PL246608B1 - Cooling system and refrigeration device, especially on a marine unit - Google Patents
Cooling system and refrigeration device, especially on a marine unit Download PDFInfo
- Publication number
- PL246608B1 PL246608B1 PL443973A PL44397323A PL246608B1 PL 246608 B1 PL246608 B1 PL 246608B1 PL 443973 A PL443973 A PL 443973A PL 44397323 A PL44397323 A PL 44397323A PL 246608 B1 PL246608 B1 PL 246608B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- refrigerant
- outlet
- tank
- pipeline
- evaporator
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
- B63J2/12—Heating; Cooling
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B39/00—Evaporators; Condensers
- F25B39/04—Condensers
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/40—Fluid line arrangements
- F25B41/42—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
- F25B49/022—Compressor control arrangements
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
- F25B49/027—Condenser control arrangements
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
- F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/086—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from titanium or titanium alloys
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/047—Water-cooled condensers
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
- F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
- F25B2400/0403—Refrigeration circuit bypassing means for condensers
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
- F25B2400/23—Separators
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/07—Exceeding a certain pressure value in a refrigeration component or cycle
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/027—Compressor control by controlling pressure
- F25B2600/0272—Compressor control by controlling pressure the suction pressure
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2501—Bypass valves
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
- F25B2700/193—Pressures of the compressor
- F25B2700/1933—Suction pressures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
Układ chłodzenia, zwłaszcza na jednostce morskiej, zawiera zbiornik (1) czynnika chłodniczego w postaci dwutlenku węgla CO2, połączony poprzez zawór rozprężny (5.1) z parownikiem (5.2) w komorze mroźniczej (5) oraz poprzez zawór rozprężny (6.1) z parownikiem (6.2) w komorze chłodniczej (6). Wyjście parownika (5.2) w komorze mroźniczej (5), oraz wyjście parownika (6.2) w komorze chłodniczej (6) połączone są ze sprężarkami pierwszego i drugiego stopnia (7, 8) oraz ze zbiornikiem czynnika chłodniczego (1). Wyjście czynnika chłodniczego w postaci dwutlenku węgla CO2 ze sprężarki (8) drugiego stopnia, połączone jest poprzez odolejacz (11) z wlotem tego czynnika chłodniczego do chłodnicy (13). Wyjście czynnika chłodniczego z chłodnicy (13) jest połączone poprzez zawór rozprężny (4.4) wysokiego ciśnienia z wejściem tego czynnika chłodniczego do zbiornika czynnika chłodniczego (1). Wyjście czynnika chłodniczego ze sprężarki (7) pierwszego stopnia oraz wejście czynnika chłodniczego do sprężarki (8) drugiego stopnia, połączone są, poprzez zawór rozprężny obejściowy (10) ze zbiornikiem (1) czynnika chłodniczego. Wylot czynnika chłodniczego z odolejacza (11) do chłodnicy (13) połączony jest ze zbiornikiem (1) czynnika chłodniczego, poprzez zawór elektromagnetyczny obejściowy (14.1). Wylot czynnika gazowego z chłodnicy (13) do zbiornika (1) czynnika chłodniczego wyposażony jest w zawór zwrotny. Chłodnica (13) zasilana jest czynnikiem chłodniczym w postaci wody morskiej.The cooling system, especially on a marine unit, comprises a tank (1) for a refrigerant in the form of carbon dioxide CO2, connected via an expansion valve (5.1) to an evaporator (5.2) in the freezing chamber (5) and via an expansion valve (6.1) to an evaporator (6.2) in the cooling chamber (6). The outlet of the evaporator (5.2) in the freezing chamber (5) and the outlet of the evaporator (6.2) in the cooling chamber (6) are connected to the first and second stage compressors (7, 8) and to the refrigerant tank (1). The outlet of the refrigerant in the form of carbon dioxide CO2 from the second stage compressor (8) is connected via an oil separator (11) to the inlet of this refrigerant to the cooler (13). The outlet of the refrigerant from the cooler (13) is connected via a high pressure expansion valve (4.4) to the inlet of this refrigerant to the refrigerant tank (1). The refrigerant outlet from the compressor (7) of the first stage and the refrigerant inlet to the compressor (8) of the second stage are connected, via a bypass expansion valve (10), to the refrigerant tank (1). The refrigerant outlet from the oil separator (11) to the cooler (13) is connected to the refrigerant tank (1) via a bypass solenoid valve (14.1). The gaseous medium outlet from the cooler (13) to the refrigerant tank (1) is equipped with a non-return valve. The cooler (13) is supplied with refrigerant in the form of sea water.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest układ chłodzenia przeznaczony zwłaszcza do zastosowania na jednostce morskiej; pływającej, jak również zakotwiczonej na morzu. Przedmiotem wynalazku jest także urządzenie chłodnicze, zwłaszcza na jednostce morskiej. Rozwiązanie dotyczy układu chłodzenia i urządzenia chłodniczego gdzie czynnikiem chłodzącym jest dwutlenek węgla. Przedmiot wynalazku stanowi przede wszystkim chłodnię prowiantową na jednostce morskiej.The subject of the invention is a cooling system intended especially for use on a marine unit; floating as well as anchored at sea. The subject of the invention is also a cooling device, especially on a marine unit. The solution concerns a cooling system and a cooling device where the cooling agent is carbon dioxide. The subject of the invention is primarily a provisions cooler on a marine unit.
Znanych jest szereg rozwiązań urządzeń i układów chłodniczych, przeznaczonych do zastosowań na morzu. Szereg z tych rozwiązań pracuje z wykorzystaniem czynnika chłodniczego w postaci dwutlenku węgla CO2, zarówno na lądzie, jak i w warunkach morskich na jednostkach pływających oraz na jednostkach zakotwiczonych.There are a number of known solutions for refrigeration devices and systems intended for use at sea. A number of these solutions operate using a refrigerant in the form of carbon dioxide CO2, both on land and in marine conditions on floating units and on anchored units.
W rozwiązaniu znanym z publikacji zgłoszenia międzynarodowego na WO 2021/151392 ujawniono cykliczny układ chłodniczy z przemianą fazową dwutlenku węgla. W skład układu chłodniczego wchodzą: zbiornik na ciekły dwutlenek węgla służący do przechowywania ciekłego CO2; sekcja parowania połączona ze zbiornikiem magazynowym ciekłego dwutlenku węgla i wykorzystywaną do przeprowadzania redukcji ciśnienia i odparowania ciekłego CO2 w celu uzyskania gazowego CO2. Sekcja zwiększająca ciśnienie jest połączona z komorą odparowywania i wykorzystywana do zwiększania ciśnienia i chłodzenia gazowego CO2 o wysokiej temperaturze. Dalej układ zawiera sekcję kondensacji połączoną niezależnie z sekcją wzrostu ciśnienia i zbiornikiem do przechowywania ciekłego dwutlenku węgla. Sekcja kondensacji jest wykorzystywaną do przekształcania gazowego CO2 o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem w ciekły CO2. Układ według wynalazku zawiera wymiennik ciepła ciecz/powietrze połączony z cieczą sekcji odparowywania dla odbioru niskotemperaturowego wodnego roztworu glikolu etylenowego i wymiany ciepła z krążącym powietrzem. Cykliczny układ chłodniczy z przemianą fazową dwutlenku węgla według niniejszego wynalazku realizuje chłodzenie poprzez zastosowanie przemiany fazowej ciecz-gaz i gaz-ciecz CO2. W tym rozwiązaniu wykorzystano wodny roztwór glikolu etylenowego jako czynnik wymiany ciepła między dwutlenkiem węgla a powietrzem.In the solution known from the publication of the international application on WO 2021/151392, a cyclic refrigeration system with phase change of carbon dioxide is disclosed. The refrigeration system includes: a tank for liquid carbon dioxide used to store liquid CO2; an evaporation section connected to the liquid carbon dioxide storage tank and used to perform pressure reduction and evaporation of liquid CO2 to obtain gaseous CO2. The pressure increasing section is connected to the evaporation chamber and used to increase the pressure and cool the high temperature gaseous CO2. The system further comprises a condensation section connected independently to the pressure increase section and the tank for storing liquid carbon dioxide. The condensation section is used to convert high temperature and high pressure gaseous CO2 to liquid CO2. The system according to the invention comprises a liquid/air heat exchanger connected to the liquid of the evaporation section for receiving a low temperature aqueous solution of ethylene glycol and exchanging heat with the circulating air. The cyclic carbon dioxide phase change refrigeration system of the present invention realizes cooling by using the liquid-gas and gas-liquid phase change of CO2. In this solution, an aqueous solution of ethylene glycol is used as the heat exchange medium between carbon dioxide and air.
