ES2381652B1 - Fluid cooling system - Google Patents
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Abstract
Sistema de refrigeración de fluidos.#El sistema utiliza un termocompresor (1) al que accede gas a través de las entradas (2, 3), en el primer caso procedente de un generador de vapor (4), y en el segundo caso de un evaporador (7), de manera que a través de la entrada (3) el gas accede al termostato o compresor (1) por aspiración mediante un soplante o eyector(6). La suma de caudales que entran al termocompresor (1) a través de las entradas (2, 3), es descargada a través de la salida (8) para hacer pasar el gas por un refrigerador (9) donde se produce la condensación y licuado del mismo, siendo ese gas licuado y a través de una bomba (10) impulsado al evaporador (7) y al generador de vapor (4), previo paso por correspondientes controles (15, 16). A la salida del generador de vapor (4) se ha previsto un reductor de presión (5) que permite regular automáticamente la presión de descarga para mantener la presión/temperatura necesaria en el evaporador (7).Fluid cooling system. # The system uses a thermocompressor (1) to which gas accesses through the inlets (2, 3), in the first case from a steam generator (4), and in the second case of an evaporator (7), so that through the inlet (3) the gas accesses the thermostat or compressor (1) by aspiration through a blower or ejector (6). The sum of flows entering the thermocompressor (1) through the inlets (2, 3), is discharged through the outlet (8) to pass the gas through a refrigerator (9) where condensation and liquefying occurs thereof, this gas being liquefied and through a pump (10) driven to the evaporator (7) and steam generator (4), after passing through corresponding controls (15, 16). At the outlet of the steam generator (4), a pressure reducer (5) is provided that allows the automatic discharge pressure to be regulated to maintain the necessary pressure / temperature in the evaporator (7).
Description
Sistema de refrigeración de fluidos Fluid cooling system
La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración de fluidos, basándose en un termocompresor que recibe por una parte gas procedente de un generador de vapor, y por otra parte recibe gas procedente de un evaporador, utilizando un eyector, compresor o soplante en la aplicación del gas procedente del evaporador para su aplicación al termocompresor, efectuándose la entrada del gas en éste último mediante aspiración. The present invention relates to a fluid cooling system, based on a thermocompressor that receives gas from a steam generator on the one hand, and on the other hand receives gas from an evaporator, using an ejector, compressor or blower in the application of the gas from the evaporator for application to the thermocompressor, with the gas entering the latter by aspiration.
El objeto de la invención es proporcionar un sistema de refrigeración de fluidos que utiliza como fluido refrigerante el denominado técnicamente HFC-245fa y que corresponde al CF3CH2CHF2. The object of the invention is to provide a fluid cooling system that uses the technically called HFC-245fa as the cooling fluid and which corresponds to CF3CH2CHF2.
Como es sabido, los termocompresores son bombas a chorro de vapor que utilizan vapor de alta presión que se expande para arrastrar y comprimir vapor de baja presión a una presión intermedia. As is known, thermocompressors are steam jet pumps that use high pressure steam that expands to drag and compress low pressure steam at an intermediate pressure.
Por su parte, los eyectores utilizan la misma tecnología que los termocompresores, pero trabajando en la aspiración por debajo de la presión atmosférica, ocurriendo otro tanto con los soplantes. On the other hand, the ejectors use the same technology as the thermocompressors, but working on the aspiration below the atmospheric pressure, the same happens with the blowers.
Pues bien, actualmente la tecnología de los termocompresores, así como los eyectores para refrigeración, utilizan agua como refrigerante, consiguiéndose muy bajo rendimiento (0,35 Kw por Kw consumido), utilizando máquinas muy voluminosas debido al volumen del vapor a las presiones y temperaturas que trabaja (1 kg de vapor a 5ºC el volumen es de 140 m2/kg). Well, currently the technology of thermocompressors, as well as ejectors for refrigeration, use water as a refrigerant, getting very low performance (0.35 Kw per Kw consumed), using very bulky machines due to the volume of steam at pressures and temperatures that works (1 kg of steam at 5ºC the volume is 140 m2 / kg).
