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DE4414621A1 - Combined evaporator and liquid separator used as heat exchanger - Google Patents

Combined evaporator and liquid separator used as heat exchanger

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Publication number
DE4414621A1
DE4414621A1 DE19944414621 DE4414621A DE4414621A1 DE 4414621 A1 DE4414621 A1 DE 4414621A1 DE 19944414621 DE19944414621 DE 19944414621 DE 4414621 A DE4414621 A DE 4414621A DE 4414621 A1 DE4414621 A1 DE 4414621A1
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DE
Germany
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container
liquid separator
liquid
heat exchanger
evaporator
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DE19944414621
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Helmut Rische
Michael Eckert
Peter Kolberg
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GEA Refrigeration Germany GmbH
Original Assignee
Kuehlautomat Berlin Kab GmbH
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Publication date
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Abstract

A combined evaporator and liquid separator is used as a heat exchanger for liquid cooling in a compression refrigeration plant. There are two tubular casings joined one above the other. The upper one has a cut-out in the shape of a segment and the lower one has a circular cut-out(9), the two being joined. The end faces of both tubes are sealed. On one end of the lower tube (with heat-exchanger plates) is an antechamber (13) with a float valve (2) into which a part of one separating basket protrudes. Along the longitudinal base of the lower tube are liquid distributor pipes (5) which are connected by an external outlet pipe (4).

Description

Anwendungsgebietfield of use

Vorrichtung, bestehend aus Verdampfer und Flüssigkeitsabscheider, zum Einsatz als Wärmeübertrager für die Flüssigkeitskühlung in einer Kompressionskälteanlage.Device consisting of evaporator and liquid separator, for use as Heat exchanger for liquid cooling in a compression refrigeration system.

Kälteträgerseitig können flüssige Medien jeglicher Art eingesetzt werden. Anlagenseitig ist der Einsatz aller Kältemittel durch Nutzung der überfluteten Betriebsweise möglich.Liquid media of any kind can be used on the coolant side. The plant side is the All refrigerants can be used by using the flooded operating mode.

Stand der TechnikState of the art

Bekannt sind Verdampfer und Flüssigkeitsabscheider in Anlagen als getrennte Vorrichtungen und durch einen relativ großen Verrohraufwand verbunden.Evaporators and liquid separators in plants are known as separate devices and connected by a relatively large piping effort.

Spezielle Verdampfer sind als Plattenwärmeübertrager ausgeführt. Sie sind kälteträgerseitig vollverschweißt und zum Einbau in einen Stahlmantel vorgesehen.Special evaporators are designed as plate heat exchangers. They are on the refrigerant side fully welded and intended for installation in a steel jacket.

Die Kältemittelflüssigkeitszuführung erfolgt im allgemeinen von unten in den Stahlmantel, die Kältemitteldampfabführung erfolgt aus dem Stahlmantel nach oben.The refrigerant liquid is generally supplied from below into the steel jacket Refrigerant vapor is discharged upwards from the steel jacket.

Spezielle Flüssigkeitsabscheider bestehen aus einem Behälter. Durch Ausnutzung von Schwerkraft und Trägheit, in Verbindung mit Oberflächenvergrößerung und Strömungsumkehrung durch Einbauten, erfolgt die Trennung der flüssigen und dampfförmigen Anteile des Kältemittels. Einbauten können aus Trennblechen, Metallgeflecht oder Lochblechen bestehen.Special liquid separators consist of a container. By using gravity and inertia, in connection with surface enlargement and flow reversal through Internals, the liquid and vapor parts of the refrigerant are separated. Internals can consist of separating plates, metal mesh or perforated plates.

