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Iiälteerzeugungsanlage.
Bei der gebräuchlichen Art der Kälteerzeugung nach dem Kompressionssystem besteht-nament- lich bei kleinen und mittleren Anlagen-in der Regel ein sehr ungünstiges Verhältnis zwischen Betriebszeit und Betriebsstillstand. Die Leistung der Kältemaschine wird hier mit Rücksicht auf möglichst geringe Bedienung und möglichst rasehe Anpassung an stärkere Temperaturschwankungen meist so bemessen, dass in einer verhältnismässig kurzen Betriebszeit der gesamte Kältebedarf der Anlage für 24 Stunden gedeckt werden kann. Die während der Betriebszeit entstehende überschüssige Kältemenge wird in besonderen Kältespeichern, z. B. Solespeicherrohren, aufgespeichert und während des Betriebsstillstandes wieder an die Kühlraumluft abgegeben.
Die zur Erzielung tiefer Oberflächenten'peraturen und weitgehender Trockenhaltung der Luft erwünschte unmittelbare Übertragung der Kälte von der siedenden Flüssigkeit an die Kühlraum luft durch eine Metallwand ist bei dieser Art der Kälteerzeugung nicht möglich. Man muss deshalb höhere Oberflächentemperaturen in Kauf nehmen, die infolge der geringeren Temperaturunterschiede eine Vergrösserung der Kühlflächen und einen höheren Feuchtigkeitgehalt der zu kühlenden Luft zur Folge haben.
Während des Betriebsstillstandes, der in der Regel den weitaus grösseren Teil einer Arbeitsperiode umfasst, erfolgt allmählich ein Ausgleich zwischen der Temperatur der Kühlluft und jener des Kühlgutes, derart, dass erstere allmählich von tieferer Temperatur als das Kühlgut auf eine höhere Temperatur als letzteres steigt ; das Kühlgut wirkt also gegen Ende des Betriebsstillstandes als Kältespeicher, wobei sieh der überschüssige Feuchtigkeitsgehalt der Kühlluft an ihm niederschlägt. Dadurch wird sowohl die Haltbarkeit wie das Aussehen des Kühlgutes erheblich beeinträchtigt.
Ein Mittel, das Verhältnis zwischen Betriebszeit und Betriebsstillstand günstiger zu gestalten, besteht in der Verwendung intermittierend arbeitender Absorptionskältemasehinen, bei denen auf eine verhältnismässig kurze Kochperiode eine erheblich längere Kühlperiode folgt. Da deraitige Anlagen völlig selbsttätig arbeiten können, spielt die Frage der Bedienung bei Bemessung der Betriebszeit keine Rolle. Auch bei diesen Anlagen bleibt aber immer noch der Nachteil einer gewissen, allerdings verhältnismässig kurzen Unterbrechung der Kühlperiode bestehen, während welcher die Temperatur im Kühlraum ansteigt.
Ein weiterer Nachteil dieser Anlagen gegenüber den Kompressionskältemaschinen ist, dass sie keine so schnelle Anpassung an stärkere Temperaturschwankungen ermöglichen, so dass namentlich in Zeiten stärkerer Erwärmung des Kühlraums, sei es durch Einbringen frischer, ungeküihlter Ware oder durch häufigeres Betreten, ein unerwünschtes Ansteigen der Temperatur nicht zu vermeiden ist. Auch die Anlaufzeit einer derartigen Anlage ist länger als bei einer entsprechend gross bemessenen Kompressionsanlage.
Erfindungsgemäss werden die Nachteile beider Anordnungen dadurch vermieden, dass die Kälteerzeugung durch je eine Kompressions-und eine Absorptionskältemaschine gemeinsam erfolgt, die zeitlich versetzt arbeiten, so dass die Kompressionsanlage hauptsächlich während der Kochperiode der Absorptionsanlage in Betrieb ist. Dabei wird die tägliche Betriebszeit der Kon, pressionsan] age zweck- mässig in die Zeit der stärksten Beanspruchung des Kühlraumes verlegt. Die Kompressionsainage kann
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Eine einfache und billige Gestaltung der Anlage lässt sich dadurch erreichen, dass die für beide Anlagen in gleicher Weise erforderlichen Teile-also Kondensator, Flüssigkeitssammler, Regelventil und Verdampfer-für beide Maschinen gemeinsam verwendet werden. Dies ist möglich, wenn für beide Anlagen das gleiche Kältemittel, z. B. Ammoniak, benützt wird und die beiden Systeme in ihrer Grösse entsprechend aufeinander abgestimmt sind. Der Kondensator, der in diesem Falle während der Kochperiode der Absorptionsanlage gleichzeitig von beiden Systemen in Anspruch genommen wird, ist hiebei entsprechend grösser als für nur eine Anlage zu wählen. Die Umschaltung von einem auf den andern Betrieb kann von einer der beiden Anlagen aus durch irgendeines der bekannten Mittel selbsttätig geschehen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage gemäss Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.