Asimismo, es conocida la tecnología de refrigeración en plantas solares térmicas, de trigeneración y calores residuales, utilizando equipos de tecnología de absorción con rendimientos del 0,7 Kw por Kw consumido. Likewise, cooling technology in thermal, trigeneration and residual heat plants is known, using absorption technology equipment with yields of 0.7 Kw per Kw consumed.
En cuanto a la tecnología de absorción en refrigeración por combustibles fósiles, proporciona unos rendimientos de 1,1 Kw por Kw. As for fossil fuel cooling absorption technology, it provides yields of 1.1 Kw per Kw.
Por consiguiente, y teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto, puede decirse que los sistemas que utilizan como refrigerante el agua pueden ser sustituidos por otros con menor volumen de instalación y mayor rendimiento, aunque en todos los casos y la refrigeración por energía solar térmica ofrece una menor potencia a igualdad de superficie de paneles solares, y el precio o coste de las plantas de absorción es muy elevado y sus costos de mantenimiento también. Therefore, and taking into account the above, it can be said that the systems that use water as a coolant can be replaced by others with lower installation volume and higher performance, although in all cases and solar thermal cooling offers a lower power to equal area of solar panels, and the price or cost of absorption plants is very high and maintenance costs too.
Independientemente de todo lo anteriormente expuesto, se conocen otros sistemas enfriadores de agua, de la marca SANYO, pudiendo citar por ejemplo la enfriadora de agua por ciclo de absorción de simple efecto por agua caliente, cuyo número de referencia es el 16LJ 11-53. También se conoce una enfriadora-calentadora de agua por ciclo de absorción, de doble efecto y llama directa, con la referencia 16DJ 11-82. Igualmente puede citarse la enfriadora de agua por ciclo de absorción, de simple efecto por vapor, con referencia 16TJ 11-53. Regardless of all of the above, other water cooling systems are known, of the SANYO brand, which can be mentioned, for example, the water chiller per single-acting absorption cycle by hot water, whose reference number is 16LJ 11-53. Also known is a chiller-water heater by absorption cycle, double acting and direct flame, with reference 16DJ 11-82. The water chiller can also be mentioned per absorption cycle, with a simple steam effect, with reference 16TJ 11-53.
El sistema de refrigeración de fluidos que se preconiza presenta una serie de particularidades que permiten obtener un mayor rendimiento, costes de instalación mucho menores, menor potencia de los generadores de vapor, así como un menor consumo de combustible, y en definitiva una menor inversión y menor gasto, con una contaminación mucho mas reducida. The fluid cooling system that is recommended has a series of particularities that allow to obtain greater performance, much lower installation costs, lower power of steam generators, as well as lower fuel consumption, and ultimately a lower investment and lower expense, with much smaller pollution.
Concretamente, el sistema de refrigeración de fluidos que se preconiza utiliza como fluido refrigerante el CF3CH2CHF2, conocido técnicamente como HFC-245fa, basándose en la utilización de termocompresores con soplantes, compresores Specifically, the fluid cooling system that is recommended uses the CF3CH2CHF2, known technically as HFC-245fa, as a cooling fluid, based on the use of thermocompressors with blowers, compressors
o inyectores, previstos para elevar la presión del gas desde el correspondiente evaporador a la entrada del propio termocompresor. or injectors, intended to raise the gas pressure from the corresponding evaporator to the inlet of the thermocompressor itself.
Mediante la utilización del fluido refrigerante referido, se consiguen rendimientos mayores de 1,5 Kw por Kw consumido, frente a los rendimientos de 1,1 Kw por Kw conseguidos mediante la solución de refrigeración por combustibles fósiles. Además, para disipar la misma energía que un 1 kg de agua al evaporarse, se requieren 11 kg de HFC.245fa, a 0,24 m2/kg, el volumen será de 2,64 3m. Through the use of the referred refrigerant fluid, yields greater than 1.5 Kw per Kw consumed are achieved, compared to the yields of 1.1 Kw per Kw achieved through the fossil fuel cooling solution. In addition, to dissipate the same energy as 1 kg of water upon evaporation, 11 kg of HFC.245fa are required, at 0.24 m2 / kg, the volume will be 2.64 3m.