Erkannte Nachteile beider beschriebener Vorrichtungen, bezogen auf die Anordnung in einer Anlage sind:
Bedingt durch die Leitungsführungen und die notwendige geodätische Höhe zwischen Flüssigkeitsabscheider und Verdampfer wird viel Platz benötigt. Verbindungsstellen an den Rohren bergen die Gefahr von Undichtigkeiten. Durch die voluminöse Aufstellung werden die Kältemittelfüllungen erhöht. Beim Einsatz der konventionellen Abscheider sind große Behälter- und Leitungsdimensionen notwendig, da die Rückführung und Zuführung des Kältemittels zum oder vom Abscheider nur mit geringen Geschwindigkeiten erfolgen darf. Dies führt zu größeren Kältemittelfüllungen und großbauenden Kälteanlagen.Recognized disadvantages of the two devices described, based on the arrangement in a system, are:
Due to the piping and the necessary geodetic height between the liquid separator and the evaporator, a lot of space is required. Connection points on the pipes harbor the risk of leaks. The refrigerant charges are increased due to the voluminous installation. When using conventional separators, large tank and pipe dimensions are necessary, since the refrigerant can only be returned to and from the separator at low speeds. This leads to larger refrigerant charges and large-scale refrigeration systems.

Für die beschriebenen Anlagen kommen weiterhin bekannte Schwimmerventile zum Einsatz. Mit dieser Armatur erfolgt eine Regelung des Kältemittelvolumenstromes von der Hoch- zur Niederdruckseite der Anlage. Durch Entspannung muß im Flüssigkeitsabscheider der entstehende Dampf von der Flüssigkeit getrennt werden, dadurch sind zusätzliche Leitungen notwendig.Known float valves continue to be used for the systems described. With This valve controls the refrigerant volume flow from high to high Low pressure side of the system. The resulting pressure must be released in the liquid separator Steam is separated from the liquid, which means that additional lines are necessary.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch eine Vorrichtung die Baugröße von Flüssigkeitskühlanlagen mit überflutetem Verdampfersystem zu verringern, die Kältemittelfüllmenge zu reduzieren und die Gefahr von Undichtigkeiten zu minimieren.The object of the invention is the size of a device To reduce liquid cooling systems with flooded evaporator system Reduce refrigerant charge and minimize the risk of leaks.

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß in einer Vorrichtung ein Verdampfer und ein Flüssigkeitsabscheider verbunden sind. Zwei Behältermantelteile werden übereinander angeordnet. Der obenliegende Behältermantel ist mit einem segmentartigen Ausschnitt versehen. Der untenliegende Behältermantel besitzt kreisförmige Ausschnitte. Diese Ausschnitte stehen zueinander in Verbindung. Durch die Anordnung beider Behältermantelteile wird ein gemeinsamer Druckbehälter erreicht. Die Anzahl und Größe der kreisförmigen Ausschnitte im unteren Behältermantel ist so gewählt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemitteldampfvolumenstromes zwischen dem oberen und unteren Behältermantelteil minimiert wird.The features of the invention are that an evaporator and a device Liquid separators are connected. Two container jacket parts are arranged one above the other. The container shell on top is provided with a segment-like cutout. Of the the container shell below has circular cutouts. These sections are mutually related in connection. The arrangement of both parts of the container jacket makes a common one Pressure vessel reached. The number and size of the circular cutouts in the bottom Container jacket is chosen so that the flow rate of the Refrigerant vapor volume flow between the upper and lower container jacket part minimized becomes.

Durch die beschriebene Anordnung ist die Vorrichtung in zwei Bereiche gegliedert.The arrangement described divides the device into two areas.

