EP1030135A1 - Verfahren und Einrichtung zur geregelten Kühlung durch Verdampfen flüssigen Stickstoffs - Google Patents

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EP1030135A1
EP1030135A1 EP99125892A EP99125892A EP1030135A1 EP 1030135 A1 EP1030135 A1 EP 1030135A1 EP 99125892 A EP99125892 A EP 99125892A EP 99125892 A EP99125892 A EP 99125892A EP 1030135 A1 EP1030135 A1 EP 1030135A1
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EP
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intermediate medium
temperature
heat transfer
evaporator
medium
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Lauda Dr R Wobser GmbH and Co KG
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air

Definitions

  • the invention relates to a method for controlled cooling by evaporating liquid nitrogen according to the generic term of claim 1.
  • Another aspect of the invention relates to a corresponding one Device for controllable cooling with liquid nitrogen according to claim 12 and a device according to the preamble of claim 13.
  • the temperature of the heat transfer fluid through a temperature controller regulated, which the actual temperature with a Temperature sensors detected in their flow path and its output Control valves for the supply of liquid nitrogen to the Evaporator controls that in heat transfer connection stand the heat transfer circuit.
  • An intermediate medium is used here, whose boiling temperature is higher than the temperature for the melting or pour point of the heat transfer medium and its Melting or pour point at a lower temperature is the boiling point of liquid nitrogen.
  • the liquid nitrogen evaporated under increased pressure. This is a complex one Vaporising nitrogen pressure regulation required.
  • the two Heat exchanger not easily constructive in other ways, optimized in terms of materials and thermodynamics become.
  • the pressure of the nitrogen in the second heat exchanger is via a complex pressure measuring and control device set to a value of 3 to 16 bar overpressure.
  • a method is primarily part of the prior art to generate the gaseous phase from one in its liquid Phase stored gas supply in a desired amount of electricity and a device for performing such Process (EP 0 427 112 A1).
  • a liquid gas flow corresponding to the desired gas flow evaporator in heat exchange with the ambient air fed.
  • a portion of the liquefied gas stream supplied to the evaporator with a buffer medium or intermediate medium brought a share of a heat transfer medium in heat exchange.
  • the temperature of the intermediate medium is controlled the proportion of the liquefied gas stream fed to the intermediate medium and the heat transfer medium at the transition temperature held.
  • the intermediate medium used has a phase transition whose transition temperature is at least preferably above the vaporization temperature of the liquid gas lies.
  • the cascade control formed with it also enables regulation of the temperature difference between the intermediate medium and the heat transfer medium or direct Consumer. Especially with enamelled reactors in the chemical industry, it is advantageous the temperature difference keep controlled to avoid thermal shock.
  • a temperature setpoint a temperature can be set which is the solidification temperature or the freezing point of the liquid heat transfer medium exceeds. This causes the liquid to solidify Reliably avoided heat transfer medium. So any Heat transfer fluids continuously or discontinuously in Heat exchange with the intermediate medium through the corresponding one Coolers are conveyed and very precise to close to freezing point be cooled. Thereby the pressure control the boiling temperature of the intermediate medium above the solidification temperature of the liquid heat transfer medium.
  • the pressure control is easier, more reliable Way into the supply of liquid nitrogen to the Evaporator liquid nitrogen one, with the condenser of the intermediate medium is in a thermally conductive connection to the to achieve the required heat output in the evaporator.
  • Exhaust air purification can be a very often undesirable aerosol formation through gradual cooling the exhaust air with a defined temperature difference according to the invention Procedures to be avoided. This method becomes advantageous, for example, in the condensation of organic solvents from inertized, i.e. Nitrogen content having exhaust gases provided.
  • the condenser is caused by the large driving temperature difference between the evaporating nitrogen and the intermediate medium in the in most cases turn out to be essentially more compact than that Evaporator of the intermediate medium that is in contact with the heat transfer medium Heat exchange or cold exchange is available.
  • the device according to claim 14 With the formation of the device according to claim 14 is a simple design with a small footprint. Here conventional components can be used.
  • the pressure regulator belonging to the device according to claim 13, which is suitable for the pressure in the evaporator of the intermediate medium to set the desired boiling temperature, is particularly advantageous according to claim 15 in a cascade control arrangement coupled with a temperature controller whose actual value input is a temperature sensor. On The output of the temperature controller is with a reference variable input of the pressure regulator in connection.
  • the intermediate medium is a liquid Heat carrier is in heat exchange
  • Temperature sensor of the cascade control arrangement in a line of the liquid heat transfer medium the temperature setpoint of the temperature controller a value above the solidification temperature of the liquid heat transfer medium is set. Through this device, the liquid heat transfer medium or liquid product that takes its place up to close freezing, even water.
  • the pressure regulator can control the pressure in the evaporator of the intermediate medium according to claim 17 in a simple manner influence other conventional components in that with an outlet of the pressure regulator regulates the nitrogen inflow Control valve is connected, which in a Liquid nitrogen supply line arranged in the evaporator with which the condenser of the intermediate medium is thermally conductive connected is.
  • a pressure value input of the pressure regulator is connected to the circuit by pressure signal of the intermediate medium, in particular the evaporator of the intermediate medium.
  • No additional drive means in the intermediate medium circuit with high operational reliability is according to claim 18 achieved in that the evaporator of the intermediate medium and the condenser of the intermediate medium in a closed Are arranged in a circuit between one Output of the evaporator of the intermediate medium and an input an expansion tank of the capacitor is switched on.
  • the cycle is as in connection with the procedure specified, executed as a natural cycle, which on the liquid intermediate medium uses gravity. It can be so a high level of operational reliability is achieved even in continuous operation become.
  • FIG. 1 An overall diagram of such a device is shown in FIG. 1
  • Fig. 2 is a detail of the device, namely a Distributor in the evaporator of the liquid nitrogen schematically shown.