W innym rozwiązaniu, ujawnionym w publikacji zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2021/089000, przedstawiono układ sprężania pary czynnika chłodniczego z dwutlenkiem węgla oraz sposób działania tego układu. Układ sprężania pary czynnika chłodniczego obejmuje urządzenie sprężające, zbiornik rozprężny umieszczony w obwodzie czynnika chłodniczego, pośredniczący wymiennik ciepła odprowadzający ciepło czynnika chłodniczego i wymiennik ciepła pochłaniający ciepło czynnika chłodniczego. W układzie zawarto także obwód rozładowania sprężarki obejmujący linię czynnika chłodniczego ustanawiającą komunikację przepływu czynnika chłodniczego między jednostką pośrednią stopnia ciśnieniowego urządzenia sprężającego, a obwodem chłodniczym w miejscu poza pochłaniającym ciepło wymiennikiem ciepła czynnika chłodniczego i przed wlotem ssania do urządzenia sprężającego. Układ zawiera także urządzenie kontrolujące przepływ w obwodzie odciążającym umieszczone we wspomnianym przewodzie czynnika chłodniczego. W odpowiedzi na co najmniej jeden parametr roboczy systemu wykryty przez co najmniej jeden czujnik, sterownik selektywnie ustawia urządzenie kontrolujące przepływ odciążania, aby utrzymać działanie systemu sprężania pary czynnika chłodniczego poniżej wstępnie wybranej górnej granicy ciśnienia.In another solution, disclosed in the publication of the international application no. WO 2021/089000, a system for compressing a refrigerant vapor with carbon dioxide and a method of operating said system are presented. The refrigerant vapor compression system includes a compression device, an expansion tank placed in the refrigerant circuit, an intermediate heat exchanger removing the heat of the refrigerant and a heat exchanger absorbing the heat of the refrigerant. The system also includes a compressor discharge circuit including a refrigerant line establishing a refrigerant flow communication between the intermediate unit of the pressure stage of the compression device and the refrigeration circuit at a location beyond the heat absorbing refrigerant heat exchanger and upstream of the suction inlet to the compression device. The system also includes a flow control device in the relief circuit placed in said refrigerant line. In response to at least one system operating parameter detected by at least one sensor, the controller selectively sets the unload flow control device to maintain operation of the refrigerant vapor compression system below a preselected upper pressure limit.
W innym rozwiązaniu według WO 2006/022829, obwód chłodniczy do cyrkulacji czynnika chłodniczego o określonym kierunku przepływu, zawiera w kolejności zgodnej z kierunkiem przepływu czynnika, wymiennik ciepła, zbiornik z fazą ciekłą czynnika chłodniczego i przewód gazu rozprężonego. Za zbiornikiem znajduje się sekcja średniej temperatury i sekcja niskotemperaturowa. Sekcje średniej i niskiej temperatury zawierają w kierunku przepływu urządzenie rozprężne, parownik i sprężarkę. Obwód chłodniczy zawiera ponadto linię cieczy łączącą przewód cieczy ze zbiornika, z co najmniej jedną z sekcji średniej i niskiej temperatury. Obwód posiada wewnętrzny wymiennik ciepła oraz linię gazu rozprężnego łączącą przewód gazu rozprężnego zbiornika, poprzez wewnętrzny wymiennik ciepła z wlotem sprężarki niskotemperaturowej. Wewnętrzny wymiennik ciepła przenosi ciepło użytkowe z cieczy przepływającej przez linię cieczy do gazu rozprężnego przepływającego przez linię gazu rozprężnego.In another solution according to WO 2006/022829, a refrigeration circuit for circulating a refrigerant in a specific flow direction comprises, in order in accordance with the flow direction of the refrigerant, a heat exchanger, a tank with a liquid phase of the refrigerant and an expansion gas line. A medium temperature section and a low temperature section are located downstream of the tank. The medium and low temperature sections contain in the flow direction an expansion device, an evaporator and a compressor. The refrigeration circuit further comprises a liquid line connecting the liquid line from the tank to at least one of the medium and low temperature sections. The circuit has an internal heat exchanger and an expansion gas line connecting the expansion gas line of the tank via an internal heat exchanger to the inlet of the low temperature compressor. The internal heat exchanger transfers useful heat from the liquid flowing through the liquid line to the expansion gas flowing through the expansion gas line.
Kolejne rozwiązanie, znane z dokumentu WO 2022/053503, dotyczy układu chłodniczego zawierającego co najmniej jedną sprężarkę pierwszego stopnia sprężania czynnika chłodniczego w postaci dwutlenku węgla, główny system odprowadzania ciepła do chłodzenia czynnika chłodniczego, jedno lub większą liczbę wysokociśnieniowych urządzeń rozprężnych do redukcji ciśnienia czynnika chłodniczego CO2, zbiornik do przechowywania czynnika chłodniczego CO2 jedno lub więcej wysokociśnieniowych urządzeń rozprężnych, parownik i urządzenie regulujące ciśnienie w zbiorniku. System chłodniczy według tego znanego rozwiązania zawiera ponadto pomocniczy zespół chłodniczy zawierający dodatkową sprężarkę przystosowaną do sprężania przynajmniej części czynnika chłodniczego, a następnie skierowania sprężonego czynnika chłodniczego do systemu odprowadzania ciepła.Another solution, known from the document WO 2022/053503, relates to a refrigeration system comprising at least one compressor for a first stage of compression of a refrigerant in the form of carbon dioxide, a main heat removal system for cooling the refrigerant, one or more high-pressure expansion devices for reducing the pressure of the CO2 refrigerant, a tank for storing the CO2 refrigerant, one or more high-pressure expansion devices, an evaporator and a device for regulating the pressure in the tank. The refrigeration system according to this known solution further comprises an auxiliary refrigeration unit comprising an additional compressor adapted to compress at least part of the refrigerant and then to direct the compressed refrigerant to the heat removal system.
W dalszym rozwiązaniu, znanym ze zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2021/012725 przedstawiono układ z czynnikiem chłodniczym w postaci dwutlenku węgla i sposób jego działania. Układ chłodniczy, zawiera sprężarkę, skraplacz, urządzenie magazynujące ciecz i parownik. Zespół ssący jest umieszczony między sprężarką, a skraplaczem, zaś drugi zespół ssący jest połączony z urządzeniem magazynującym ciecz i z separatorem gaz-ciecz. Separator gaz-ciecz jest umieszczony między skraplaczem, a urządzeniem magazynującym ciecz. Gazowy dwutlenek węgla w urządzeniu magazynującym ciecz, lub separatorze gaz-ciecz może być zassany z powrotem do rurociągu między sprężarką, a skraplaczem za pomocą zespołu ssącego.In a further solution, known from international application no. WO 2021/012725, a system with a refrigerant in the form of carbon dioxide and a method of its operation are presented. The refrigeration system comprises a compressor, a condenser, a liquid storage device and an evaporator. A suction unit is placed between the compressor and the condenser, and a second suction unit is connected to the liquid storage device and to the gas-liquid separator. The gas-liquid separator is placed between the condenser and the liquid storage device. Gaseous carbon dioxide in the liquid storage device or the gas-liquid separator can be sucked back into the pipeline between the compressor and the condenser by means of the suction unit.