Die Anlage besteht aus zwei Maschinensystemen ; die beiden gemeinsamen Bestandteile sind aber nur einmal vorhanden. Das Absorptionssystem besteht aus dem Kocher-Absorber 1, dem Kondensator 2, dem Flüssigkeitssammler 3, dem Regelventil 4, dem Verdampfer 5 und den diese Bestandteile verbindenden Rohrleitungen 6 und 7. Das Kompressionssystem besteht aus dem Kompressor 8, dem Kondensator 2, dem Flüssigkeitssammler 3, dem Regelventil4, dem Verdampfer 5, den Rohrleitungen 7 zwischen Kondensator und Verdampfer und den Leitungen 9 zwischen Kompressor und Verdampfer einerseits und Kompressor und Kondensator anderseits. Die Umlaufrichtung des Kältemittels in beiden Systemen ist durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet.
Der Kühlvorgang einer derartigen Anlage ist aus dem Schaubild Fig. 2 beispielsweise zu ersehen, in dem die Temperaturen als Ordinaten, die Zeiten als Abszissen aufgetragen sind und die Linie a den Temperaturverlauf der Kühlraumluft, die Linie b jenen des Kühlgutes während eines Zeitraumes von 24 Stunden bezeichnet. Der Arbeitsvorgang ist hiebei folgender :
Bei der Inbetriebnahme der Anlage wird zunächst der Kompressor in Betrieb gesetzt, der eine rasche Kühlung auf die angestrebte Dauertemperatur ermöglicht - Abschnitt A, B. Gleichzeitig wird der Absorber beheizt, so dass das Kältemittel in ihm verdampft. Dabei wird derjenige Teil der Leitung 6, der zwischen Verdampfer 5 und Kocher 1 liegt, durch ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Absperrorgan abgeschlossen.
Der Kondensator erhält bei diesem Betriebszustand unter Druck stehenden Dampf des Kältemittels einerseits vom Kompressor 8 durch die Leitung 9, anderseits vom Kocher 1 durch den nicht abgesperrten Teil der Leitung 6. Dabei passt sich der Verdichtungsdruek des als Pumpe wirkenden
Kompressors selbsttätig dem Verdampfungsdruck des Kochers an, so dass die beiden Dampfströme bei ihrer Vereinigung gleiche Spannung aufweisen. Steigt aus irgendwelchen Ursachen der Verdichtungdruck des Kompressors über den Verdampfungsdruck des Kochers, so hat dies lediglich zur Folge, dass der Druck auf den Flüssigkeitsspiegel im Kocher und damit die Verdampfungstemperatur im Kocher entsprechend erhöht werden.
Die von den beiden Stellen dem entsprechend gross bemessenen Kondensator 2 zufliessenden Dampfströme werden in diesem niedergeschlagen ; das flüssige Kondensat fliesst durch die Leitung 7 in den Flüssigkeitsspeicher 3 und wird hier gesammelt, soweit es nicht durch das Regelventil4 dem Ver- dampfer 5 zugeleitet wird und in diesem verdampft. Das Regelventil wird so eingestellt, dass die abfliessende Kondensatmenge bei entsprechender Verdampferleistung dem Ansaugvolumen des Kompressors entspricht. Die in dem Sammler 3 allmählich aufgespeicherte Kältemittelmenge entspricht also der während dieser Periode im Kocher 1 ausgeschiedenen Menge.
Ist einerseits der Kochvorgang beendet und anderseits die gewünschte Temperatur durch den
Kompressor erreicht (Punkt B), so wird der Kompressor ausgeschaltet, die Leitung 9 durch die in der Zeichnung angedeuteten Ventile geschlossen und die Leitung 6 zwischen Verdampfer und Kocher geöffnet.