  • the heat transfer medium is cooled by means of the intermediate medium, which with regard to one for the tempering task suitable boiling characteristic is selected so that Heat transfer fluid at the desired temperature and the determined by the pressure in the evaporator of the intermediate medium Boiling point is cooled.
  • the intermediate medium evaporates.
  • the steam rising in the circuit arrives into the condenser 7, in which it passes through in the evaporator 8 evaporating liquid nitrogen is cooled and condensed.
  • the liquid intermediate medium runs into by gravity the evaporator 6 of the intermediate medium back, so a natural circulation completing.
  • the evaporation temperature in the evaporator 6 of the intermediate medium and thus the temperature in the cooler 5 of the heat transfer fluid according to the boiling curve of the intermediate medium be managed.
  • Temperatures from approx. -180 ° C to + 20 ° C can be regulated.
  • Fig. 2 is the inside of the evaporator 8 of the represented liquid nitrogen, which over the the flow determining control valve 10 is passed into the evaporator.
  • the essentially liquid nitrogen initially flows through a diffuser element 17 for two-phase flow to which immediately connects a venturi chamber 18 downstream.
  • the Venturi chamber exit goes into a spider-shaped manifold 19 over, the ends of which are designed as nozzles 20 to 24 are.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur geregelten Kühlung durch Verdampfen flüssigen Stickstoffs wird ein Wärmeträger über ein Zwischenmedium gekühlt, welches mit dem verdampfenden flüssigen Stickstoff in einem Kondensator (7) gekühlt und von diesem in flüssiger Phase in einen Verdampfer (6) geleitet wird. In dem Verdampfer wird das flüssige Zwischenmedium unter geregeltem Druck und unter Wärmeaufnahme von dem Wärmeträger verdampft, zum Kondensator zurückgeführt und kondensiert. Damit in dem Kreislauf des Zwischenmediums niedriger Dampfdruck auftritt, wird ein Zwischenmedium verwendet, dessen Erstarrungspunkt bei einer höheren Temperatur liegt als die Verdampfungstemperatur des flüssigen Stickstoffs. Der flüssige Stickstoff wird bei Atmosphärendruck in Wärmeaustausch mit dem Zwischenmedium verdampft. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur geregelten Kühlung durch Verdampfen flüssigen Stickstoffs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine entsprechende Einrichtung zur regelbaren Kühlung mit flüssigem Stickstoff nach Anspruch 12 sowie eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Im industriellen Bereich besteht der Wunsch nach Temperierung in einem Temperaturbereich von ca. -140°C bis -70°C bei zu übertragenden Kühlleistungen im Bereich von ca. 1 bis 100 kW. Bei solchen Temperierungen bewegt man sich häufig an technisch/physikalischen Grenzwerten, wie beispielsweise dem Gefrierpunkt des zu temperierenden Produktes oder auch Werkstoffzulassungen von Apparaturen und Einrichtungen, die zum Temperieren verwendet werden. Deswegen sollen die Temperiertemperaturen möglichst genau erreicht werden, wobei darüber hinaus für viele industrielle Anwendungen die Temperiertemperatur einstellbar sein soll.
Da mechanische Kälteanlagen, die unter Verwendung verschiedener Kreisprozesse arbeiten, kompliziert sind und einen verhältnismäßig niedrigen energetischen Wirkungsgrad bei den oben genannten Temperaturen und Leistungen aufweisen, wird üblicherweise mit flüssigem Stickstoff (LN2) gekühlt. Hierzu wird der flüssige Stickstoff in Tanks bevorratet, zum Kühlen entnommen und verdampft, wobei die Verdampfungsenthalpie des flüssigen Stickstoffs genutzt wird. Der entstehende gasförmige Stickstoff wird in der Regel in die Umwelt entlassen. Zusätzliche Maßnahmen müssen deswegen getroffen werden, weil sich die Verdampfungstemperatur des flüssigen Stickstoffs durch Druckänderung im technisch ohne weiteres durchführbaren Bereich nur wenig beeinflussen läßt, so daß sie in dem Bereich von -196°C bis -185°C und damit weit unterhalb vieler geforderter Anwendungstemperaturen liegt.
Im einzelnen ist es bekannt, eine Wärmeträgerflüssigkeit, mit der ein Verbraucher gekühlt wird, in einen Kreislauf zu führen und direkt durch Wärmeaustausch mit Verdampfern, die über Regelventile mit flüssigem Stickstoff gespeist werden, zu kühlen. Die dazu verwendeten flüssigen Wärmeträger müssen einen niedrigen Erstarrungspunkt aufweisen, wodurch die Auswahl der Wärmeträger eingeschränkt ist. Da solche Wärmeträgerflüssigkeiten außerdem oft einen niedrigen Flammpunkt haben, ist die Sicherheit gefährdet. Wenn entsprechende Systeme auch zum Heizen des Wärmeträgers mit einer zusätzlichen Heizeinrichtung vorgesehen sein sollen, ist die Einsatztemperatur typischer Wärmeträgerflüssigkeiten mit niedrigem Erstarrungspunkt wegen entstehender hoher Dampfdrücke begrenzt. Beim Kühlen muß mit einer schlechten Wärmeübertragung zu der Wärmeträgerflüssigkeit gerechnet werden, da diese nahe dem Erstarrungspunkt eine hohe Viskosität aufweist. Es sind daher große Wärmeübertragungsflächen der Wärmeträgerflüssigkeit erforderlich.
Bei dem voranstehend beschriebenen bekannten Verfahren wird die Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit durch einen Temperaturregler geregelt, der die Istwerttemperatur mit einem Temperaturfühler in deren Strömungsweg erfaßt und dessen Ausgang Regelventile für die Zufuhr flüssigen Stickstoffs zu den Verdampfern steuert, die in wärmeübertragender Verbindung mit dem Wärmeträgerkreislauf stehen.