W większości znanych rozwiązań układów chłodzenia i urządzeń chłodniczych przewidziano układ chłodniczy zawierający zbiornik czynnika chłodniczego, gdzie czynnik chłodniczy przekazywany jest pod ciśnieniem do zespołu parownika, gdzie na skutek odparowania następuje obniżenie temperatury tego czynnika. Problemem do rozwiązania jest dodatkowe obniżenie temperatury czynnika chłodniczego na wejściu do zaworu rozprężnego 4.4 wysokiego ciśnienia, przed rurociągiem dopływu tego czynnika roboczego do zbiornika. Wynalazek rozwiązuje także problem niekontrolowanego włączania i wyłączania się sprężarek na skutek wahań ciśnienia czynnika chłodniczego w obiegu.In most known solutions of cooling systems and cooling devices, a cooling system is provided containing a refrigerant tank, where the refrigerant is transferred under pressure to the evaporator unit, where the temperature of this agent is reduced as a result of evaporation. The problem to be solved is the additional reduction of the temperature of the refrigerant at the inlet to the high-pressure expansion valve 4.4, before the pipeline supplying this working agent to the tank. The invention also solves the problem of uncontrolled switching on and off of compressors due to pressure fluctuations of the refrigerant in the circuit.
Według wynalazku, układ chłodzenia, zwłaszcza na jednostce morskiej, zawiera zbiornik czynnika chłodniczego w postaci dwutlenku węgla CO2, połączony poprzez zawór rozprężny z parownikiem w komorze mroźniczej oraz poprzez zawór rozprężny z parownikiem w komorze chłodniczej, gdzie wyjście parownika w komorze mroźniczej, oraz wyjście parownika w komorze chłodniczej połączone są ze sprężarkami pierwszego i drugiego stopnia oraz ze zbiornikiem czynnika chłodniczego. Wyjście czynnika chłodniczego w postaci dwutlenku węgla CO2 ze sprężarki drugiego stopnia, połączone jest poprzez odolejacz z wlotem tego czynnika chłodniczego do chłodnicy gazu, natomiast wyjście czynnika chłodniczego z chłodnicy gazu jest połączone poprzez zawór rozprężny wysokiego ciśnienia z wejściem tego czynnika chłodniczego do zbiornika czynnika chłodniczego. Wyjście czynnika chłodniczego ze sprężarki pierwszego stopnia oraz wejście czynnika chłodniczego do sprężarki drugiego stopnia, połączone są, poprzez zawór rozprężny obejściowy ze zbiornikiem czynnika chłodniczego.According to the invention, the cooling system, especially on a marine unit, comprises a tank of refrigerant in the form of carbon dioxide CO2, connected via an expansion valve to the evaporator in the freezing chamber and via an expansion valve to the evaporator in the cooling chamber, where the outlet of the evaporator in the freezing chamber and the outlet of the evaporator in the cooling chamber are connected to the first and second stage compressors and to the refrigerant tank. The outlet of the refrigerant in the form of carbon dioxide CO2 from the second stage compressor is connected via an oil separator to the inlet of this refrigerant to the gas cooler, while the outlet of the refrigerant from the gas cooler is connected via a high-pressure expansion valve to the inlet of this refrigerant to the refrigerant tank. The outlet of the refrigerant from the first stage compressor and the inlet of the refrigerant to the second stage compressor are connected via a bypass expansion valve to the refrigerant tank.
Według wynalazku, układ chłodzenia charakteryzuje się tym, że wylot czynnika chłodniczego z odolejacza do chłodnicy połączony jest ze zbiornikiem czynnika chłodniczego, poprzez zawór elektromagnetyczny obejściowy, zaś wylot czynnika gazowego z chłodnicy gazu do zbiornika czynnika chłodniczego wyposażony jest w zawór zwrotny, przy czym chłodnica gazu zasilana jest czynnikiem chłodniczym w postaci wody morskiej.According to the invention, the cooling system is characterized in that the refrigerant outlet from the oil separator to the cooler is connected to the refrigerant tank via a bypass solenoid valve, and the gas medium outlet from the gas cooler to the refrigerant tank is equipped with a non-return valve, the gas cooler being supplied with a refrigerant in the form of sea water.
W układzie chłodzenia, w korzystnej wersji rozwiązania według wynalazku, zawór elektromagnetyczny obejściowy sterowany jest różnicą ciśnień ssania pomiędzy sprężarką pierwszego stopnia, a sprężarką drugiego stopnia.In a cooling system, in a preferred version of the solution according to the invention, the bypass solenoid valve is controlled by the suction pressure difference between the first-stage compressor and the second-stage compressor.
Wylot czynnika chłodniczego ciekłego, ze zbiornika czynnika chłodniczego połączony jest z zaworami rozprężnymi komory mroźniczej i komory chłodniczej korzystnie poprzez filtr odwadniający.The liquid refrigerant outlet from the refrigerant tank is connected to the expansion valves of the freezing chamber and the cooling chamber, preferably via a dehydration filter.
Wyjście czynnika chłodniczego z parownika komory mroźniczej przyłączone jest korzystnie do wejścia ssawnego sprężarki pierwszego stopnia, której wyjście tłoczne połączone jest z wyjściem czynnika chłodniczego z parownika komory chłodniczej oraz z wejściem do sprężarki drugiego stopnia sprężania, oraz poprzez odolejacz i chłodnicę z wejściem do zbiornika czynnika chłodniczego.The refrigerant outlet from the freezing chamber evaporator is advantageously connected to the suction inlet of the first-stage compressor, the pressure outlet of which is connected to the refrigerant outlet from the freezing chamber evaporator and to the inlet to the second-stage compressor, and via an oil separator and a cooler to the inlet to the refrigerant tank.
Według wynalazku, urządzenie chłodnicze, zwłaszcza na jednostce morskiej, zawiera zamocowany w stelażu zbiornik czynnika chłodniczego w postaci dwutlenku węgla CO2, połączony rurociągiem poprzez zawór rozprężny z parownikiem w komorze mroźniczej, oraz poprzez zawór rozprężny z parownikiem w komorze chłodniczej. Rurociąg wyjścia z parownika w komorze mroźniczej, oraz rurociąg wyjścia z parownika w komorze chłodniczej połączone są ze sprężarkami pierwszego i drugiego stopnia, oraz są połączone rurociągiem tłoczno-ssawnym ze zbiornikiem czynnika chłodniczego. Wyjście czynnika chłodniczego ze sprężarki drugiego stopnia połączone jest rurociągiem rozgałęźnym z króćcem wejścia czynnika chłodniczego do chłodnicy gazu, a wyjście czynnika chłodniczego z chłodnicy gazu, jest połączone rurociągiem czynnika chłodniczego, poprzez zawór rozprężny wysokiego ciśnienia z króćcem wlotowym tego czynnika roboczego do zbiornika. Wyjście rurociągu tłoczno ssawnego czynnika chłodniczego ze sprężarki pierwszego stopnia oraz wejście czynnika chłodniczego do sprężarki drugiego stopnia sprężania, połączone są przewodem obejściowym, poprzez zawór rozprężny obejściowy ze zbiornikiem czynnika chłodniczego.According to the invention, a refrigeration device, especially on a marine unit, comprises a refrigerant tank in the form of carbon dioxide CO2 mounted in a frame, connected by a pipeline through an expansion valve to the evaporator in the freezing chamber, and by an expansion valve to the evaporator in the cooling chamber. The outlet pipeline from the evaporator in the freezing chamber, and the outlet pipeline from the evaporator in the cooling chamber are connected to the first and second stage compressors, and are connected by a pressure-suction pipeline to the refrigerant tank. The refrigerant outlet from the second stage compressor is connected by a branch pipeline to the refrigerant inlet nozzle to the gas cooler, and the refrigerant outlet from the gas cooler is connected by a refrigerant pipeline, through a high-pressure expansion valve, to the inlet nozzle of this working medium to the tank. The outlet of the refrigerant discharge-suction pipeline from the first-stage compressor and the refrigerant inlet to the second-stage compressor are connected by a bypass line via a bypass expansion valve to the refrigerant tank.
