NO174483B

NO174483B - Procedure for optimizing the performance of cooling devices

Info

Publication number: NO174483B
Application number: NO900127A
Authority: NO
Inventors: Paul Iyrek
Original assignee: Schmitz Kuehler Baierbrunn
Priority date: 1989-01-11
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1994-01-31
Also published as: NO174483C; EP0378152B1; ATE103699T1; NO900127D0; ES2050847T3; DE3900643A1; NO900127L; DK0378152T3; JPH02279965A; EP0378152A2; EP0378152A3; DE59005141D1

Abstract

A method is described for optimising the performance of coolers, in particular air coolers, fed with refrigerant, in which, depending on different temperature measurements, a control value for an electrically or electronically operable expansion valve is formed, which valve ensures constant optimal filling of the evaporator. <IMAGE>

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for optimering av ytelsen av avkjølingsanordninger, særlig av vifteluftavkjølings-anordninger, som drives med et kjølemiddel og mates via en ekspansjonsventil, ved hvilken både fordampningstemperaturen og også temperaturen ved luftkjølerutløpet måles kontinuerlig eller periodisk, i tillegg til luftinngangstemperaturen eller matelufttemperaturen, og hvor differansen mellom matelufttemperaturen og fordampningstemperaturen, målt i grader Kelvin, bestemmes. The invention relates to a method for optimizing the performance of cooling devices, in particular of fan air cooling devices, which are operated with a refrigerant and fed via an expansion valve, in which both the evaporation temperature and also the temperature at the air cooler outlet are measured continuously or periodically, in addition to the air inlet temperature or the supply air temperature, and where the difference between the supply air temperature and the evaporation temperature, measured in degrees Kelvin, is determined.

Kjølemiddelfordampere, særlig vifteluftavkjølingsan-ordninger, benyttes i stor skala i praksis og må sikre at de materialer som skal avkjøles, spesielt også særlig følsomme materialer som ikke må få tørke ut, holdes på en temperatur som kan forutbestemmes så nøyaktig som mulig. Refrigerant evaporators, especially fan air cooling devices, are used on a large scale in practice and must ensure that the materials to be cooled, especially particularly sensitive materials that must not be allowed to dry out, are kept at a temperature that can be predetermined as precisely as possible.

Det å tilfredsstille dette krav fører til betydelige vanskeligheter, særlig når forskjellige ytelseskrav oppstår, når matelufttemperaturen utsettes for store fluktuasjoner, for eksempel ved åpning av dører, og når rim- eller isdannelse i forskjellig grad inntreffer i selve luftavkjølingsanordningen. Satisfying this requirement leads to considerable difficulties, particularly when different performance requirements arise, when the supply air temperature is exposed to large fluctuations, for example when doors are opened, and when frost or ice formation occurs to varying degrees in the air cooling device itself.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for optimering av ytelsen av sådanne kjølemiddel-fordampere som kan realiseres med liten kompleksitet og som alltid sikrer den best mulige ytelse av luftkjøleren, og også bidrar til en mer ensartet nedising og således til en forenkling og forbedring av avisingskontrollen. The purpose of the invention is to provide a method for optimizing the performance of such refrigerant evaporators which can be realized with little complexity and which always ensures the best possible performance of the air cooler, and also contributes to a more uniform de-icing and thus to a simplification and improvement of the de-icing control.

Ovennevnte formål oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte type som er kjennetegnet ved at den nevnte differanse multipliseres med en faktor mellom 0,6 og 0,7, særlig med faktoren 0,625, og den beregnede temperaturverdi som oppnås, sammenliknes med temperaturen ved luftkjølerutløpet, og at ekspansjonsventilen på luftkjølerens innløpsside deretter styres kontinuerlig eller periodisk i avhengighet av resultatet av sammenlikningen på en slik måte at temperaturen ved luftkjø-lerutløpet er mest mulig lik den beregnede temperaturverdi, og uavhengig av den respektive ytelsesbelastning, idet behandlingen av de målte verdier og dannelsen av styresignaler for ekspansjonsventilen finner sted i en beregningsenhet som er utstyrt med et tilpasset, utarbeidet program. The above-mentioned purpose is achieved by means of a method of the type indicated at the outset, which is characterized by the aforementioned difference being multiplied by a factor between 0.6 and 0.7, in particular by the factor 0.625, and the calculated temperature value obtained is compared with the temperature at the air cooler outlet, and that the expansion valve on the air cooler inlet side is then controlled continuously or periodically depending on the result of the comparison in such a way that the temperature at the air cooler outlet is as close as possible to the calculated temperature value, and regardless of the respective performance load, as the processing of the measured values and the generation of control signals for the expansion valve takes place in a calculation unit which is equipped with an adapted, prepared program.