Bei einem ähnlichen zum Stand der Technik gehörenden Verfahren erfolgt die Verdampfung in Kanälen eines Metallblocks, in die flüssiger Stickstoff eingespritzt wird. Weitere Kanäle dieses Metallblocks werden von der Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt. Ein Regelventil, welches das Einspritzen des flüssigen Stickstoffs in die Kanäle steuert, wird von einem Temperaturregelsystem beaufschlagt, in welches die Temperatur des Metallblocks neben der Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit über je einen Temperaturfühler eingegeben werden. - Damit wird zwar die Grenzschichttemperatur des Wärmeträgers gut geregelt, es sind aber auch hier wegen der schlechten Wärmeübertragung große Volumenströme der Wärmeträgerflüssigkeit nötig. Außerdem stören das hohe Gewicht und die großen Abmessungen des Metallblocks, der schwierig zu fertigen ist.
Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Gattung wird zur besseren Beherrschung der Grenzschichttemperatur zu der Wärmeträgerflüssigkeit und zur Herabsetzung der Einfriergefahr ein Zwischenmedium in Form gasförmigen Stickstoffs verwendet, welches eine Anordnung von Kühlern der Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt. Der gasförmige Stickstoff wird in Verdampfern flüssigen Stickstoffs erzeugt und nach Verlassen des ersten Kühlers der Wärmeträgerflüssigkeit vor Eintritt in den jeweils nächsten Kühler der Wärmeträgerflüssigkeit in je einem der Kühler gekühlt, die mit je einem der Verdampfer thermisch gekoppelt sind. Nach derartigem Durchlauf durch die Kühler der Wärmeträgerflüssigkeit und der Kühler des gasförmigen Stickstoffs wird dieses aus dem letzten Kühler der Wärmeträgerflüssigkeit der Kaskade über ein Regelventil entlassen. Das Regelventil wird von einem Temperaturregler beeinflußt, der mit einem Temperaturfühler die Istwerttemperatur der Wärmeträgerflüssigkeit erfaßt. - Bei diesem Verfahren herrscht ebenfalls ein schlechter Wärmeübergang zu der Wärmeträgerflüssigkeit, und zwar auf der Seite des gasförmigen Stickstoffs, weshalb große Wärmeübertragungsflächen erforderlich sind. Die komplexe Wärmetauscheranordnung der kaskadenartig angeordneten Kühler für die Wärmeträgerflüssigkeit gegen den gasförmigen Stickstoff sowie der mit den Verdampfern gekoppelten Kühler des gasförmigen Stickstoffs erfordert einen hohen Montageaufwand und größere Abmessungen. Auf der Seite der Wärmeträgerflüssigkeit ist mit hohen Druckverlusten zu rechnen.
Bei einem bekannten Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird ein erhitzter Wärmeträger in einem ersten Wärmetauscher abgekühlt, der mit einem Zwischenmedium betrieben wird, insbesondere Methan (EP 0 922 916 A2). Das im wesentlichen flüssige Zwischenmedium wird in dem ersten Wärmetauscher, zumindest zum großen Teil, unter geregeltem Druck verdampft, wodurch die Wärme des Wärmeträgers zumindest teilweise auf das Zwischenmedium übertragen wird. Das Zwischenmedium wird anschließend einem zweiten Wärmetauscher zugeführt, der mit flüssigem Stickstoff betrieben wird, wobei das im wesentlichen dampfförmige Zwischenmedium wieder verflüssigt wird und der Stickstoff zumindest zum großen Teil verdampft. Dadurch wird die Wärme des Zwischenmediums, zumindest teilweise, auf den Stickstoff übertragen. Hierbei wird ein Zwischenmedium eingesetzt, dessen Siedetemperatur höher ist als die Temperatur für den Schmelz- oder Stockpunkt des Wärmeträgers und dessen Schmelz- oder Stockpunkt bei einer niedrigeren Temperatur liegt als die Siedetemperatur des flüssigen Stickstoffs. Um deswegen die Siedetemperatur zu erhöhen und ein Erstarren des Zwischenmediums zu vermeiden, wird der flüssige Stickstoff unter erhöhtem Druck verdampft. Hierzu ist eine aufwendige Druckregulierung des verdampfenden Stickstoffs erforderlich.
Bei einer entsprechenden bekannten Einrichtung zur regelbaren Kühlung mit flüssigem Stickstoff sind der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses eines Apparates angeordnet. - Bei dem bekannten Verfahren kann ferner als nachteilig empfunden werden, daß die Auswahl des Zwischenmediums durch das Erfordernis beschränkt ist, daß die Siedetemperatur des flüssigen Stickstoffs höher als die Temperatur für den Schmelz- oder Stockpunkt des Zwischenmediums sein soll. Deswegen kann keine optimale Auswahl hinsichtlich anderer Erfordernisse, beispielsweise im Hinblick auf Umweltverträglichkeit im Falle einer Leckage, einer Entzündungsgefahr oder einer Alterung des Zwischenmediums getroffen werden. - Bei der obigen bekannten Einrichtung zum Kühlen eines Wärmeträgers, bei der mindestens ein erster und mindestens ein zweiter Wärmetauscher innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses eines Apparates angeordnet sind, können die beiden Wärmetauscher nicht ohne weiteres in anderer Hinsicht konstruktiv, werkstofftechnisch und thermodynamisch optimiert werden. - Der Druck des Stickstoffs in dem zweiten Wärmetauscher wird über eine aufwendige Druckmeß- und Regeleinrichtung eingestellt auf einen Wert von 3 bis 16 bar Überdruck.