Według wynalazku, urządzenie chłodnicze według wynalazku charakteryzuje się tym, że rurociąg czynnika chłodniczego z odolejacza do chłodnicy gazu połączony jest rurociągiem obejściowym ze zbiornikiem, przy czym rurociąg obejściowy wyposażony jest w zawór elektromagnetyczny, zaś rurociąg powrotu czynnika chłodniczego z chłodnicy gazu do zbiornika czynnika chłodniczego wyposażony jest w zawór zwrotny, przy czym chłodnica gazu zasilana jest czynnikiem chłodniczym w postaci wody morskiej.According to the invention, the refrigeration device according to the invention is characterized in that the refrigerant pipeline from the oil separator to the gas cooler is connected by a bypass pipeline to the tank, wherein the bypass pipeline is equipped with an electromagnetic valve, and the refrigerant return pipeline from the gas cooler to the refrigerant tank is equipped with a non-return valve, wherein the gas cooler is supplied with a refrigerant in the form of sea water.
W korzystnej wersji rozwiązania według wynalazku zawór elektromagnetyczny sterowany jest różnicą ciśnień ssania pomiędzy sprężarką pierwszego stopnia sprężania, a sprężarką drugiego stopnia sprężania.In a preferred version of the solution according to the invention, the solenoid valve is controlled by the suction pressure difference between the first-stage compressor and the second-stage compressor.
Zespół rurek wody morskiej oraz dna sitowe chłodnicy gazu wykonane są korzystnie z tytanu.The seawater tube assembly and the gas cooler tube sheets are preferably made of titanium.
Rurociąg wylotu czynnika chłodniczego, ze zbiornika tego czynnika chłodniczego korzystnie połączony jest z zaworami rozprężnymi komory mroźniczej oraz komory chłodniczej, poprzez filtr odwadniający.The refrigerant outlet pipeline from the refrigerant tank is advantageously connected to the expansion valves of the freezing chamber and the cooling chamber via a drainage filter.
W rozwiązaniu według wynalazku wyposażono układ chłodniczy w dodatkowy rurociąg obejściowy łączący rurociąg tłoczny sprężarki z rurociągiem powrotu czynnika chłodniczego do zbiornika poprzez dodatkowy zawór elektromagnetyczny. Rurociąg z chłodnicy gazu do zbiornika zaopatrzono w zawór zwrotny. Zmiany te zabezpieczają przed spadkiem ciśnienia w układzie co było przyczyną wyłączania sprężarek i doprowadzało okresowo do pracy przerywanej, co występowało zarówno przy uruchomieniu jak i w trakcie pracy układu. Praca rurociągu obejściowego wraz z zaworem elektromagnetycznym jest w tym rozwiązaniu uzależniona od pracy komory mroźniczej oraz komory chłodniczej, nastawy ciśnień czynnika chłodniczego różnego dla każdej z komór. Spadek ciśnienia poniżej nastawionych wartości powoduje otwarcie zaworu i rurociągu obejściowego, osiągnięcie nastawionych wartości powoduje zamknięcie zaworu obejściowego. Natomiast zaproponowany zawór zwrotny gwarantuje przepływ czynnika do zbiornika, a więc zabezpiecza układ przed przepływem zwrotnym czynnika chłodniczego przez chłodnicę gazu.In the solution according to the invention, the refrigeration system was equipped with an additional bypass pipeline connecting the compressor discharge pipeline with the refrigerant return pipeline to the tank via an additional solenoid valve. The pipeline from the gas cooler to the tank was equipped with a non-return valve. These changes protect against pressure drops in the system, which was the cause of compressors switching off and periodically leading to intermittent operation, which occurred both at start-up and during system operation. In this solution, the operation of the bypass pipeline together with the solenoid valve is dependent on the operation of the freezing chamber and the cooling chamber, the setting of the refrigerant pressures, which are different for each of the chambers. A pressure drop below the set values causes the valve and the bypass pipeline to open, reaching the set values causes the bypass valve to close. On the other hand, the proposed non-return valve guarantees the flow of the refrigerant to the tank, and thus protects the system against the return flow of the refrigerant through the gas cooler.
Przedmiot wynalazku pokazany został w przykładzie wykonania na załączonych rysunkach na których kolejne figury rysunku ilustrują:The subject of the invention is shown in an embodiment in the attached drawings, in which the subsequent figures of the drawings illustrate:
Fig. 1 - schemat blokowy układu chłodzenia.Fig. 1 - block diagram of the cooling system.
Fig. 2 - urządzenie chłodnicze.Fig. 2 - refrigeration device.
Fig. 3 - zbiornik czynnika chłodniczego w półwidoku półprzekrojuFig. 3 - refrigerant tank in half-section view
Fig. 4 - zbiornik według fig. 3 w przekroju płaszczyzną zgodną z wzdłużną osią syme- trii.Fig. 4 - the tank according to Fig. 3 in a cross-section through a plane consistent with the longitudinal axis of symmetry.
Fig. 5 - chłodnicę czynnika chłodniczego w postaci gazu.Fig. 5 - gas refrigerant cooler.
Fig. 6 - chłodnicę według fig. 5 w przekroju zgodnym z wzdłużną osią symetrii.Fig. 6 - the cooler according to Fig. 5 in a cross-section consistent with the longitudinal axis of symmetry.
Fig. 7 - chłodnicę według fig. 5 w przekroju prostopadłym do wzdłużnej osi symetrii, w obrębie pokrywy wlotu wody morskiej.Fig. 7 - the cooler according to Fig. 5 in a cross-section perpendicular to the longitudinal axis of symmetry, in the area of the sea water inlet cover.
Fig. 8 - chłodnicę w przekroju według fig. 7 w obrębie rur przepływu czynnika chłodzą- cego.Fig. 8 - the radiator in cross-section according to Fig. 7 within the coolant flow pipes.
Fig. 9 - wnętrze chłodnicy według fig. 5.Fig. 9 - interior of the radiator according to Fig. 5.
Fig. 10 - konfiguracje rurek we wnętrzu chłodnicy według fig. 5.Fig. 10 - tube configurations inside the cooler according to Fig. 5.
Na rysunku fig. 1 przedstawiono w przykładzie wykonania schemat blokowy układu chłodzenia według wynalazku. W układzie chłodzenia czynnik chłodniczy stanowi dwutlenek węgla CO2, określany w chłodnictwie także symbolem R744. Układ chłodniczy zawiera zbiornik 1 czynnika chłodniczego w postaci mieszaniny dwufazowej gaz-ciecz dwutlenku węgla CO2. Ciśnienie wewnętrzne w zbiorniku 1 w trakcie pracy przewidziano na poziomie od około 40 bar do maksymalnie 80 bar. W tym przykładzie wykonania w zbiorniku 1 panuje ciśnienie pracy 40 bar.Figure 1 shows an example of a block diagram of a cooling system according to the invention. In the cooling system, the refrigerant is carbon dioxide CO2, also referred to in refrigeration by the symbol R744. The refrigeration system comprises a tank 1 of a refrigerant in the form of a two-phase gas-liquid mixture of carbon dioxide CO2. The internal pressure in the tank 1 during operation is designed to be from about 40 bar to a maximum of 80 bar. In this example of an embodiment, the operating pressure in the tank 1 is 40 bar.