ES 2 381 652 A1 ES 2 381 652 A1
En lo que a la instalación del sistema se refiere, la misma comprende básicamente un termocompresor, y a cuyo termocompresor accede igualmente de forma aspirada gas procedente de un evaporador, efectuando el proceso de aspiración mediante soplante, compresor o eyector, con capacidad de trabajar en la zona de aspiración del termocompresor por debajo de la presión atmosférica hasta la presión de temperatura diseñada para refrigeración, trabajando con la presión diferencial necesaria para elevarla desde la de trabajo en el evaporador hasta una presión próxima a la de descarga del termocompresor, con la particularidad de que a la salida o descarga de dicho termocompresor, el gas entrante se hace pasar a través de un refrigerador en el que se produce la condensación y correspondiente licuación del gas, siendo éste enviado tanto al evaporador como al generador de vapor, todo ello mediante controles apropiados. As far as the installation of the system is concerned, it basically comprises a thermocompressor, and whose thermocompressor also accesses suction gas from an evaporator, carrying out the suction process by means of a blower, compressor or ejector, with the ability to work in the suction zone of the thermocompressor below the atmospheric pressure to the temperature pressure designed for cooling, working with the differential pressure necessary to raise it from the working one in the evaporator to a pressure close to the discharge pressure of the thermocompressor, with the particularity of that at the exit or discharge of said thermocompressor, the incoming gas is passed through a refrigerator in which condensation and corresponding liquefaction of the gas takes place, this being sent both to the evaporator and to the steam generator, all through controls appropriate.
A la salida del generador de vapor se ha previsto un reductor de presión previsto para regular automáticamente la presión de descarga y mantener la presión por la temperatura necesaria en el propio evaporador. At the outlet of the steam generator, a pressure reducer is provided to automatically regulate the discharge pressure and maintain the pressure by the necessary temperature in the evaporator itself.
En una variante de realización se ha previsto que a la salida del correspondiente soplante o eyector, se incluya un depósito acumulador aislado térmicamente, desde el cual el termocompresor aspirará directamente lo que permitirá en determinados casos facilitar la estabilidad de la presión de aspiración del propio termocompresor, así como un mejor rendimiento del soplante. Se dispondrá una válvula automática que abrirá y cerrará según las necesidades del termocompresor, todo ello con medios calefactores que mantengan la temperatura y se evite la condensación del fluido In a variant embodiment, it is provided that at the outlet of the corresponding blower or ejector, a thermally insulated accumulator tank is included, from which the thermocompressor will directly aspirate which will allow in certain cases to facilitate the stability of the aspiration pressure of the thermocompressor itself , as well as better blower performance. There will be an automatic valve that will open and close according to the needs of the thermocompressor, all with heating means that maintain the temperature and avoid condensation of the fluid
o gas. or gas
Asimismo el sistema puede carecer del eyector o soplante, en aquellos casos en que la presión en el evaporador sea próxima a la descarga del termocompresor, con lo que éste aspirará directamente del evaporador sin necesidad de ese eyector o soplante, habiendo comprobado que las pérdidas de rendimiento del termocompresor en este caso se compensen por el ahorro energético que supone el no requerir el eyector o soplante comentado. The system may also lack the ejector or blower, in those cases where the pressure in the evaporator is close to the discharge of the thermocompressor, so that it will suck directly from the evaporator without the need of that ejector or blower, having verified that the losses of The thermocompressor performance in this case is compensated by the energy savings of not requiring the ejector or blower mentioned.
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that will then be made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
La figura 1.- Muestra una representación esquemática del sistema de refrigeración de fluidos objeto de la invención. Figure 1 shows a schematic representation of the fluid cooling system object of the invention.
La figura 2.- Muestra una representación esquemática del mismo sistema con controles y un calentador de fluidos. Figure 2.- Shows a schematic representation of the same system with controls and a fluid heater.