Zum Stand der Technik gehören weiterhin ein Verfahren primär zur Erzeugung der gasförmigen Phase aus einem in seiner flüssigen Phase gelagerten Gasvorrat in einer gewünschten Strommenge sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens (EP 0 427 112 A1). Nach diesem Verfahren wird ein dem gewünschten Gasstrom entsprechender Flüssiggasstrom einem mit der Umgebungsluft in Wärmeaustausch stehenden Verdampfer zugeführt. Ein Anteil des dem Verdampfer zugeführten Flüssiggasstroms wird über ein Puffermedium oder Zwischenmedium mit einem Anteil eines Wärmeträgermediums in Wärmeaustausch gebracht. Die Temperatur des Zwischenmediums wird durch Regelung der dem Zwischenmedium zugeführten Anteile des Flüssiggasstroms und des Wärmeträgermediums auf der Umwandlungstemperatur gehalten. Das verwendete Zwischenmedium weist einen Phasenübergang auf, dessen Übergangstemperatur mindestens bei, vorzugsweise oberhalb der Verdampfungstemperatur des Flüssiggases liegt. Mit einer Regeleinrichtung wird der Temperaturverlauf des Zwischenmediums im Bereich seiner Umwandlungstemperatur in Abhängigkeit von dem an einem Phasenübergang herrschenden charakteristischen Druck oder Temperaturverlauf des Zwischenmediums erfaßt. Mit der Regelungseinrichtung werden Regelventile derart gesteuert, daß unabhängig von dem aus dem Verdampfer entnommenen Gasstrom die Temperatur des Zwischenmediums einerseits nicht unter eine Umwandlungstemperatur absinkt und andererseits das Wärmeträgermedium seine gewünschte Abkühlungstemperatur nicht überschreitet, die durch die Temperatur des Zwischenmediums bestimmt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch zu verbessern, daß in dem Kreislauf des Zwischenmediums ein verhältnismäßig niedriger Dampfdruck bei einer gegebenen Temperatur auftritt und daß keine hohen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen sind. Trotzdem kann auf der Wärmeträgerseite ein guter Wärmeübergang erzielt werden. Das Verfahren soll sich durch einen ökonomischen Einsatz an flüssigem Stickstoff auszeichnen und keine Regelung des Drucks des verdampfenden Stickstoffs erfordern.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Bei diesem Verfahren wird von einem Zwischenmedium mit einer anderen Siedekurve als gasförmigen Stickstoffs, d.h. Abhängigkeit des Siedepunkts von dem Druck, Gebrauch gemacht, wobei wesentlich ist, daß der Erstarrungspunkt oder Schmelzpunkt des Zwischenmediums bei einer höheren Temperatur als die Verdampfungstemperatur des flüssigen Stickstoffs liegt. Es kann ein chemisch stabiles Zwischenmedium, nämlich ein Kältemittel, eingesetzt werden, welches keiner Alterung unterliegt, wodurch eine mit einem solchen Zwischenmedium gefahrene Einrichtung insoweit keine Wartungsansprüche stellt. Der Stickstoff wird bei Atmosphärendruck verdampft, wofür der technische Aufwand gering ist.
Durch den Einsatz ausgewählter Zwischenmedien und einer Druckregelung, insbesondere als nachfolgend beschriebene Kaskadenregelung, kann eine Temperatur in dem Bereich von ca. -180°C bis +20°C zur Kühlung des Wärmeträgers bzw. direkten Kühlung eines direkten Verbrauchers, der also nicht mittelbar über den Wärmeträger gekühlt wird, eingestellt und exakt gehalten werden. Das Verfahren läßt sich infolge des guten Wärmeübergangs zwischen dem Wärmeträger und dem siedenden Zwischenträger mit geringen Druckverlusten ökonomisch betreiben.
Als Zwischenmedium kann beispielsweise ein Kältemittel der Bezeichnung R 134a, R 404a, R 23, R 14 der ASHRAE-Klassifizierung ausgewählt werden; Versuche wurden insbesondere mit R 23 und R 14 durchgeführt.
Das durch gezieltes Verdampfen flüssigen Stickstoffs gekühlte Zwischenmedium in flüssiger Phase zur Kühlung des Wärmeträgers bzw. des direkten Wärmeverbrauchers geht durch Wärmeaufnahme von dem Wärmeträger bzw. dem Wärmeverbraucher durch Sieden in die gasförmige Phase über. Durch die Regelung des Drucks in dem Verdampfer des Zwischenmediums wird ein Siedepunkt des Zwischenmediums eingestellt, der der gewünschten Temperatur des Wärmeträgers entspricht, wobei dessen Temperatur weitgehend unabhängig von Last- und Volumenstromschwankungen exakt eingehalten werden kann. Beispielsweise könnte Wasser bis nahe an den Gefrierpunkt gekühlt werden. Es können also weitgehend frei auswählbare flüssige, aber auch gasförmige Wärmeträger stetig oder auch stoßweise durch den Kühler des Wärmeträgers in wärmeleitendem Kontakt zu dem Verdampfer des Zwischenmediums geleitet werden. Dabei stellt sich ein guter Wärmeübergang zu dem siedenden Zwischenmedium ein.
Es kann ein Zwischenmedium eingesetzt werden, welches chemisch stabil ist, wodurch eine mit einem solchen Zwischenmedium gefahrene Einrichtung wenigstens insoweit wartungsfrei ist.
Es hat sich auch ein direkter Wärmeaustausch mit dem Zwischenmedium als praktikabel erwiesen, an dem gemäß Anspruch 3 statt eines im Kreislauf geführten Wärmeträgers ein deswegen sogenannter direkter Verbraucher beteiligt ist.
Zu dem erfindungsgemäßen Verfahren gehört gemäß Anspruch 4, daß eine Führungsgröße bzw. ein Sollwert der Druckregelung in dem Verdampfer des Zwischenmediums auf einen Druck eingestellt ist, bei dem ein Siedepunkt des Zwischenmediums im wesentlichen gleich der gewünschten Temperatur des Wärmeträgers bzw. des direkten Verbrauchers erreicht wird.
Auf der Zwischenmediumseite kann das Verfahren ohne zusätzliche Antriebe durchgeführt werden, indem gemäß Anspruch 5 das gekühlte und kondensierte Zwischenmedium durch Schwerkraft in den Verdampfer geleitet wird, in dem er in thermischen Kontakt mit dem Wärmeträger bzw. direkten Verbraucher verdampft und von dem er in dampfförmiger Phase zu dem Kondensator aufsteigt, wobei er durch den verdampfenden flüssigen Stickstoff gekühlt wird.