Zbiornik 1, jak to pokazano na rysunku fig. 2, fig. 3 oraz fig. 4, ma postać pionowego walczaka z dennicą górną 2 oraz z dennicą dolną 3. W zbiorniku 1, w dolnej jego części w trakcie pracy układu, znajduje się czynnik chłodniczy w postaci cieczy, zaś w górnej części znajduje się ten sam czynnik chłodniczy ale w postaci gazowej. Ze strefy dolnej dennicy 3 zbiornika 1 odbiera się czynnik chłodzący w postaci cieczy pod ciśnieniem 40 bar, zaś do strefy górnej dennicy 2 zbiornika 1 poprzez przewód 4.2 z zaworem rozprężnym 4.4 powraca czynnik chłodniczy w postaci gazu również pod ciśnieniem 40 bar. Dolna dennica 3 połączona jest przewodem 4.1 ciekłego czynnika chłodzącego, poprzez filtr odwadniający 4.3 z komorą mroźniczą 5 oraz z komorą chłodniczą 6 układu chłodzenia. W komorze mroźniczej utrzymuje się w tym przykładzie wykonania temperaturę -20°C. Wewnątrz parownika temperatura wynosi -28°C, ciśnienie 15 bar. W komorze chłodniczej 6 odpowiednio, w tym przykładzie wykonania parametry wynoszą: +4°C, w parowniku 6.2 temperatura -4°C i ciśnienie 30 bar.Tank 1, as shown in drawings fig. 2, fig. 3 and fig. 4, has the form of a vertical drum with an upper bottom 2 and a lower bottom 3. In tank 1, in its lower part during the operation of the system, there is a refrigerant in the form of a liquid, while in the upper part there is the same refrigerant but in gaseous form. From the zone of the lower bottom 3 of tank 1, a refrigerant in the form of a liquid is collected at a pressure of 40 bar, while to the zone of the upper bottom 2 of tank 1, through the line 4.2 with the expansion valve 4.4, the refrigerant in the form of a gas also at a pressure of 40 bar is returned. The lower bottom 3 is connected by the line 4.1 of the liquid refrigerant, through the dehydration filter 4.3 with the freezing chamber 5 and with the cooling chamber 6 of the cooling system. In this embodiment, the temperature in the freezing chamber is maintained at -20°C. Inside the evaporator the temperature is -28°C, pressure 15 bar. In the cooling chamber 6 respectively, in this embodiment the parameters are: +4°C, in the evaporator 6.2 the temperature is -4°C and the pressure is 30 bar.
W komorze mroźniczej 5 przewód 4.1 doprowadzony jest poprzez zawór rozprężny 5.1 do parownika 5.2, skąd czynnik chłodniczy w postaci dwutlenku węgla CO2, po odparowaniu doprowadzony jest rurociągiem ssawnym 5.3 do sprężarki 7 oznaczonej na rysunku fig. 1 także symbolem LT. Wyjście parownika 5.2 z komory mroźniczej 5 połączone jest z wejściem do sprężarki 7 gdzie ciśnienie ssania sprężarki 5 w tym przykładzie wykonania wynosi 15 bar.In the freezing chamber 5, the line 4.1 is supplied through the expansion valve 5.1 to the evaporator 5.2, from where the refrigerant in the form of carbon dioxide CO2, after evaporation, is supplied through the suction pipeline 5.3 to the compressor 7, also marked in Fig. 1 with the symbol LT. The outlet of the evaporator 5.2 from the freezing chamber 5 is connected to the inlet to the compressor 7, where the suction pressure of the compressor 5 in this embodiment is 15 bar.
Natomiast w komorze chłodniczej 6 przewód 4.1 doprowadzony jest poprzez zawór rozprężny 6.1 do parownika 6.2, skąd czynnik chłodniczy po odparowaniu, rurociągiem 6.3 łączącym się z rurociągiem tłocznym 7.1 ze sprężarki 7 doprowadzony jest do sprężarki drugiego stopnia sprężania 8 oznaczonej także symbolem MT na rysunku fig. 1.In the cooling chamber 6, the line 4.1 is fed through the expansion valve 6.1 to the evaporator 6.2, from where the refrigerant, after evaporation, is fed through the pipeline 6.3 connecting with the discharge pipeline 7.1 from the compressor 7 to the second-stage compressor 8, also marked with the symbol MT in Fig. 1.
Do przewodu 7.1 łączącego wyjście sprężarki 7 pierwszego stopnia z wejściem do sprężarki 8 drugiego stopnia dołączony jest również rurociąg 6.3 czynnika chłodniczego z parownika 6.2 komory chłodniczej 6. Przewód 7.1 połączony jest ponadto ze zbiornikiem 1 czynnika chłodniczego przewodem obejściowym 9, o charakterze by-pasu, którym do przewodu 7.1 dostarczany może być czynnik chłodniczy poprzez zawór rozprężny obejściowy 10, gdzie temperatura czynnika chłodniczego za zaworem obejściowym 10 wynosi w tym przykładzie wykonania -4°C, zaś ciśnienie 30 bar.A refrigerant pipeline 6.3 from the evaporator 6.2 of the cooling chamber 6 is also connected to the line 7.1 connecting the outlet of the first-stage compressor 7 with the inlet to the second-stage compressor 8. The line 7.1 is further connected to the refrigerant tank 1 by a bypass line 9, of a bypass nature, through which a refrigerant can be supplied to the line 7.1 via a bypass expansion valve 10, wherein the temperature of the refrigerant downstream of the bypass valve 10 is -4°C in this embodiment, and the pressure is 30 bar.
Sprężarki pierwszego stopnia 7 oraz drugiego stopnia 8 połączone są szeregowo z odolejaczem 11 o ciśnieniu maksymalnym 120 bar, z którego czynnik chłodniczy w postaci gazowej kierowany jest przewodem 12 do chłodnicy 13, gdzie następuje schłodzenie czynnika chłodniczego w postaci gazu, w zakresie ciśnienia 120 bar i/lub skroplenie przy niższych parametrach ciśnienia i temperatury czynnika chłodniczego wynikających z odpowiednio niższych temperatur chłodziwa chłodnicy gazu 13. Z chłodnicy 13 czynnik chłodniczy gównie w postaci gazu jest przekazywany przewodem 4.2 powrotu czynnika roboczego z zaworem rozprężnym 4.4 do zbiornika 1. Z odolejacza 11 oddzielony olej kierowany jest przewodami olejowymi 11.1 oraz 11.2 do układów smarowania sprężarki pierwszego stopnia sprężania 7 oraz sprężarki drugiego stopnia sprężania 8.The first-stage compressors 7 and second-stage compressors 8 are connected in series with an oil separator 11 with a maximum pressure of 120 bar, from which the refrigerant in gaseous form is directed through line 12 to cooler 13, where the refrigerant in gaseous form is cooled within the pressure range of 120 bar and/or condensed at lower pressure and temperature parameters of the refrigerant resulting from the correspondingly lower temperatures of the coolant of the gas cooler 13. From cooler 13, the refrigerant, mainly in gaseous form, is transferred through line 4.2 of the working medium return with an expansion valve 4.4 to tank 1. The separated oil from the oil separator 11 is directed through oil lines 11.1 and 11.2 to the lubrication systems of the first-stage compressor 7 and the second-stage compressor 8.
Chłodnica gazu 13 stanowi wymiennik ciepła płaszczowo - rurowy, gdzie medium chłodzącym obiegowy czynnik chłodniczy w postaci dwutlenku węgla CO2 jest woda morska, doprowadzana i odprowadzana do i z chłodnicy 13 przewodami 13.1, zaś czynnik chłodniczy przepływa w przestrzeni międzyrurowej 13.2 w płaszczu chłodnicy 13.The gas cooler 13 is a shell-and-tube heat exchanger, where the medium cooling the circulating refrigerant in the form of carbon dioxide CO2 is sea water, supplied and discharged to and from the cooler 13 via lines 13.1, while the refrigerant flows in the inter-pipe space 13.2 in the cooler jacket 13.