Die Kühlung erfolgt jetzt ausschliesslich durch Verdampfung des im Kreislauf der Absorptions anlage befindlichen Kältemittels, das während des vorhergegangenen Arbeitsabschnittes im wesentlichen im
Sammler 3 aufgespeichert wurde, und nunmehr durch das Regelventil 4 dem Verdampfer 5 und aus diesem im dampfförmigen Zustande durch die Leitung 6 dem Absorber 1 zuströmt, wo es von der Absorptionsflüssigkeit aufgenommen wird. Dieser Vorgang erfolgt während des Abschnittes BIO in Fig. 2 (Dauerkühlung). Bei C ist die Absorption beendet. Der Kochvorgang setzt bei D wieder ein.
Man kann nun den Kompressor entweder sofort einschalten oder, wie es in der Abbildung angedeutet ist, eine angemessene Pause zwischenschalten, während welcher die Temperatur der Kühlraumluft all- mählich ansteigt (Abschnitt C'-jD). Die Einschaltung des Kompressors erfolgt jedoch spätestens in dem Punkte, in dem sich die Temperaturlinien der Luft und des Kühlgutes schneiden (Punkt D), damit ein Ansteigen der Lufttemperatur über die des Kühlgutes mit Sicherheit vermieden wird. In diesem
Punkt beginnt der Kreislauf von neuem. Es genügt jedoch für den Dauerbetrieb eine entsprechend kürzere Betriebszeit des Kompressors, da die Ausgangstemperatur hiebei schon erheblich tiefer liegt als bei der erstmaligen Inbetriebnahme oder bei vorübergehender besonders starker Inanspruchnahme des Kühlraumes.
Zweckmässig werden die beiden Maschinensysteme so bemessen, dass der gesamte
Kreislauf einen Zeitraum von 24 Stunden umfasst.
Man kann beide Systeme auf den gleichen Verdampfer arbeiten lassen oder in jedes der beiden
Systeme einen besonderen Verdampfer einschalten.
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Refrigeration plant.
With the customary type of cold generation according to the compression system, there is usually a very unfavorable relationship between operating time and operational downtime, especially in small and medium-sized systems. The performance of the refrigeration machine is measured here, taking into account the least possible operation and the quickest possible adaptation to severe temperature fluctuations, so that the entire cooling requirement of the system can be covered for 24 hours in a relatively short operating time. The excess amount of cold that arises during the operating time is stored in special cold stores, e.g. B. Brine storage pipes, stored and released back to the cold room air during shutdown.
The direct transfer of the cold from the boiling liquid to the cooling chamber air through a metal wall, which is desired for achieving deep surface temperatures and largely keeping the air dry, is not possible with this type of cold generation. One must therefore accept higher surface temperatures which, as a result of the lower temperature differences, result in an enlargement of the cooling surfaces and a higher moisture content in the air to be cooled.
During the standstill, which usually comprises the far greater part of a working period, the temperature of the cooling air and that of the goods to be cooled are gradually equalized, so that the former gradually rises from a lower temperature than the goods to be cooled to a higher temperature than the latter; the goods to be cooled thus act as cold storage towards the end of the standstill, whereby the excess moisture content of the cooling air is reflected on them. This significantly affects both the shelf life and the appearance of the refrigerated goods.
One means of making the relationship between operating time and standstill more favorable is to use intermittently operating absorption refrigerators, in which a relatively short cooking period is followed by a considerably longer cooling period. Since such systems can work completely automatically, the question of operation does not play a role in determining the operating time. Even with these systems, however, there still remains the disadvantage of a certain, albeit relatively short, interruption of the cooling period during which the temperature in the cooling room rises.
Another disadvantage of these systems compared to compression refrigeration machines is that they do not allow for rapid adaptation to greater temperature fluctuations, so that an undesirable increase in temperature does not occur in times of greater warming of the refrigerator, be it through bringing in fresh, unrefrigerated goods or through frequent entry is to be avoided. The start-up time of such a system is also longer than that of a correspondingly large compression system.