La figura 3.- Muestra, finalmente, la representación esquemática del sistema en la variante de realización que incluye un depósito acumulador entre el eyector o soplante y el termocompresor. Figure 3 shows, finally, the schematic representation of the system in the variant embodiment that includes an accumulator tank between the ejector or blower and the thermocompressor.
Como se puede ver en las figuras referidas, y haciendo alusión concretamente a la figura 1, el sistema de la invención comprende un termocompresor (1) con dos entradas de gas (2, 3), la primera de ellas para el gas procedente de un generador de vapor (4), utilizando como fuentes de energía las solares térmicas y combustibles fósiles, o bien calores residuales o geotérmicos, utilizando como fluido el ya denominado HFC-245fa. As can be seen in the aforementioned figures, and referring specifically to Figure 1, the system of the invention comprises a thermocompressor (1) with two gas inlets (2, 3), the first one for gas coming from a steam generator (4), using thermal solar and fossil fuels as energy sources, or residual or geothermal heats, using the so-called HFC-245fa as a fluid.
En el conducto de acceso desde el generador de vapor (4) al termocompresor (1) se ha previsto un reductor de presión A pressure reducer is provided in the access duct from the steam generator (4) to the thermocompressor (1)
(5) que regula de forma automática la descarga de gas en el propio termocompresor (1). (5) that automatically regulates the discharge of gas into the thermocompressor itself (1).
La entrada de gas (3) se realiza por aspiración del gas de un evaporador (7), pudiendo incorporar opcionalmente un soplante o eyector (6) entre estos elementos, en el que el proceso de evaporación se realiza absorbiendo el calor del líquido y bajando su temperatura, es decir bajando la presión hasta el punto de diseño. La aspiración se realizará mediante soplante, compresor o eyector con capacidad de trabajar en la zona o entrada de aspiración (3) por debajo de la presión atmosférica hasta la presión/temperatura diseñada para la refrigeración, trabajando con la presión diferencial necesaria para elevarla desde el trabajo en el evaporador (7) hasta una presión próxima a la de descarga del termocompresor (1). The gas inlet (3) is carried out by suction of the gas from an evaporator (7), being able to optionally incorporate a blower or ejector (6) between these elements, in which the evaporation process is carried out by absorbing the heat of the liquid and lowering its temperature, that is, lowering the pressure to the point of design. The aspiration will be carried out by means of a blower, compressor or ejector with the ability to work in the area or suction inlet (3) below the atmospheric pressure to the pressure / temperature designed for cooling, working with the differential pressure necessary to raise it from the work on the evaporator (7) until a pressure close to the discharge of the thermocompressor (1).
El fluido de descarga (8) referido con anterioridad, es decir el gas procedente del generador de vapor (4) y el gas procedente del evaporador (7), se hace pasar a través de un refrigerador (9) en el que se consigue la condensación y The discharge fluid (8) referred to above, that is the gas from the steam generator (4) and the gas from the evaporator (7), is passed through a refrigerator (9) in which the condensation and
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correspondiente licuación del propio gas, de manera que mediante una bomba (1), ese gas condensado o licuado es enviado al evaporador (7) y al propio generador de vapor (4). corresponding liquefaction of the gas itself, so that by means of a pump (1), that condensed or liquefied gas is sent to the evaporator (7) and to the steam generator itself (4).
En la figura 2 se muestra el sistema con los controles y un calentador (11), en el que por un lado entra agua caliente y por otro líquido refrigerante, ambos sin mezclarse y aportando la energía que se consuma en la evaporación que tiene lugar en el evaporador (7). En esta figura 2 pueden verse los controles (12, 13, 14, 15 y 16), así como la bomba (10’) de trasiego del gas desde el generador de gas (4) al calentador (11). Figure 2 shows the system with the controls and a heater (11), in which on the one hand hot water and another coolant enters, both without mixing and providing the energy consumed in the evaporation that takes place in the evaporator (7). This figure 2 shows the controls (12, 13, 14, 15 and 16), as well as the gas transfer pump (10 ’) from the gas generator (4) to the heater (11).