Z rurociągu 12 do zbiornika 1 przewodem obejściowym 14 dostarczany jest czynnik w przypadku zbyt małej ilości czynnika na ssaniu sprężarek 7, 8. Rurociąg obejściowy 14 wyposażony jest w zawór elektromagnetyczny 14.1 sterowany układem automatyki. Zawór 4.5 na rurociągu 4.2 zabezpiecza zawór 4.4 przed uderzeniem czynnika o wyższym ciśnieniu z rurociągu obejściowego 14.From pipeline 12 to tank 1 through bypass line 14 the medium is supplied in case of too low quantity of medium at the suction of compressors 7, 8. Bypass line 14 is equipped with solenoid valve 14.1 controlled by the automation system. Valve 4.5 on pipeline 4.2 protects valve 4.4 against impact of medium with higher pressure from bypass line 14.
Na rysunku fig. 2 przedstawiono w przykładzie wykonania urządzenie chłodnicze w postaci agregatu z zespołem chłodnicy gazu 13. Jak pokazano na tym rysunku agregat zawiera szereg zespołów stanowiących w połączeniu urządzenie chłodnicze według wynalazku, zabudowanych w tym przykładzie wykonania, w stelażu 15. W stelażu 15 zamocowane są zespoły opisane wyżej przy opisie układu chłodzenia pokazanego na rysunku fig. 1. Na rysunku fig. 2 uwidoczniono zamocowany w stelażu 15 zbiornik 1 czynnika chłodniczego gdzie gromadzi się dwutlenek węgla CO2 oznaczany w technice chłodniczej jako R 744.Figure 2 shows an example of an embodiment of a refrigeration device in the form of a unit with a gas cooler unit 13. As shown in this drawing, the unit comprises a number of units constituting, in combination, a refrigeration device according to the invention, installed in this example of an embodiment in a frame 15. The units described above in the description of the cooling system shown in Figure 1 are mounted in the frame 15. Figure 2 shows a refrigerant tank 1 mounted in the frame 15, where carbon dioxide CO2, designated in refrigeration technology as R 744, is collected.
Zbiornik 1 stanowi pionowo ustawiony walczak z dennicami 2,3. Zbiornik 1 wyposażony jest w górnej dennicy 2 w co najmniej jeden zawór bezpieczeństwa 16. W tym przykładzie wykonania, na rysunku fig. 2 pokazano dwa zawory bezpieczeństwa 16. Pokazano także zawór rozprężny obejściowy 10 zlokalizowany na rurociągu obejściowym 9, o charakterze by-pasu. Uwidoczniono tu także sprężarki 7 i 8. Poza agregatem w postaci zespołu urządzeń zamocowanych w stelażu 15 na tym rysunku pokazano także chłodnicę 13, wraz z rurociągiem 12 wlotu czynnika chłodniczego i rurociągiem 4.2 powrotu czynnika chłodniczego w postaci gazu, a także króćce 13.1 wlotu i wylotu chłodzącej wody morskiej doprowadzanej do zespołu rurek umieszczonych wewnątrz płaszcza tej chłodnicy gazu 13. Pokazano także przykładową lokalizację filtra czynnika chłodniczego 17.Tank 1 is a vertically arranged drum with bottoms 2, 3. Tank 1 is equipped in the upper bottom 2 with at least one safety valve 16. In this embodiment, Fig. 2 shows two safety valves 16. Also shown is a bypass expansion valve 10 located on the bypass pipeline 9, of a bypass nature. Also shown are compressors 7 and 8. In addition to the aggregate in the form of a set of devices mounted in the frame 15, this drawing also shows a cooler 13, together with a refrigerant inlet pipeline 12 and a refrigerant gas return pipeline 4.2, as well as inlet and outlet nozzles 13.1 for cooling sea water supplied to the set of tubes placed inside the jacket of this gas cooler 13. An example location of the refrigerant filter 17 is also shown.
Na kolejnym rysunku fig. 3 oraz fig. 4 pokazano w przykładzie wykonania zbiornik 1 czynnika chłodniczego odpowiednio w półwidoku półprzekroju na rysunku fig. 3 oraz w przekroju na rysunku fig, 4. W tym przykładzie wykonania pionowy zbiornik 1 ma postać walczaka z blachy stalowej. Walczak zamknięty jest od góry i od dołu dennicami 2, 3. Na rysunku fig. 4 uwidoczniono króciec obejściowy 20 wylotu ze zbiornika 1 czynnika chłodniczego w postaci gazowej do sprężarki 8, oraz króciec 21 odbioru ze zbiornika 1 czynnika chłodniczego w postaci ciekłej do parowników 5.2 i 6.2.In the next drawing, Fig. 3 and Fig. 4, an example of an embodiment of a refrigerant tank 1 is shown, respectively, in a half-sectional half-view in Fig. 3 and in a cross-section in Fig. 4. In this example of an embodiment, the vertical tank 1 has the form of a steel sheet drum. The drum is closed at the top and bottom by bottoms 2, 3. Fig. 4 shows a bypass connector 20 for the outlet of the refrigerant in gaseous form from the tank 1 to the compressor 8, and a connector 21 for receiving the refrigerant in liquid form from the tank 1 to the evaporators 5.2 and 6.2.
Na rysunku fig. 5 pokazano w widoku chłodnicę gazu 13. Uwidoczniono tu króćce 13.1 rurociągów wlotu oraz wylotu chłodzącej wody morskiej do i z zespołu rurek 13.3 pokazanych na dalszych rysunkach. Chłodnica gazu 13 zamknięta jest z jednej strony zespołem kołnierzy z króćcami 13.1 wlotu i wylotu wody morskiej. Z drugiej strony chłodnica gazu 13 jest zamknięta znormalizowanymi kołnierzami i kołpakiem rewizyjnym 22.The drawing Fig. 5 shows a view of a gas cooler 13. Here, the pipe stubs 13.1 of the cooling sea water inlet and outlet to and from the pipe assembly 13.3 shown in the following drawings are visible. The gas cooler 13 is closed on one side by a flange assembly with the sea water inlet and outlet stubs 13.1. On the other side, the gas cooler 13 is closed by standardized flanges and an inspection cap 22.
Przekrój chłodnicy gazu 13 płaszczyzną pionową, zgodną z wzdłużną osią symetrii płaszcza 13.2 chłodnicy pokazano na rysunku fig. 6. Pokazano tu zespoły kołnierzy i pokryw zamykających chłodnicę 13 z obu stron. Chłodnica 13, której zadaniem jest chłodzenie gazowego dwutlenku węgla, zawiera wewnątrz płaszcza 13.2 zespół rurek, w których przepływa woda morska. Wewnątrz płaszcza 13.2 przepływa natomiast gazowy czynnik chłodniczy w postaci CO2 oznaczany też w technice chłodniczej jako R 744. Woda morska przepływająca w zespole rurek 13.3 stanowi czynnik chłodzący dwutlenek węgla CO2 przepływający w płaszczu chłodnicy 13.A cross-section of the gas cooler 13 with a vertical plane, consistent with the longitudinal axis of symmetry of the cooler jacket 13.2 is shown in Figure 6. Here, the sets of flanges and covers closing the cooler 13 on both sides are shown. The cooler 13, whose task is to cool the gaseous carbon dioxide, contains inside the jacket 13.2 a set of tubes in which sea water flows. Inside the jacket 13.2, on the other hand, a gaseous refrigerant in the form of CO2, also designated in refrigeration technology as R 744, flows. The sea water flowing in the set of tubes 13.3 constitutes the cooling agent for the carbon dioxide CO2 flowing in the cooler jacket 13.
Na rysunku fig. 8 pokazano przekrój poprzeczny płaszcza 13.2 chłodnicy 13, między kołnierzami zamykającymi ten płaszcz 13.2. Na tym rysunku pokazano przekrój chłodnicy płaszczyzną prostopadłą do głównej osi symetrii płaszcza 13.2, z uwidocznieniem układu rurek 13.3 wewnątrz których przepływa woda morska.Figure 8 shows a cross-section of the jacket 13.2 of the cooler 13, between the flanges closing this jacket 13.2. This figure shows a cross-section of the cooler with a plane perpendicular to the main axis of symmetry of the jacket 13.2, showing the system of tubes 13.3 inside which sea water flows.