Eine stetige Temperaturregelung, die auf einem in einem stetigen Bereich eingestellten Sollwert des Wärmeträgers bzw. direkten Verbrauchers beruht, kann gemäß Anspruch 6 durch eine der Druckregelung vorgeschaltete Temperaturregelung erreicht werden, wobei der Sollwert für die Druckregelung durch die Temperaturregelung geführt wird. Die damit gebildete Kaskadenregelung ermöglicht auch eine Regelung der Temperaturdifferenz zwischen dem Zwischenmedium und dem Wärmeträger bzw. direkten Verbraucher. Insbesondere bei emaillierten Reaktoren in der chemischen Industrie ist es vorteilhaft, die Temperaturdifferenz kontrolliert zu halten, um Thermoschocks zu vermeiden.
In dem Falle, in dem als Wärmeträger eine Wärmeträgerflüssigkeit eingesetzt wird, kann gemäß Anspruch 7 als Temperatursollwert eine Temperatur eingestellt werden, welche die Erstarrungstemperatur oder den Gefrierpunkt des flüssigen Wärmeträgers überschreitet. Damit wird ein Erstarren des flüssigen Wärmeträgers zuverlässig vermieden. Es können so beliebige Wärmeträgerflüssigkeiten stetig oder auch diskontinuierlich in Wärmeaustausch mit dem Zwischenmedium durch den entsprechenden Kühler gefördert werden und sehr präzise bis nahe an den Gefrierpunkt gekühlt werden. Dabei wird durch die Druckregelung die Siedetemperatur des Zwischenmediums über die Erstarrungstemperatur des flüssigen Wärmeträgers eingestellt.
Gemäß Anspruch 8 greift die Druckregelung in einfacher, zuverlässiger Weise in die Zufuhr flüssigen Stickstoffs zu dem Verdampfer flüssigen Stickstoffs ein, der mit dem Kondensator des Zwischenmediums in wärmeleitender Verbindung steht, um die erforderliche Wärmeleistung in dem Verdampfer zu erzielen.
Gemäß Anspruch 9 wird das Zwischenmedium in einem fluiddichten Kreislauf mit einem Ausgleichsbehälter geführt. Letzterer gewährleistet im Blick darauf, daß das Zwischenmedium bei normaler Umgebungstemperatur rasch vollständig verdampft, eine hohe Sicherheit. Der Ausgleichsdruck kann so relativ niedrig gehalten werden.
Das Verfahren zur geregelten Kühlung ist vielseitig gewerblich anwendbar:
Es läßt sich durch die Verwendung verschiedener Zwischenmedien und mittels der Kaskadenregelung zum Kühlen bei beliebig in dem Bereich von ca. -180°C bis +20°C vorgegebener Temperatur oder - mit Zusatzheizung - Heizen von verfahrenstechnischen Apparaten im Temperaturbereich -140°C bis +250°C in Pharmazie und chemischer Industrie einsetzen.
Das Verfahren eröffnet neue Möglichkeiten im Bereich der Tieftemperaturkristallisation von Flüssigkristallen gemäß Anspruch 10.
Eine weitere Anwendung ist die Abluftreinigung, insbesondere in Industriebetrieben. Bei der Abluftreinigung kann eine sehr oft unerwünschte Aerosolbildung durch stufenweise Abkühlung der Abluft mit definierter Temperaturdifferenz gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden. Dieses Verfahren wird beispielsweise vorteilhaft bei der Auskondensation von organischen Lösungsmitteln aus inertisierten, d.h. Stickstoffanteile aufweisenden Abgasen vorgesehen.
Weiterhin läßt sich das Verfahren zur Lösungsmittelrückgewinnung in der allgemeinen verfahrenstechnischen Anwendung vorsehen. Zusätzliche Anwendungen sind die Werkstoffprüftechnik bei vorgebenen Temperaturen des Werkstoffs sowie Umweltsimulationsanlagen. Auch bei Recyclingverfahren, bei denen zum Beispiel Komponenten von Altreifen, Farben, Kühlschränken auf bestimmte Temperaturen gekühlt bzw. erwärmt werden sollen, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren anwenden.
Es kann generell ein direkter Kälteaustausch von dem verdampfenden Zwischenmedium zu einem beliebigen Produkt/Objekt realisiert werden, bei dem eine bestimmte Temperaturdifferenz eingehalten werden soll.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung besteht in Einrichtungen zur Ausübung der Verfahren wie sie mit den Ansprüchen 1 bis 11 definiert sind.
Gemäß Anspruch 12 umfaßt eine solche Einrichtung einen Verdampfer im wesentlichen flüssigen Stickstoffs, in dem Atmosphärendruck herrscht, der mit einem Kondensator des Zwischenmediums wärmeleitend verbunden ist, wobei der Verdampfer des im wesentlichen flüssigen Stickstoffs eingangsseitig ein Diffusorelement für Zweiphasenströmung und eine sich daran unmittelbar anschließende Venturikammer aufweist und wobei an einem Ausgang der Venturikammer ein Verteilerrohr mit mehreren Auslässen angeschlossen ist, die als Düsen ausgebildet sind. Mit einem solchen Verdampfer wird durch die Strömungsführung des Stickstoffs hierin und dessen genaue Verteilung mit dem Verteilerrohr verhindert, daß dem Kondensator, der mit dem Verdampfer in Wärmeaustausch steht, das Zwischenmedium an irdgendeiner Stelle unter seinen Erstarrungspunkt gekühlt wird und gefriert, und zwar auch dann, wenn als Zwischenmedium ein solches verwendet wird, dessen Erstarrungspunkt bei einer höheren Temperatur liegt als die Verdampfungstemperatur des flüssigen Stickstoffs. Eine aufwendige Druckregelung auf der Eingangsseite des Verdampfers für den im wesentlichen flüssigen Stickstoff wird nicht benötigt.
