mit im Allgemeinen hohem Flüssigkeitsanteil getrennt. Im zweiten Verdampferabschnitt ó wird dieser Reststrom unter weiterer Wärmezufuhr völlig verdampft, überhitzt, er passiert anschließend den Signalgeber 7 des iz-ber:nitzungsre6lers und wird mit dem Hauptstrom 4 im Ejektor 8 vereinigt und verläßt den Verdampfer.
• Figur 2 zeigt das Bauschema des Verdampfers in einer Ausführung mit Verteiler. Die oberen sechs Rohrstränge stellen den ersten Verdampferabschnitt dar, die beiden unteren den zweiten. Nach dem Durchlauf des Zuflußventils 1 (überhitzungsregler), des Verteilers 9 und der Einzelstränge 10 werden die noch unvollständig verdampften Teilströme im Sammelrohr 11 vereinigt. Aus dem Sammelrohr tritt der nasse Dampf in den Abscheider 3, der Bestandteil des Saugtopfs ist. Aus dem Abscheider tritt eine Teilströmung mit der gesamten Flüssigkeit in den zweiten Verdampferabschnitt 6 ein, während der Hauptstrom (in der Darstellung nicht weiter gekennzeichnet) auf kürzestem Weg den Abscheider über den Ejektor 8 zum Absaugstutzen verläßt. Nach dem Verdampfungsende im zweiten Verdampferabschnitt passiert das Gas dort die nun gegenüber herkömmlichen Verdampfern sehr kleine Überhitzungszone, anschließend den Signalgeber 7 (es wurden die in der Kältetechnik üblichen Symbole für Ausgleichsleitung, Fühler und Fühlerkapillare verwendet) und wird im Ejektor schließlich durch den lIauptstrom abgesaugt.
• Figur 3 zeigt den Schnitt durchden Saugtopf. Aus dem Sammelrohr 11 bzw. direkt aus dem Strang durch die Öffnung 12 trittderNaudxmpf tangential in den Abscheider 3 ein. Es entsteht hier ein wirbel, in dem durch Zentrifugalkraft die schwerere flüssige Phase an der Außenwand abgeschieden wird. Mit besonderen Einbauten 13 und 14 kann diese Wirkung unterstützt werden.
• Der trocken-gesättigte Dampf entweicht über das Düsenrohr 15, das der Einfachheit halber zylindrisch dargestellt ist, in der Praxis aber strömungsgünstig ausgeformt sein kann. Die Flüssigkeit mit einem gewissen, vom jeweiligen Betriebszustand abhängigen Gasanteilfließt ausder Offnung 16 über Rohr 17 dem zweiten VerdamDferabschnitt zu. Im Rohr 19 kommt dieser Strom als überhitzter Dampf zurück und wird in der unteren, als Ejektor ausgebildeten Kammer vom Hauptstrom abgesaugt. Beide Ströme verlassen vereinigt am Sauganschluß 18 den Verdampfer.
• Figur4 zeigt die Seitenansicht des erfindungsgemäßen Verd&mpfers.
• Er unterscheidet sich optisch von hersömmlichen~Konstrukt-ianen im Wesentlichen durch die Existenz des Saugtopfes. Bezeichnet sind das Zuflußventil 1, der Einspritzverteiler 9, die Jmlenkbögen 22 des ersten Verdampferabschnitts, das Sa.nLmelrohr 111 -Saugtopf 20, derZulauf des zweiten Verdampferabschnitts 17, die Umlenkbögen 21 der Rohrschlange des zweiten Abschnitts, das Ausgangsrohr des zweiten Abschnitts 19 mit dem Signalgeber 7 (Ausgleichsleitung nicht dargestellt) und der Sauganschluß 18.
• Soll der Verdampfer für Heißgasabtauung oder aus anderen Gründen in der Gegenrichtung durchströmt werden, so wird am Düsenrohr ein Rückschlagventil oder eine richtungsabhängige Drossel eingebaut, die in Gegenrichtung mindestens einen so hohen Strömungswiderstand erzeugt, daß der zweite Verdampferabschnitt sicher durchströmt wird.
• L e e r s e i t e

Claims (5)

1. Pat entansnrüche Zwangsdurchlaufverdampfer, ausgelegt für Überhitzungsregelung, gekennzeichnet durch einen Abscheider (3) für Flüssigkeit.
2. 2. Zwangsdurchlaufverdampfernach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Düsenrohr (15) zur Umgehung des Anbringungsortes des Signalgebers (7) für die Überhitzungsregelung.
3. 3. Zwangsdurchlaufverdampf er nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitszuführung relativ kurz vor dem Anbringungsort des Signalgebers (7).
4. 4. Zwangsdurchlaufverdampfer nach Anspruch 1 und 2, gesennzeichnet durch einen Zwischenspeicher für Flüssigkeit.
5. 5. Zwangsdurchlaufverdampfer nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch richtungsabhängig wirkende SDerr- oder Drosseleinrichtungen.