Wnętrze płaszcza 13.2 chłodnicy 13 podzielone jest w tym przykładzie wykonania płaskimi wzdłużnymi półkami bocznymi 13.7 na dwie części połączone ze sobą w części środkowej: komorę górną 13.8 oraz komorę dolną 13.9. Górna komora 13.8 wnętrza płaszcza jest zasilana z króćca wlotowego czynnika chłodniczego, zaś dolna komora 13.9 połączona jest z króćcem odprowadzenia czynnika chłodniczego po jego ochłodzeniu w chodnicy 13.The interior of the jacket 13.2 of the cooler 13 is divided in this embodiment by flat longitudinal side shelves 13.7 into two parts connected to each other in the middle: an upper chamber 13.8 and a lower chamber 13.9. The upper chamber 13.8 of the interior of the jacket is supplied with refrigerant from the inlet nozzle, while the lower chamber 13.9 is connected to the discharge nozzle of the refrigerant after it has cooled in the cooler 13.
Wymienione zespoły rurek 13.4, 13.5 przepływu wody morskiej pokazano na załączonym rysunku fig. 8 oraz fig. 10. Określenie górny zespół rurek 13.4, należy rozumieć jako rurki 13.3 ułożone ponad poziomą płaszczyzną C-C, oznaczoną na rysunku fig. 8. Określenie dolny zespół rurek 13.5, należy rozumieć tak, że dotyczy ono dolnego zespołu rurek 13.5 ułożonych pod poziomą płaszczyzną C-C, wyznaczoną na tym rysunku w strefie komory dolnej 13.9 widocznej na rysunku fig. 6.The above-mentioned sets of tubes 13.4, 13.5 for the flow of sea water are shown in the attached drawings Fig. 8 and Fig. 10. The term upper set of tubes 13.4 should be understood as tubes 13.3 arranged above the horizontal plane C-C, designated in Fig. 8. The term lower set of tubes 13.5 should be understood in such a way that it refers to the lower set of tubes 13.5 arranged below the horizontal plane C-C, designated in this drawing in the zone of the lower chamber 13.9 visible in Fig. 6.
Liczba i średnica rurek są ze sobą powiązane poprzez kryterium szybkości przepływu wody morskiej w rurkach 13.3. W rozwiązaniu według wynalazku w rurkach przepływa czynnik chodzący w postaci wody morskiej. Wewnątrz płaszcza 13 przepływa czynnik chłodniczy w postaci CO2. Prędkość przepływu jest kluczowa dla rozwinięcia przepływu burzliwego i uzyskania możliwie jak największych współczynników wymiany ciepła w wymienniku płaszczowo rurowym. Oba parametry są powiązane z długością i konfiguracją rurek 13.4, 13.5, co rzutuje na wielkość powierzchni wymiany ciepła. Poprzez dobór tych parametrów w postaci liczby, średnicy oraz konfiguracji rurek 13.4, 13.5 możliwe jest uzyskanie oczekiwanej powierzchni wymiany ciepła. Dla stopnia wymiany ciepła ważna jest także wielkość wolnej powierzchni między rurkami co ma wpływ na sprawność przepływu czynnika chłodzącego CO2 we wnętrzu płaszcza 13. Duża odległość pomiędzy rurkami 13.4, 13.5 zmniejsza burzliwość przepływu CO2, co spowalnia proces chłodzenia. Ułatwia to jednak inspekcję i czyszczenie przestrzeni między rurkami.The number and diameter of the tubes are related to each other by the criterion of the seawater flow rate in the tubes 13.3. In the solution according to the invention, the cooling agent in the form of seawater flows in the tubes. The cooling agent in the form of CO2 flows inside the shell 13. The flow rate is crucial for developing turbulent flow and obtaining the highest possible heat exchange coefficients in the shell-and-tube exchanger. Both parameters are related to the length and configuration of the tubes 13.4, 13.5, which affects the size of the heat exchange surface. By selecting these parameters in the form of the number, diameter and configuration of the tubes 13.4, 13.5, it is possible to obtain the expected heat exchange surface. The size of the free surface between the tubes is also important for the degree of heat exchange, which affects the efficiency of the flow of the cooling agent CO2 inside the shell 13. A large distance between the tubes 13.4, 13.5 reduces the turbulence of the CO2 flow, which slows down the cooling process. However, this facilitates inspection and cleaning of the space between the tubes.
Rekomendowany odstęp między rurkami przepływu wody morskiej wewnątrz płaszcza 13.2 chłodnicy, w tym przykładzie wykonania to co najmniej 6 mm oraz dodatkowo 6 mm jeśli występuje konieczność czyszczenia przestrzeni między rurkami. Dane te mogą być inne w innych przykładach wykonania i są zależne od gabarytów poszczególnych elementów składowych chłodnicy 13. W tym przykładzie wykonania rurki 13.3 oraz dna sitowe między którymi są te rurki zamocowane wykonane są z tytanu. Połączenia rurek z płytą sitową są spawane.The recommended distance between the seawater flow tubes inside the cooler casing 13.2, in this embodiment, is at least 6 mm and an additional 6 mm if there is a need to clean the space between the tubes. These data may be different in other embodiments and are dependent on the dimensions of the individual components of the cooler 13. In this embodiment, the tubes 13.3 and the sieve bottoms between which these tubes are attached are made of titanium. The connections of the tubes to the sieve plate are welded.
W przykładzie wykonania pokazanym na rysunku od fig. 5 do fig. 9, rurki 13.4 oraz 13.5, zamocowane pomiędzy dnami sitowymi 13.6, i ustabilizowane poprzecznymi płytkami sitowymi, pozwalają na prowadzenie czynnika chłodniczego CO2 przez przestrzeń wewnątrz płaszcza 13.2 chłodnicy gazu. Czynnik chłodzący prowadzony zespołami rurek 13.4, 13.5 stanowi w tym przykładzie wykonania woda morska, która jest czerpana w znany sposób z akwenu na którym aktualnie znajduje się statek.In the embodiment shown in the drawing from Fig. 5 to Fig. 9, the tubes 13.4 and 13.5, fixed between the sieve bottoms 13.6, and stabilized by transverse sieve plates, allow the CO2 coolant to be guided through the space inside the jacket 13.2 of the gas cooler. The coolant guided by the tube assemblies 13.4, 13.5 in this embodiment is sea water, which is drawn in a known manner from the body of water in which the ship is currently located.
Jak powiedziano wyżej, rurki prowadzenia wody morskiej jako czynnika chłodzącego czynnik chłodniczy są zgrupowane w dwa zespoły widoczne na rysunku fig. 8: górny zespół rurek 13.4 oraz dolny zespół rurek 13.5. W tym przykładzie wykonania te dwa zespoły rurek 13.4 oraz 13.5 są ze sobą połączone przepływowo we wnętrzu płaszcza 13.2. Zespół górny 13.4 znajduje się w strefie wymienionej wyżej komory górnej 13.8 zaś zespół dolny 13.5 znajduje się w strefie wymienionej wyżej komory dolnej 13.9, wydzielonych na rysunku fig. 8 płaszczyzną poziomą C-C. Pokazano to na rysunkach fig. 6 oraz fig. 8 oraz fig. 10. Zespoły rurek 13.4, 13.5 osadzone są w dnach sitowych 13.6. Uwidoczniono to na rysunku fig. 6. W tym samym czasie przestrzeniami 13.8, 13.9 wewnątrz płaszcza 13.2 chłodnicy 13 przepływa w przeciwprądzie czynnik chłodniczy w postaci mieszaniny gazowo-cieczowej dwutlenku węgla CO2. Na skutek ochłodzenia wewnątrz płaszcza 13.2 chłodnicy 13 następuje oziębienie mieszaniny i częściowe wykroplenie fazy cieczowej CO2.As mentioned above, the tubes conducting sea water as a cooling medium for the refrigerant are grouped into two units visible in the drawing fig. 8: an upper tube unit 13.4 and a lower tube unit 13.5. In this embodiment, these two tube units 13.4 and 13.5 are connected with each other in a flow manner inside the casing 13.2. The upper unit 13.4 is located in the zone of the above-mentioned upper chamber 13.8, while the lower unit 13.5 is located in the zone of the above-mentioned lower chamber 13.9, separated in the drawing fig. 8 by a horizontal plane C-C. This is shown in the drawings fig. 6, fig. 8 and fig. 10. The tube units 13.4, 13.5 are mounted in the tube sheets 13.6. This is shown in Figure 6. At the same time, a refrigerant in the form of a gas-liquid mixture of carbon dioxide CO2 flows countercurrently through spaces 13.8, 13.9 inside the jacket 13.2 of the cooler 13. As a result of cooling inside the jacket 13.2 of the cooler 13, the mixture is cooled and the liquid phase of CO2 partially condenses.
