DE3418803A1

DE3418803A1 - Verfahren und waermetauscher zur waermerueckgewinnung bei einer kuehlanlage

Info

Publication number: DE3418803A1
Application number: DE19843418803
Authority: DE
Inventors: Gedeon Ing. Schwechat Wein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-05-24
Filing date: 1984-05-19
Publication date: 1984-11-29
Also published as: ATA187783A; DE3418803C2; CH666114A5; BE899719A; AT378600B

Description

PATENTANWÄLTE

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17.5.1984

Ing.Gedeon Wein

Schloßstraße 3

A-2320 Schwechat/Österreich

Verfahren und Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung bei einer Kühlanlage

2 KEIL&SCHAAFHAUSEN

*^* patentanwälte

Verfahren und Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung bei einer Kühlanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.

Bei herkömmlichen Kühlanlagen ist der Kondensator entweder wasser- oder luftgefkühlt, wobei die Wärme des Kältemittels, bzw. die Kondensationswärme entweder an das Kühlwasser, oder an die Luft abgegeben wird, d.h. verloren geht.

Durch die FR-PS 2 369 519 ist eine Kühlanlage mit einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei welcher der Wärmetauscher wendelartig ausgebildet ist und aus einem glatten, zylindrischen äußeren Rohr und einem spiralförmig verdrehten und mit drei Rinnen versehenen inneren Rohr besteht. Durch diese Ausbildung des inneren Rohres kommt es zu einer kontinuierlich längs des inneren Rohres auf das Kältemittel einwirkende Turbulenz, die den Wärmetausch zwischen dem im äußeren Rohr strömenden heißen Kältemittel und dem im inneren Rohr strömenden Wasser, welches zu erwärmen ist, verbessert, so daß eine teilweise Kondensation des Kältemittels bereits im Wärmetauscher erfolgt. Zusätzlich ist die Oberfläche des inneren Rohres gekörnt aus-

geführt, indem z.B. kleine Stahl kugel η in die Oberfläche des aus Kupfer bestehenden inneren Rohres eingepreßt sind. Die Herstellung des inneren Rohres erfordert somit einen hohen Aufwand an Material und Werkzeug.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens und Wärmetauschers für eine Kühlanlage der eingangs genannten Art, wobei der Wärmetauscher ohne hohen Aufwand an Material und Werkzeug herstellbar sein soll.

Das Verfahren zur Wärmerückgewinnung für eine Kühlanläge der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet.

Der Wärmetauscher zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale des Patentanspruches 2 gekennzeichnet,

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4.

Die Erfindung wird nachfolgend, anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer vollständigen Kühlanlage unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher im Aufriß, Fig. 3 den Wärmetauscher nach Fig. 2 im Grundriß,

Fig. 4 einen Querschnitt des Wärmetauschers nach Fig. 2 und 3 in Vergrößerung, und

Fig. 5 einen Längsschnitt des Wärmetauschers nach Fig. 2 und 3 in

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Vergrößerung.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Wärmetauscher, dessen Primärkreislauf 2 zwischen dem Kompressor 3 und dem Kondensator 4 einer Kühlanlage angeschlossen ist. Das Kältemittel gelangt vom Kondensator 4 über ein Expansionsventil 5 zum Verdampfer 6 im Kühlraum 7 und strömt zum Kompressor 3 zurück. Der Sekundärkreislauf 8 des Wärmetauschers 1 ist mit einem Heißwasserspeicher 9 verbunden, u.zw. über eine Pumpe 10, welche das im Wärmetauscher 1 erwärmte Wasser in den oberen Teil des Speichers 9 pumpt.

Die Saugseite der Pumpe 10 ist über den Wärmetauscher 1 mit dem unteren Teil des Speichers 9 verbunden, von dem die Pumpe das Kaltwasser aufnimmt und zum Wärmetaucher 1 fördert. Das warme Brauchwasser wird dem Speicher 9 deckelseitig über eine Leitung 13 entnommen. Die entnommene Brauchwassermenge wird durch die am unteren Teil des Speichers 9 angeschlossene Kaltwasser-Speiseleitung 12 ersetzt, wobei zwischen der Einmündung der Kaltwasser-Speiseleitung 12 und dem Speicher 9 ein Rückschlagventil 11 vorgesehen ist. Für den Fall, daß zum Beispiel durch zu geringe Laufzeiten der Kühlanlage weniger Warmwasser als benötigt oder mit einer geringeren Temperatur von Wärmetauscher aus angeliefert wird, ist der Speicher 9 mit einer Zusatzheizung 14 ausgerüstet, die über einen Thermostat 15 geregelt wird.