Der untere Bereich dient zur Aufnahme eines Plattenwärmeübertragers, der obere Bereich dient als Flüssigkeitsabscheider. Die Einbauten eines Plattenwärmeübertragers und eines Flüssigkeitsabscheiders sind an sich bekannt. Für den Flüssigkeitsabscheider ist zur Abscheidung ein gewickelter Metallgestrickkorb und ein längsseitig nach oben geöffnetes Stahlrohr eingebracht. Die Stirnseiten beider Behältermantelanteile sind gemeinsam verschlossen. Eine Stirnseite ist über die gesamte Fläche hermetisch mit einem Stahlblech verschweißt. Die Behältereinbauten sind an dieser Seite mit dem Stahlblech verbunden. An der zweiten Stirnseite ist vor dem Stahlblech an der Verdampfer- und Flüssigkeitsabscheiderseite eine Vorkammer angeordnet. Diese Vorkammer wird mit Hilfe eines am Behälter angeordneten vollverschweißten Stahlbleches hermetisch vom Wärmeübertragungsbereich getrennt. In der Vorkammer ist ein bekanntes Schwimmerventil angeordnet. Entlang dem längsseitigen Boden des unteren Behältermantelteiles sind Flüssigkeitszuführungen am Behältermantel angebracht, die außerhalb des Behälters durch ein Stahlrohr verbunden sind. Anzahl und Abstand der Stutzen sowie Dimension des Rohres sind von der Behältergröße und der Wärmeübertragungsleistung abhängig.The lower area is used to hold a plate heat exchanger, the upper area is used as a liquid separator. The internals of a plate heat exchanger and one Liquid separators are known per se. For the liquid separator is for separation a wound metal knitted basket and a steel tube opened upwards on the longitudinal side. The end faces of both parts of the container jacket are closed together. One end is over the entire surface hermetically welded with a steel sheet. The tank internals are on this Side connected to the steel sheet. On the second face is in front of the steel sheet Evaporator and liquid separator side arranged a prechamber. This antechamber will with the help of a fully welded steel plate arranged on the container hermetically sealed Heat transfer area separated. In the antechamber there is a known float valve arranged. Are along the longitudinal bottom of the lower container jacket part Liquid supplies attached to the container jacket, through the outside of the container Steel pipe are connected. The number and spacing of the nozzles and the dimension of the pipe are of depending on the tank size and the heat transfer capacity.

AusführungsbeispielEmbodiment

Nach der Figur ist die Vorrichtung als Verdampfer und Flüssigkeitsabscheider-Einheit wie folgt aufgebaut:
Die Behältermantelteile 6, 7 sind zu einem Behälter verschweißt. Im unteren Teil des Behälters sind kreisförmige Ausschnitte 9 an der oberen Seite eingebracht und am unteren Teil des oben angeordneten Behältermantelteiles ist ein segmentartiger Ausschnitt vorhanden.According to the figure, the device as an evaporator and liquid separator unit is constructed as follows:
The container jacket parts 6 , 7 are welded to form a container. In the lower part of the container, circular cutouts 9 are made on the upper side and a segment-like cutout is provided on the lower part of the container casing part arranged at the top.

Der Behältermantel 6 nimmt den Plattenwärmetauscher 8 auf. In der Vorkammer 13 als Vorabscheidebereich ist das Schwimmerventil 2 angeordnet. Am unteren Teil des Behälters 6 sind Flüssigkeitsverteilerstutzen 5 und ein Flüssigkeitsaustrittsstutzen 3 angebracht. Diese sind durch das Flüssigkeitsverteilerrohr 4 verbunden. Stirnseitig ist am unteren Teil ein Flüssigkeitseinlaß 1 vorhanden. The container jacket 6 receives the plate heat exchanger 8 . The float valve 2 is arranged in the pre-chamber 13 as the pre-separation area. At the lower part of the container 6 , liquid distributor nozzle 5 and a liquid outlet nozzle 3 are attached. These are connected by the liquid distributor pipe 4 . A liquid inlet 1 is provided at the end of the lower part.

Im oberen Behältermantelteil 7 ist der Abscheidekorb 10 und das Absaugrohr 11 mit dem daran anschließenden Absaugstutzen 12 angeordnet.The separating basket 10 and the suction pipe 11 with the suction connection 12 connected to it are arranged in the upper container casing part 7 .

Vorteile dieser Anordnung gemäß Ausführungsbeispiel sind:Advantages of this arrangement according to the exemplary embodiment are:

  • - Eine Verringerung der Baugröße und Verbesserung der Bedienungsfreundlichkeit durch Anordnung von Flüssigkeitsabscheider, Plattenwärmeübertrager und Schwimmerventil in einem Behälter.- A reduction in size and improvement in ease of use Arrangement of liquid separator, plate heat exchanger and float valve in a container.
  • - Optimierte Flüssigkeitsabscheidung und direkte Rückführung der abgeschiedenen Tropfen zum Plattenwärmetauscher. Durch Absenken der Strömungsgeschwindigkeit im Übergangsbereich zwischen Flüssigkeitsabscheider und Plattenwärmetauscher wird die optimierte Abscheidung möglich.- Optimized liquid separation and direct return of the separated drops to the Plate heat exchanger. By lowering the flow velocity in the transition area The optimized separation is between the liquid separator and the plate heat exchanger possible.
  • - Verbesserte Flüssigkeitsverteilung durch außen angeordnetes Verteilerrohr und Erreichung eines höheren thermischen Wirkungsgrades.- Improved liquid distribution through the externally arranged distribution pipe and access a higher thermal efficiency.
  • - Reduzierung der möglichen Undichtigkeiten und Verringerung der Kältemittelfüllmenge.- Reduction of possible leaks and reduction of the refrigerant charge.