Eine vorteilhafte Einrichtung zur regelbaren Kühlung mit flüssigem Stickstoff, welche die Merkmale des Anspruchs 13 aufweist, welche die Merkmale des Anspruchs 12 einschließen, hat somit den Vorteil, daß die Auswahlmöglichkeit von Zwischenmedien gegenüber dem Stand der Technik wesentlich erhöht ist, da auch solche Zwischenmedien geeignet sein können, deren Erstarrungspunkt oberhalb der Siedetemperatur des Stickstoffs liegt. Dabei sind der Verdampfer des Zwischenmediums und der Kondensator des Zwischenmediums als separate Apparate ausgeführt, die über Leitungen des Zwischenmediums in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet sind. Der Verdampfer des Zwischenmediums steht in Wärmeaustausch mit einem Kühler des Wärmeträgers oder eines beliebigen Produkts, z.B. zum Reinigen des Abgases. Wegen seiner weitgehenden Unabhängigkeit von dem Kondensator des Zwischenmediums kann der Verdampfer des Zwischenmediums gemäß den jeweiligen Anforderungen konstruktiv, werkstofftechnisch und thermodynamisch optimiert werden. Demgegenüber sind die Randbedingungen am Kondensator des Zwischenmediums immer ähnlich, was einen Anlagenbau erleichtert. Der Kondensator wird durch die große treibende Temperaturdifferenz zwischen dem verdampfenden Stickstoff und dem Zwischenmedium in den meisten Fällen im wesentlichen kompakter ausfallen als der Verdampfer des Zwischenmediums, der mit dem Wärmeträger in Wärmeaustausch bzw. Kälteaustausch steht.
Mit der Ausbildung der Einrichtung gemäß Anspruch 14 wird eine einfache Bauart bei geringem Platzbedarf realisiert. Dabei können herkömmliche Komponenten Verwendung finden.
Der zu der Einrichtung gemäß Anspruch 13 gehörende Druckregler, der geeignet ist, den Druck in dem Verdampfer des Zwischenmediums auf die gewünschte Siedetemperatur einzustellen, ist besonders vorteilhaft nach Anspruch 15 in einer Kaskadenregelungsanordnung mit einem Temperaturregler gekoppelt, an dessen Istwerteingang ein Temperaturfühler angeordnet ist. Ein Ausgang des Temperaturreglers steht mit einem Führungsgrößeneingang des Druckreglers in Verbindung. Die damit erreichten Vorteile sind weiter oben zu dem Verfahren mit der Kaskadenregelung angegeben.
In dem Falle, in dem mit dem Zwischenmedium ein flüssiger Wärmeträger in Wärmeaustausch steht, ist nach Anspruch 16 der Temperaturfühler der Kaskadenregelungsanordnung in einer Leitung des flüssigen Wärmeträgers angeordnet, wobei der Temperatursollwert des Temperaturreglers einen Wert über der Erstarrungstemperatur des flüssigen Wärmeträgers eingestellt ist. Durch diese Einrichtung kann der flüssige Wärmeträger oder ein flüssiges Produkt, welches an seine Stelle tritt, bis nahe an den Gefrierpunkt gekühlt werden, sogar Wasser.
Zusätzlich kann der Druckregler den Druck in dem Verdampfer des Zwischenmediums gemäß Anspruch 17 in einfacher Weise mit weiteren herkömmlichen Bauteilen dadurch beeinflussen, daß mit einem Ausgang des Druckreglers ein den Stickstoffzufluß regelndes Regelventil in Verbindung steht, welches in einer Zuleitung des flüssigen Stickstoffs in dem Verdampfer angeordnet ist, mit dem der Kondensator des Zwischenmediums wärmeleitend verbunden ist. Ein Druckwertisteingang des Druckreglers steht in drucksignalübertragender Verbindung mit dem Kreislauf des Zwischenmediums, insbesondere dem Verdampfer des Zwischenmediums.
Ein Verzicht auf zusätzliche Antriebsmittel in dem Zwischenmediumkreislauf bei hoher Betriebssicherheit wird gemäß Anspruch 18 dadurch erreicht, daß der Verdampfer des Zwischenmediums und der Kondensator des Zwischenmediums in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet sind, in dem zwischen einem Ausgang des Verdampfers des Zwischenmediums und einem Eingang des Kondensators ein Ausgleichsbehälter eingeschaltet ist. Der Kreislauf ist dabei, wie im Zusammenhang mit dem Verfahren angegeben, als Naturkreislauf ausgeführt, der die auf das flüssige Zwischenmedium wirkende Schwerkraft nutzt. Es kann so eine hohe Betriebssicherheit auch im Dauerbetrieb erreicht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur regelbaren Kühlung mit flüssigem Stickstoff wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit zwei Figuren beschrieben.
In Fig. 1 ist ein Gesamtschema einer solchen Einrichtung dargestellt.
In Fig. 2 ist eine Einzelheit der Einrichtung, nämlich ein Verteiler in dem Verdampfer des flüssigen Stickstoffs schematisch gezeigt.
Die Einrichtung zur regelbaren Kühlung ist allgemein mit 1 bezeichnet. An sie ist ein äußerer Kreislauf einer Wärmeträgerflüssigkeit angeschlossen, zu dem ein Verbraucher 2, der temperiert werden soll, eine Pumpe 3 der Wärmeträgerflüssigkeit sowie ein Ausdehnungsgefäß 4 für die Wärmeträgerflüssigkeit gehören.
Dieser Kreislauf der Wärmeträgerflüssigkeit ist in der Einrichtung 1 über einen Kühler 5 der Wärmeträgerflüssigkeit geschlossen, der mit einem Verdampfer 6 eines Zwischenmediums in wärmeleitender Verbindung steht und mit diesem eine Baueinheit eines Wärmeauschtauschers bildet. Der Verdampfer 6 des Zwischenmediums ist in einem Kreislauf des Zwischenmediums mit einem Kondensator 7 des Zwischenmediums angeordnet, jedoch von diesem räumlich und konstruktiv getrennt. Der Kondensator 7 des Zwischenmediums steht in wärmeleitender Verbindung mit einem Verdampfer 8 flüssigen Stickstoffs und bildet mit diesem wiederum eine Baueinheit eines Wärmeaustauschers. Die beiden Wärmeaustauscher sind separate Apparate. An den Kreislauf des Zwischenmediums ist noch ein Ausgleichsbehälter 9 angeschlossen, hier an den Teil des Kreislaufs, in dem das Zwischenmedium gasförmig ist.