Die Netzspannung der Phase R gelangt über eine Sicherung 16 einerseits zu einem zweipoligen Umschalter 17 und anderseits zu einem Druckschalter 18, welcher auf den Druck des Kältemittels im Kondensator 4 anspricht. Der Kontakt des Druckschalters 18 ist beispielsweise erst oberhalb eines Druckes von 13 bar geschlossen und öffnet sich, wenn der Druck unter 11 bar sinkt. Durch den geschlossenen Kontakt des Druckschalters 18 wird bei einem wassergekühlten Kondensator 4 ein Magnetventil 19 geöffnet, sodaß Kühlwasser in den Kondensator 4 einfließt. Bei einem luftgekühlten Kondensator 4 wird durch den geschlossenen Kontakt des Druckschalters 18 ein Ventilatormotor 20 in Betrieb

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gesetzt (mit strichlierten Leitungen dargestellt). Diese Maßnahme bezweckt bei einem wassergekühlten Kondensator die Einsparung von Wasser und bei einem luftgekühlten Kondensator die Einsparung von Strom bzw. Energie. In der in der Fig. 1 dargestellten Lage des Umschalters wird auch der Antriebsmotor 21 der Pumpe 10 in Betrieb gesetzt. Im Stromzweig des Magnetventils 19, des Ventilatormotors 20, und des Antriebsmotors 21 ist jeweils ein Hilfskontakt 22,23,24 des Schützes für den Kompressorantriebsmotor (nicht dargestellt) vorgesehen, das heißt, die Hilfskontakte 22, 23,24 sind bei laufendem Kompressor geschlossen. In der zweiten Lage des Umschalters 17 wird die Zusatzheizung 14 über den Thermostaten 15 eingeschaltet und der Kontakt des Druckschalters 18 überbrückt, sodaß das Magnetventil 19 bzw. der Ventilatormotor 20 über die Hilfskontakte 22,23 eingeschaltet werden. Eine Kontrollampe 25 zeigt die Umschaltung auf die Zusatzheizung 14 an. Der Antriebsmotor 21 der Pumpe 10 ist dann abgeschaltet.

Durch die Anordnung des Wärmetauschers 1 zwischen dem Kompressor 3 und dem Kondensator 4 kommt es bereits im Wärmetauscher 1 zu einer zumindest teilweisen Kondensation des Kältemittels, sodaß durch die freiwerdende Kondensationswärme von ca. 83 Kcal/kg eine beträchtliche Wärmemenge vom Primärkreislauf 2 an den Sekundärkreislauf 8 abgegeben wird.

Fig. 2 bis 5 zeigen ein praktisches Ausführungsbeisriel des Wärmetauschers 1, wonach der Wärmetauscher 1 aus einem inneren Rohr 26 und einem äußeren Rohr 27 besteht. Das innere Rohr 26 besteht vorzugsweise aus nicht rostendem Stahl und bildet den Sekundärkreislauf 8 für das Wasser, während das äußere Rohr 27 vorzugsweise aus Kupfer besteht und den Pifimärkreislauf 2 für das Kältemittel bildet. Das Kältemittel durchsetzt den Wärmetauscher 1 im Gegenstrom zum Wasser. Der Wärmetauscher 1 ist nach Fig. 2 und 3 wendelartig ausgeführt. Im äußeren Rohr 27 sind in regelmäßigen Abständen Einkerbungen 28 vorgesehen, die beispielsweise nachträglich nach dem Einführen des inneren Rohres 26 in das äußere Rohr 27 durch Quetschung mittels eines Werkzeuges vorgenom-

men werden. Durch diese Maßnahme wird erstens durch die Querschnittsveränderung die Turbulenz des Kältemittels im äußeren Rohr 27 erhöht, wodurch der WärmeaustaBch intensiviert wird. Durch diese Quetschung entstehen zwischen dem wasserführenden Rohr 26 und dem kältemittel führenden Rohr 27 muschelförmige Ausbuchtungen in denen das kondensierende Kältemittel vom Gasstrom nicht mitgerissen wird und daher Zeit hat um zu kondensieren. Die Quetschung dient zweitens auch dazu , daß durch die Kompressortätigkeit (Kolbenhübe) erzeugten Stöße und Vibrationen zu keinen Scheuerwirkungen zwischen innerem und äußerem Rohr 26 und 27 führen, die Leckstellen verursachen könnten.

Je nach Leistung der Kühlanlage können mehrere Wärmetauscher 1 nach Fig. 2, 3 in Senken- oder Parallelschaltung betrieben werden. Zur Minderung der Wärmever.l uste des Wärmetauschers 1 wird dieser im praktischen Betrieb mit einer wärmeisolierenden Umhüllung versehen.

Claims

Keil&Schaafhausen

PATENTANWÄLTE

Patentansprüche

l/Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei einer Kühlanlage, welche aus einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil, einem Verdampfer im Kühlraum, und einem zwischen dem Kompressor und dem Kondensator angeschlossenen Wännetauscher besteht, in welchem ein Kältemittel im Kreislauf zirkuliert, wobei im Wärmetauscher eine teilweise Kondensation des Kältemittels durch Turbulenzeinwirkung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise Kondensation des Kältemittels durch eine mehrfach stattfindende Turbulenz- und/oder Bremseinwirkung auf das Kältemittel erfolgt.
2. Wärmetauscher zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welcher wendel artig ausgebildet ist und aus einem inneren und einem äußeren Rohr besteht, wobei das innere Rohr den Sekundärkreislauf für das zu erwärmende Wasser und das äußere Rohr den Primärkreislauf für das Kältemittel bilden und das Kältemittel im Gegenstrom zum Wasser den Wärmetauscher durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Rohr (27) in Abständen Einkerbungen (28) vorgesehen sind, welche das innere Rohr (26) im äußeren Rohr (27) fixieren.
3. Wännetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen (28) in regelmäßigen Abständen vorgesehen sind.
4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen (28) einseitig an der Innenseite der Wendel des Wärmetauschers (1) angeordnet sind.