Den praktisk talt kontinuerlige bestemmelse av den beregnede temperaturverdi som tilveiebringes i overensstemmelse med oppfinnelsen, og styringen av ekspansjonsventilen på en slik måte at fordamperutløpstemperaturen følger den beregnede temperaturverdi så nøyaktig som mulig, sikrer at kjølemiddelet i det siste delavsnitt av fordamperen alltid er til stede i den over-hetede tilstand, og at bare damp kommer ut på utløpssiden, og da praktisk talt uavhengig av de rådende ytelseskrav. Således muliggjøres en meget nøyaktig temperaturkontroll i det respektive avkjølte rom eller avkjølingskammer, og dette har en positiv virkning, særlig i forbindelse med følsomme materialer. The practically continuous determination of the calculated temperature value which is provided in accordance with the invention, and the control of the expansion valve in such a way that the evaporator outlet temperature follows the calculated temperature value as accurately as possible, ensures that the refrigerant in the last section of the evaporator is always present in the over-heated condition, and that only steam comes out on the outlet side, and then practically regardless of the prevailing performance requirements. Thus, a very precise temperature control is made possible in the respective cooled room or cooling chamber, and this has a positive effect, particularly in connection with sensitive materials.

En ytterligere konsekvens av den ifølge oppfinnelsen tilveiebrakte ytelsesoptimering av luftkjøleren er at vedlike-holdskravene er lavere, og at en mer ensartet nedising finner sted som et resultat av den kontinuerlige kontroll, hvilket på sin side gjør det mulig å optimere utførelsen av avisingsprose-dyrene. A further consequence of the performance optimization of the air cooler provided according to the invention is that the maintenance requirements are lower, and that a more uniform de-icing takes place as a result of the continuous control, which in turn makes it possible to optimize the performance of the de-icing procedures.

Selv om det i prinsipp også ville være mulig å detek-tere fordampningstemperaturen på utgangssiden via trykket, måles fortrinnsvis denne temperatur på kjent måte ved hjelp av en temperaturføler som er direkte festet til fordamperrøret, da dannelsen av målingsverdien da gjøres fullstendig uavhengig av det spesielle kjølemiddel som benyttes. Monteringsbeliggenheten for temperaturføleren er forholdsvis ukritisk, men den tilsva-rende føler monteres imidlertid fortrinnsvis i området for halve lengden av fordamperrøret. Dannelsen av rim eller is på for-damperrøret fører ikke til forfalskning av den måte verdi. Although in principle it would also be possible to detect the evaporation temperature on the output side via the pressure, this temperature is preferably measured in a known manner using a temperature sensor which is directly attached to the evaporator tube, as the formation of the measurement value is then done completely independently of the particular refrigerant which is used. The mounting location for the temperature sensor is relatively uncritical, but the corresponding sensor is preferably mounted in the area of half the length of the evaporator tube. The formation of frost or ice on the pre-evaporator tube does not lead to falsification of the mode value.

Selv om forskjellige styrbare ekspansjonsventiler i prinsipp kan benyttes, gjøres det fortrinnsvis bruk av en elektrisk eller elektronisk innstillbar, fortrinnsvis digitalt innstillbar ekspansjonsventil med en justerbar ventilnål. Da hele behandlingen av den målte verdi og dannelsen av reguleringssigna-let finner sted i en beregningsenhet, kan de respektive styresignaler som dannes, ved hjelp av en ventil av denne type behandles på særlig gunstig måte samtidig som man unngår regulerings-ustabilitet. Although different controllable expansion valves can in principle be used, an electrically or electronically adjustable, preferably digitally adjustable expansion valve with an adjustable valve needle is preferably used. As the entire processing of the measured value and the formation of the regulation signal takes place in a calculation unit, the respective control signals that are formed can be processed in a particularly favorable way with the help of a valve of this type while avoiding regulation instability.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningen hvis ene figur viser en skjematisk fremstilling av en vifteluftavkjølingsanordning som drives med et kjølemiddel og som er utstyrt med en styreenhet som arbeider i overensstemmelse med The invention shall be described in more detail in the following in connection with an embodiment with reference to the drawing, one figure of which shows a schematic representation of a fan air cooling device which is operated with a refrigerant and which is equipped with a control unit which works in accordance with

fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. the method according to the invention.