In den Verdampfer flüssigen Stickstoffs 8, dessen Merkmale unten in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben werden, wird der flüssige Stickstoff LN2 über ein Regelventil 10 eingespeist. Er verdampft unter Atmosphärendruck und entweicht gasförmig als GN2. Das Regelventil ist an den Ausgang eines Druckreglers 11 angeschlossen, dessen Istwerteingang 12 mit dem Druck des Zwischenmediums in dessen Kreislauf beaufschlagt wird, wie dargestellt. Ein Führungsgrößeneingang bzw. Sollwerteingang 13 des Druckreglers wird von einem Temperaturregler 14 angesteuert. Ein Istwerteingang 14 des Temperaturreglers steht mit einem Temperaturfühler 15 in Verbindung, der die Temperatur an einem nicht bezeichneten Ausgang des Kühlers der Wärmeträgerflüssigkeit erfaßt. Ein Sollwerteingang des Temperaturreglers 14 ist nicht dargestellt; er wird auf einen Wert eingestellt, den die Wärmeträgerflüssigkeit zur Temperierung annehmen kann und beispielsweise wenig über der Erstarrungstemperatur der Wärmeflüssigkeit liegt. Letzteres ist der minimale Grenzwert für die Druckregelung mit dem Druckregler 11. Die Temperaturregelung mit dem Temperaturregler 14 ist also dem Druckregler eine Reglerkaskade bildend vorgeschaltet, womit eine stetige Temperaturregelung der Wärmeträgerflüssigkeit erreicht werden kann.
Damit kann die Wärmeträgerflüssigkeit frei ausgewählt werden und stetig oder auch stoßweise durch den Kühler 5 geleitet werden. Sie kann bis nahe an ihren Gefrierpunkt oder Erstarrungspunkt gekühlt werden.
Die Kühlung des Wärmeträgermediums erfolgt mittels des Zwischenmediums, welches hinsichtlich einer für die Temperieraufgabe geeigneten Siedekennlinie ausgewählt ist, damit die Wärmeträgerflüssigkeit bei der gewünschten Temperatur und dem durch den Druck in dem Verdampfer des Zwischenmediums bestimmten Siedepunkt gekühlt wird. Dabei verdampft das Zwischenmedium. Der in dem Kreislauf aufsteigende Dampf gelangt in den Kondensator 7, in dem er durch in dem Verdampfer 8 verdampfenden flüssigen Stickstoff gekühlt wird und kondensiert. Das flüssige Zwischenmedium läuft durch Schwerkraft in den Verdampfer 6 des Zwischenmediums zurück, so einen Naturumlauf vervollständigend.
Da der Kreislauf des Zwischenmediums hermetisch dicht ist, kann ein Verlust des Zwischenmediums praktisch ausgeschlossen werden.
Durch die Druckregelung mit dem Druckregler 11 kann die Verdampfungstemperatur in dem Verdampfer 6 des Zwischenmediums und damit die Temperatur in dem Kühler 5 der Wärmeträgerflüssigkeit entsprechend der Siedekennlinie des Zwischenmediums geregelt werden. Je nach Einsatz eines ausgewählten Zwischenmediums können in Verbindung mit der exakten Druckregelung Temperaturen von ca. -180°C bis +20°C geregelt werden.
Bedingt durch den gewünschten Phasenwechsel des Zwischenmediums in dem Verdampfer des Zwischenmediums bei einer je nach Temperieraufgabe tiefen Temperatur ist das Zwischenmedium bei Umgebungstemperatur rasch vollständig verdampft. Es kann sich dabei gefahrlos in den Ausgleichsbehälter 9 ausdehnen.
In Fig. 2 ist schematisch das Innere des Verdampfers 8 des flüssigen Stickstoffs dargestellt, der über das den Durchfluß bestimmende Regelventil 10 in den Verdampfer geleitet wird. Der im wesentlichen flüssige Stickstoff durchströmt zunächst ein Diffusorelement 17 für Zweiphasenströmung, an das sich unmittelbar eine Venturikammer 18 stromabwärts anschließt. Der Ausgang der Venturikammer geht in ein spinnenförmiges Verteilerrohr 19 über, dessen Enden als Düsen 20 bis 24 ausgebildet sind. Mit diesen Elementen wird die Strömung des verdampfenden Stickstoffs in dem Verdampfer gleichmäßig so geführt, daß das Zwischenmedium in dem mit dem Verdampfer in Wärmeaustausch stehenden Kondensator 7 an keiner Stelle gefriert, und zwar bei Verwendung eines Zwischenmediums, dessen Erstarrungspunkt bei einer höheren Temperatur liegt als die Verdampfungstemperatur des flüssigen Stickstoffs. Wesentlich ist dazu eine exakte Verteilung des durch die Düsen ausströmenden Stickstoffs. - Auf eine aufwendige Druckregelung in dem Verdampfer kann deswegen verzichtet werden.