BezugszeichenlisteReference list

 1 Flüssigkeitseinlaß
 2 Schwimmerventil
 3 Flüssigkeitsausstrittsstutzen
 4 Flüssigkeitsverteilerrohr
 5 Flüssigkeitsverteilerstutzen
 6 Behältermantelteil
 7 Behältermantelteil
 8 Plattenwärmetauscher
 9 Ausschnitte
10 Abscheidekorb
11 Absaugrohr
12 Absaugstutzen
13 Vorkammer 1 liquid inlet
2 float valve
3 liquid outlet connection
4 liquid distribution pipe
5 liquid distributor connection
6 container casing part
7 container casing part
8 plate heat exchangers
9 cutouts
10 separation basket
11 suction pipe
12 extraction nozzles
13 antechamber

Claims (4)

1. Vorrichtung, bestehend aus Verdampfer und Flüssigkeitsabscheider, zum Einsatz als Wärmeübertrager für die Flüssigkeitskühlung in einer Kompressionskälteanlage, bezogen auf Verdampfer mit einem Plattenwärmetauscher und Anordnung von Einbauten zur Oberflächenvergrößerung und Strömungsumkehrung im Flüssigkeitsabscheider und Verwendung eines Schwimmerventils, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung eine Verdampfer- und Flüssigkeitsabscheider-Einheit bildet, in der zwei Behältermantelteile übereinander angeordnet und verbunden sind, der obenliegende Behältermanteil ist mit einem segmentartigen Ausschnitt und der untenliegende Behältermantel mit kreisförmigen Ausschnitten versehen, die miteinander in Verbindung stehen; die Stirnseiten beider Behältermantelteile sind gemeinsam verschlossen, an einer Stirnseite ist eine Vorkammer angeordnet, in der ein Teil eines Abscheidekorbes mündet, entlang dem längsseitigen Boden des unteren Behältermantels sind Flüssigkeitszuführungen am Behältermantel angebracht, die außerhalb des Behälters durch Rohre verbunden sind.1. Device, consisting of evaporator and liquid separator, for use as a heat exchanger for liquid cooling in a compression refrigeration system, based on evaporator with a plate heat exchanger and arrangement of internals for increasing the surface area and reversing flow in the liquid separator and using a float valve, characterized in that the device is an evaporator - Forms and liquid separator unit, in which two container casing parts are arranged one above the other and connected, the upper container part is provided with a segment-like cutout and the lower container casing is provided with circular cutouts which are connected to one another; the end faces of both parts of the container casing are closed together, an antechamber is arranged on one end face, in which a part of a separating basket opens, along the longitudinal bottom of the lower container casing, liquid feeds are attached to the container casing, which are connected by pipes outside the container. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der obenliegende Behältermantelteil als Flüssigkeitsabscheider und der untenliegende Behältermantel als Wärmeaustauscher dient.2. Device according to claim 1, characterized in that the overhead Container shell part as a liquid separator and the container shell below as Heat exchanger is used. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl und Größe der kreisförmigen Ausschnitte im unteren Behältermantel so bemessen ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemitteldampfvolumenstromes zwischen dem oberen und unteren Behältermantelteil minimiert wird.3. Device according to claim 1, characterized in that the number and size of circular cutouts in the lower container jacket is dimensioned so that the Flow rate of the refrigerant vapor volume flow between the upper and lower part of the container jacket is minimized. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorkammer für die Vorabscheidung dient, dazu ist sie hermetisch vom Wärmeübertragungsbereich getrennt, und in ihr ist das Schwimmerventil angeordnet.4. The device according to claim 1, characterized in that the prechamber for Pre-separation serves, it is hermetically separated from the heat transfer area, and the float valve is arranged in it.
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