Tegningen viser en ventilerings- eller vifteluftav-kjølingsanordning KL hvis rørledninger passerer gjennom en lamellpakke og mates med kjølemiddel via en ekspansjonsventil EV. I luftkjøleren KL er en temperaturføler anordnet i direkte kontakt med rørledningene ved omtrent halve rørlengden av én fordeling, og fordampningstemperaturen t0 måles ved hjelp av denne temperaturføler. Målesignalet tilføres til en beregningsenhet KLR. The drawing shows a ventilation or fan air cooling device KL whose pipelines pass through a lamella pack and are fed with refrigerant via an expansion valve EV. In the air cooler KL, a temperature sensor is arranged in direct contact with the pipelines at approximately half the pipe length of one distribution, and the evaporation temperature t0 is measured using this temperature sensor. The measurement signal is supplied to a calculation unit KLR.

Temperaturen t0h måles likeledes ved fordamper- eller luftkjølerutløpet ved hjelp av en temperaturføler, og de målte verdier tilføres likeledes til beregningsenheten KLR. The temperature t0h is also measured at the evaporator or air cooler outlet using a temperature sensor, and the measured values are also fed to the calculation unit KLR.

Temperaturen tLl av tilførselsluften måles ved hjelp av en temperaturføler som er anordnet i strømmen av tilførselsluft, og beregningsenheten KLR mottar også disse målte verdier. The temperature tLl of the supply air is measured using a temperature sensor which is arranged in the flow of supply air, and the calculation unit KLR also receives these measured values.

Tilførselen av kjølemiddel finner sted via en styrbar ekspansjonsventil EV, og innstillingsverdien avgis ved hjelp av beregningsenheten KLR. The supply of refrigerant takes place via a controllable expansion valve EV, and the setting value is given using the calculation unit KLR.

I beregningsenheten KLR dannes differansen Atx, målt i grader Kelvin, mellom tilførsels- eller matelufttemperaturen tLl og fordampningstemperaturen t0, og denne differanseverdi multipliseres med en forutbestembar faktor mellom 0,6 og 0,7. In the calculation unit KLR, the difference Atx, measured in degrees Kelvin, is formed between the supply or feed air temperature tLl and the evaporation temperature t0, and this difference value is multiplied by a predeterminable factor between 0.6 and 0.7.

Den beregnede temperaturverdi som oppnås, sammenliknes deretter med temperaturen toh ved luftkjølerutløpet, og når avvikelser oppstår, dannes et styre- eller reguleringssignal for ekspansjonsventilen EV som fører til en innstilling av ventilen slik at det ved luftkjølerens utløp oppstår en temperaturverdi t0h som ligger så nær opp til den rådende, beregnede temperaturverdi som mulig. The calculated temperature value that is obtained is then compared with the temperature toh at the air cooler outlet, and when deviations occur, a control or regulation signal is generated for the expansion valve EV which leads to a setting of the valve so that a temperature value t0h occurs at the air cooler outlet that is as close to to the prevailing, calculated temperature value as possible.

Claims

1. Method for optimizing the performance of cooling devices, in particular of fan air cooling devices, which are operated with a refrigerant and fed via an expansion valve, in which both the evaporation temperature (t0) and also the temperature (t0h) at the air cooler outlet are measured continuously or periodically, in addition to the air inlet temperature or supply air temperature (tLl), and where the difference (Atx) between the supply air temperature (tLl) and the evaporation temperature (t0), measured in degrees Kelvin, is determined, CHARACTERIZED BY multiplying the said difference (Atx) by a factor between 0.6 and 0 ,7, in particular with the factor 0.625, and the calculated temperature value obtained is compared with the temperature (t0h) at the air cooler outlet, and that the expansion valve (EV) on the air cooler (KL) inlet side is then controlled continuously or periodically depending on the result of the comparison on such way that the temperature (t0h) at the air cooler outlet is as close as possible to the calculated temperature value , and regardless of the respective performance load, since the processing of the measured values and the generation of control signals for the expansion valve (EV) takes place in a calculation unit (KLR) which is equipped with a customized, prepared program.

2. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the evaporation temperature (t0) is measured in a known manner by means of a temperature sensor which is attached to the evaporator tube, particularly in the area of half the length of the evaporator tube.

3. Method according to claim 1 or 2, CHARACTERIZED IN THAT the difference value, the calculated value and the comparison values are formed continuously, and the expansion valve (EV) is controlled in a predeterminable time rhythm.

4. Method according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED IN THAT the control of the expansion valve (EV) is always carried out when a comparison value lies outside a predetermined tolerance range.

5. Method according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED BY the fact that during the phase of initial use of the air cooler (KL) a time rhythm is used for controlling the expansion valve (EV) which is different from the time rhythm during normal operation.

6. Method according to one or more of the preceding claims, CHARACTERIZED IN THAT the expansion valve (EV) is a known per se, digitally adjustable expansion valve with an adjustable valve needle.