Claims (18)

  1. Verfahren zur geregelten Kühlung durch Verdampfen flüssigen Stickstoffs über ein damit gekühltes Zwischenmedium, welches einen Wärmeträger kühlt, wobei ein Zwischenmedium verwendet wird, dessen Siedekurve sich von demjenigen des Stickstoffs unterscheidet, wobei das Zwischenmedium mit dem verdampfenden flüssigen Stickstoff in einem Kondensator gekühlt wird und von diesem in flüssiger Phase in einen Verdampfer geleitet wird, in dem es unter geregeltem Druck und unter Wärmeaufnahme von dem Wärmeträger verdampft, und wobei das verdampfte Zwischenmedium zu dem Kondensator zurückgeführt ist, in welchem es durch den verdampfenden Stickstoff wieder gekühlt wird und kondensiert,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Zwischenmedium ein solches verwendet wird, dessen Erstarrungspunkt bei einer höheren Temperatur liegt als die Verdampfungstemperatur des flüssigen Stickstoffs und daß die Verdampfung des flüssigen Stickstoffs bei Atmosphärendruck in Wärmeaustausch mit dem Zwischenmedium erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein gasförmiger Wärmeträger verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    einen direkten Wärmeaustausch zwischen dem verdampfenden Zwischenmedium und einem direkten Verbraucher statt des Wärmeträgers.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Führungsgröße der Druckregelung, mit der der Druck in dem Verdampfer des Zwischenmediums geregelt wird, auf einen Drucksollwert eingestellt ist, bei dem ein Siedepunkt des Zwischenmediums im wesentlichen gleich der gewünschten Temperatur des Wärmeträgers bzw. direkten Verbrauchers erreicht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das gekühlte und kondensierte Zwischenmedium durch Schwerkraft in den Verdampfer geleitet wird, in dem er in thermischem Kontakt mit dem Wärmeträger bzw. direkten Verbraucher verdampft und von dem er in dampfförmiger Phase zu dem Kondensator aufsteigt, in welchem er durch den verdampfenden flüssigen Stickstoff gekühlt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Temperatur des Wärmeträgers bzw. direkten Verbrauchers als Temperaturistwert einer Temperaturregelung erfaßt wird, die eine Führungsgröße des Drucks an die Druckregelung abgibt, wobei ein Temperatursollwert der Temperaturregelung auf eine gewünschte bzw. kritische Temperatur des Wärmeträgers bzw. direkten Verbrauchers eingestellt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei Verwendung eines flüssigen Wärmeträgers der Temperatursollwert die Erstarrungstemperatur oder den Gefrierpunkt des flüssigen Wärmeträgers überschreitet.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Druckregelung in die Zufuhr flüssigen Stickstoffs zu dem Verdampfer flüssigen Stickstoffs eingreift, der mit dem Kondensator des Zwischenmediums in wärmeleitender Verbindung steht.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Zwischenmedium in einem fluiddichten Kreislauf mit einem Ausgleichsbehälter geführt ist.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß es zur Tieftemperaturkristallisation in Flüssigkeiten verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9.
    gekennzeichnet durch
    einen Einsatz zur Abluftreinigung.
  12. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Verdampfer (6) im wesentlichen flüssigen Stickstoffs, in dem Atmosphärendruck herrscht, der mit einem Kondensator (7) des Zwischenmediums wärmeleitend verbunden ist, wobei der Verdampfer des im wesentlichen flüssigen Stickstoffs eingangsseitig ein Diffusorelement (17) für Zweiphasenströmung und eine sich daran unmittelbar anschließende Venturikammer (18) aufweist und wobei an einem Ausgang der Venturikammer (18) ein Verteilerrohr (19) mit mehreren Auslässen angeschlossen ist, die als Düsen (20 - 24) ausgebildet sind.
  13. Einrichtung zur regelbaren Kühlung mit flüssigem Stickstoff, umfassend mindestens einen Verdampfer des flüssigen Stickstoffs, der mit einem Kondensator (7) des Zwischenmediums wärmeleitend verbunden ist, einen Verdampfer (6) des Zwischenmediums, der mit dem Kondensator (7) des Zwischenmediums wärmeübertragend verbunden ist, einen mit dem Verdampfer des Zwischenmediums direkt oder indirekt insbesondere über einen flüssigen Wärmeträger thermisch gekoppelten Verbraucher sowie einen Druckregler für den Druck in dem Verdampfer (6) des Zwischenmediums,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Verdampfer (6) des Zwischenmediums und der Kondensator (7) des Zwischenmediums als separate Apparate ausgeführt sind, die über Leitungen des Zwischenmediums in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet sind, wobei der Verdampfert des im wesentlichen flüssigen Stickstoffs eingangsseitig ein Diffusorelement (17) für Zweiphasenströmung und eine sich daran unmittelbar anschließende Venturikammer (18) aufweist und wobei an einen Ausgang der Venturikammer (18) ein Verteilerrohr (19) mit mehreren Auslässen angeschlossen ist, die als Düsen (20 - 24) ausgebildet sind.
  14. Einrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Kühler (5) des Wärmeträgers mit dem Verdampfer des Zwischenmediums thermisch gekoppelt ist.
  15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein die Temperatur des Wärmeträgers bzw. direkten Verbrauchers erfassender Temperaturfühler (16) an einem Istwerteingang (15) eines Temperaturreglers (14) angeschlossen ist und daß ein Ausgang des Temperaturreglers (14) mit einem Führungsgrößeneingang (13) des Druckreglers, eine Kaskadenregelung bildend, in Verbindung steht, mit der eine Temperaturdifferenz zwischen Wärmeträger bzw. direktem Verbraucher und Zwischenmedium einregelbar ist.
  16. Einrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Temperaturfühler (16) in einer Leitung eines flüssigen Wärmeträgers oder eines flüssigen Produkts angeordnet ist und daß der Temperatursollwert des Temperaturreglers (14) auf einen Wert über der Erstarrungstemperatur des flüssigen Wärmeträgers oder des flüssigen Produkts eingestellt ist.
  17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mit einem Ausgang des Druckreglers (11) ein Regelventil (10) in Wirkverbindung steht, welches in einer Zuleitung des flüssigen Stickstoffs in den Verdampfer (8) angeordnet ist, der mit dem Kondensator (7) des Zwischenmediums wärmeleitend verbunden ist.
  18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Verdampfer (6) des Zwischenmediums und der Kondensator (7) des Zwischenmediums in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet sind, an den ein Ausgleichsbehälter (9) angeschlossen ist.
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