According to the invention, the disadvantages of both arrangements are avoided in that the cold is generated jointly by one compression and one absorption refrigeration machine, which work staggered in time, so that the compression system is mainly in operation during the boiling period of the absorption system. The daily operating time of the compression plant is expediently shifted to the time of the greatest stress on the cold room. The compression information can
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A simple and inexpensive design of the system can be achieved in that the parts required in the same way for both systems - that is, condenser, liquid receiver, control valve and evaporator - are used together for both machines. This is possible if the same refrigerant, e.g. B. ammonia, is used and the size of the two systems are appropriately matched to one another. The condenser, which in this case is used by both systems at the same time during the boiling period of the absorption system, is to be selected correspondingly larger than for just one system. Switching from one company to the other can be done automatically from one of the two systems by any of the known means.
An embodiment of a system according to the invention is shown schematically in FIG.
The plant consists of two machine systems; the two common components exist only once. The absorption system consists of the digester absorber 1, the condenser 2, the liquid receiver 3, the control valve 4, the evaporator 5 and the pipes 6 and 7 connecting these components. The compression system consists of the compressor 8, the condenser 2, the liquid receiver 3 , the control valve 4, the evaporator 5, the pipes 7 between the condenser and the evaporator and the lines 9 between the compressor and evaporator on the one hand and the compressor and condenser on the other. The direction of circulation of the refrigerant in both systems is indicated by the arrows shown.
The cooling process of such a system can be seen from the diagram in Fig. 2, for example, in which the temperatures are plotted as ordinates, the times as abscissas and line a the temperature profile of the cold room air, line b that of the goods to be cooled during a period of 24 hours designated. The process is as follows:
When the system is put into operation, the compressor is first put into operation, which enables rapid cooling to the desired permanent temperature - sections A, B. At the same time, the absorber is heated so that the refrigerant inside it evaporates. That part of the line 6 which lies between the evaporator 5 and the cooker 1 is closed off by a shut-off device (not shown in the drawing).
In this operating state, the condenser receives pressurized refrigerant vapor on the one hand from the compressor 8 through the line 9, and on the other hand from the cooker 1 through the non-blocked part of the line 6. The compression pressure of the pump acting as a pump adjusts
Compressor automatically adjusts to the evaporation pressure of the cooker, so that the two steam flows have the same voltage when they combine. If, for whatever reason, the compression pressure of the compressor rises above the evaporation pressure of the digester, the only consequence of this is that the pressure on the liquid level in the digester and thus the evaporation temperature in the digester are increased accordingly.
The steam flows flowing into the correspondingly large condenser 2 from the two points are deposited in this; the liquid condensate flows through the line 7 into the liquid reservoir 3 and is collected here, unless it is fed through the control valve 4 to the evaporator 5 and evaporates therein. The control valve is set so that the amount of condensate flowing out corresponds to the suction volume of the compressor with the corresponding evaporator output. The amount of refrigerant gradually accumulated in the collector 3 thus corresponds to the amount separated in the cooker 1 during this period.
On the one hand, the cooking process has ended and, on the other hand, the desired temperature has been reached by the
When the compressor reaches (point B), the compressor is switched off, the line 9 is closed by the valves indicated in the drawing and the line 6 between the evaporator and the cooker is opened.
The cooling is now carried out exclusively by evaporation of the refrigerant in the circuit of the absorption system, which during the previous work section essentially
Collector 3 was stored, and now flows through the control valve 4 to the evaporator 5 and from this in the vaporous state through the line 6 to the absorber 1, where it is absorbed by the absorption liquid. This process takes place during the BIO section in FIG. 2 (continuous cooling). At C the absorption has ended. The cooking process starts again at D.
The compressor can now either be switched on immediately or, as indicated in the figure, an appropriate break can be inserted during which the temperature of the cold room air gradually rises (section C'-jD). However, the compressor is switched on at the latest at the point where the temperature lines of the air and the refrigerated goods intersect (point D), so that the air temperature above that of the refrigerated goods is definitely avoided. In this
At that point the cycle begins again. However, a correspondingly shorter operating time of the compressor is sufficient for continuous operation, since the starting temperature is already considerably lower than when it was first put into operation or when the cold room is temporarily used particularly heavily.
The two machine systems are expediently dimensioned so that the entire
Cycle covers a period of 24 hours.
You can have both systems work on the same evaporator or in either of the two
Systems turn on a special vaporizer.