En una variante de realización mostrada en la figura 3, el sistema incluye un depósito acumulador (17) aislado térmicamente e intercalado entre el soplante o eyector (6) y el propio termocompresor (1), con lo que la aspiración se realiza directamente desde dicho depósito acumulador (17), lo que en determinados casos facilitará la estabilidad de la presión de aspiración y un mejor rendimiento del propio soplante o eyector (6). Asociado al depósito acumulador (17) se ha previsto una válvula de control (12’), que es automática y regulará la apertura y cierre según las necesidades del termocompresor (1). In a variant embodiment shown in Figure 3, the system includes an accumulator tank (17) thermally insulated and intercalated between the blower or ejector (6) and the thermocompressor itself (1), whereby the aspiration is carried out directly from said accumulator tank (17), which in certain cases will facilitate the stability of the suction pressure and a better performance of the blower or ejector itself (6). Associated with the accumulator tank (17), a control valve (12 ’) is provided, which is automatic and will regulate the opening and closing according to the needs of the thermocompressor (1).
En cualquier caso, el funcionamiento en base al esquema representado en esa figura 2, es como sigue: In any case, the operation based on the scheme represented in that figure 2, is as follows:
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- El refrigerante es calentado en el calentador (11), empleando como agua caliente u otro fluido, a una temperatura y a una presión superior a la de trabajo del termocompresor (1), controlándose esa temperatura por medio del control (12), de manera que la bomba (10’) mantiene la recirculación del refrigerante propiamente dicho. The refrigerant is heated in the heater (11), using as hot water or other fluid, at a temperature and a pressure higher than the working temperature of the thermocompressor (1), controlling that temperature by means of the control (12), so that The pump (10 ') maintains the recirculation of the refrigerant itself.
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- En el generador de vapor (4) tiene lugar la generación de vapor. Steam generation takes place in the steam generator (4).
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- Una vez alcanzada la presión de trabajo, se inicia el proceso, saliendo el gas por el reductor (5) a la presión de diseño y mediante el control (13) se regula el caudal másico para mantener la presión/temperatura diseñadas en el evaporador (7). Once the working pressure is reached, the process is started, the gas leaving the reducer (5) at the design pressure and using the control (13) the mass flow rate is regulated to maintain the designed pressure / temperature in the evaporator ( 7).
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- El soplante, compresor o eyector (6) se pone en marcha, aspirando el gas del evaporador (7), bajando la presión y provocando la evaporación del gas, absorbiendo la energía del líquido para bajar su temperatura, a la vez que se eleva la presión desde ese evaporador (7) hasta la diseñada para la aspiración del termocompresor (1), siendo esa temperatura controlada por el soplante, compresor o eyector (6). The blower, compressor or ejector (6) starts, sucking the evaporator gas (7), lowering the pressure and causing the evaporation of the gas, absorbing the energy of the liquid to lower its temperature, while raising the pressure from that evaporator (7) to that designed for the aspiration of the thermocompressor (1), that temperature being controlled by the blower, compressor or ejector (6).
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- La descarga del gas a través de la salida (8), se refrigera en el refrigerador (9) hasta su condensación o transformación en líquido, siendo controlado este proceso mediante el control (14), intercambiando la energía con otro fluido sin mezclarse. The discharge of the gas through the outlet (8) is cooled in the refrigerator (9) until condensation or transformation into a liquid, this process being controlled by means of the control (14), exchanging the energy with another fluid without mixing.
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- La bomba (10) impulsa dicho líquido o gas condensado hacia el evaporador (7) y hacia el generador de vapor (4), donde los controles (15, 16) mantienen los niveles refrigerantes necesarios, a la par que ayudan a mantener la presión baja del refrigerador (9). The pump (10) drives said condensed liquid or gas towards the evaporator (7) and towards the steam generator (4), where the controls (15, 16) maintain the necessary cooling levels, while helping to maintain the pressure Low refrigerator (9).
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- Seguidamente se pone en marcha el proceso de intercambio de calor entre el refrigerante del evaporador The heat exchange process between the evaporator refrigerant is then started.
(7) y el fluido a refrigerar. (7) and the fluid to be cooled.
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- 2012-03-06 ES ES201230336A patent/ES2381652B1/en not_active Expired - Fee Related
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