Na rysunku fig. 8, oraz fig. 10 pokazano pogrupowanie rurek przepływu czynnika chłodzącego w postaci wody morskiej, w zespołach rurek: górnym 13.4 oraz dolnym 13.5. W zespole górnym 13.4 cztery rurki są ułożone symetrycznie jedna obok drugiej, jako pierwsza warstwa. Na tej pierwszej warstwie czterech rurek ułożona jest symetrycznie druga warstwa czterech rurek tak, że pomiędzy oboma parami rurek drugiej warstwy znajduje się środkowy odstęp. Na wewnętrznych rurkach drugiej warstwy rurek ułożona jest również symetrycznie, trzecia warstwa w postaci pary rurek. Zespół górny 13.4 rurek prowadzenia czynnika chłodniczego w chłodnicy 13 zawiera więc 10 rurek przepływu czynnika chłodzącego w postaci wody morskiej dostarczanej do tej chłodnicy.Figures 8 and 10 show the grouping of the coolant flow tubes in the form of sea water in the tube assemblies: upper 13.4 and lower 13.5. In the upper assembly 13.4, four tubes are arranged symmetrically one next to the other, as the first layer. On this first layer of four tubes, a second layer of four tubes is arranged symmetrically so that there is a middle gap between both pairs of tubes of the second layer. On the inner tubes of the second layer of tubes, a third layer is also arranged symmetrically, in the form of a pair of tubes. The upper assembly 13.4 of the coolant flow tubes in the cooler 13 therefore contains 10 tubes for the coolant flow in the form of sea water supplied to this cooler.
Taki sam dolny zespół 13.5 rurek prowadzenia czynnika chłodzącego w postaci wody morskiej znajduje się pod płaszczyzną C-C pokazaną na rysunku fig. 8 oraz fig. 10 dzielącą teoretycznie wnętrze płaszcza 13.2 chłodnicy 13 na komorę górną 13.8 i komorę dolną 13.9. Rurki 13.3 zasilane są czynnikiem chłodzącym w postaci wody morskiej. Pokazano to na rysunku fig. 6 oraz fig. 10. Tu także, w drugiej komorze 13.9 pokazanej na rysunku fig. 6, na pierwszej warstwie czterech rurek ułożona jest druga, symetryczna warstwa czterech rurek, gdzie pomiędzy dwoma parami rurek jest w tej drugiej warstwie zachowany środkowy odstęp. Podobnie jak w zespole górnym, na tej drugiej warstwie ułożona jest trzecia warstwa w postaci dwóch rurek.The same lower assembly 13.5 of pipes conducting the coolant in the form of sea water is located under the plane C-C shown in drawings fig. 8 and fig. 10 theoretically dividing the interior of the jacket 13.2 of the cooler 13 into an upper chamber 13.8 and a lower chamber 13.9. The pipes 13.3 are supplied with the coolant in the form of sea water. This is shown in drawings fig. 6 and fig. 10. Here too, in the second chamber 13.9 shown in drawing fig. 6, on the first layer of four pipes is arranged a second, symmetrical layer of four pipes, where between two pairs of pipes in this second layer a central distance is maintained. Similarly to the upper assembly, on this second layer is arranged a third layer in the form of two pipes.
Oba zespoły 13.4, 13.5 rurek prowadzenia czynnika chłodniczego zawierają więc środkowy kanał 23. Pokazano to na rysunku fig. 8. Czynnik chłodzący w postaci dwutlenku węgla CO2 doprowadzany i odprowadzany do i z płaszcza 13.2 chłodnicy, może przepływać zarówno po zewnętrznej stronie danego zespołu rurek, jak i wewnątrz tego zespołu w opisanym kanale 23, chłodząc ten czynnik chłodniczy CO2 przepływający wewnątrz płaszcza 13.2 chłodnicy 13. Opisana organizacja zespołów 13.4, 13.5 rurek chłodzenia czynnika chłodniczego CO2, w przeciwprądzie do przepływu wody morskiej, pozwoliła dodatkowo obniżyć temperaturę czynnika chłodniczego CO2, na wejściu do zaworu rozprężnego wysokiego ciśnienia, a finalnie obniżyć temperaturę czynnika chłodniczego dostarczanego w obiegu do zbiornika 1. Opisana struktura rozstawienia rurek 13.3 przepływu wody morskiej jest przykładowa i nie wyklucza się innej budowy wewnętrznej chłodnicy 13.Both units 13.4, 13.5 of the refrigerant guide tubes therefore contain a central channel 23. This is shown in Fig. 8. The cooling agent in the form of carbon dioxide CO2 supplied to and discharged from the cooler jacket 13.2 can flow both on the outside of the given unit of tubes and inside this unit in the described channel 23, cooling the refrigerant CO2 flowing inside the jacket 13.2 of the cooler 13. The described organization of the units 13.4, 13.5 of the refrigerant CO2 cooling tubes, in countercurrent to the seawater flow, made it possible to additionally lower the temperature of the refrigerant CO2 at the inlet to the high-pressure expansion valve, and finally lower the temperature of the refrigerant supplied in the circuit to the tank 1. The described structure of the arrangement of the seawater flow tubes 13.3 is exemplary and a different internal structure of the cooler 13 is not excluded.
W tym przykładzie wykonania płaszcz chłodnicy 13 ma średnicę zewnętrzną 150 mm, natomiast rurki wewnętrzne prowadzenia wody morskiej mają średnicę zewnętrzną 16 mm i są wytworzone z tytanu, podobnie jak dna sitowe 13.6, w których rurki 13.3 są wspawane. Dzięki zastosowaniu tytanu, rurki 13.3 oraz dna sitowe 13.6 są odporne na korozję wywoływaną przez wodę morską. W tym przykładzie 25 wykonania chłodnica 13 ma długość łączną 1738 mm, razem z króćcami wlotu i wylotu wody morskiej oraz kołpakiem rewizyjnym 22.In this embodiment, the cooler shell 13 has an outside diameter of 150 mm, while the internal tubes for guiding the sea water have an outside diameter of 16 mm and are made of titanium, as are the tube sheets 13.6, in which the tubes 13.3 are welded. Thanks to the use of titanium, the tubes 13.3 and the tube sheets 13.6 are resistant to corrosion caused by sea water. In this embodiment, the cooler 13 has a total length of 1738 mm, together with the sea water inlet and outlet nozzles and the inspection cap 22.
Czynnik chłodniczy w postaci dwutlenku węgla określany w technice chłodnictwa symbolem R744, w postaci mieszaniny dwufazowej ciecz-gaz gromadzony jest w zbiorniku 1, a następnie poprzez miedziany rurociąg cieczowy 4.1 prowadzony jest do zaworów rozprężnych 5.1 oraz 6.1 znajdujących się w komorach mroźniczej 5 i chłodniczej 6. Na rurociągu cieczowym 4.1 znajduje się również filtr odwadniający 4.3 filtrujący czynnik z zanieczyszczeń i wilgoci. Sterowane elektronicznie zawory rozprężne 5.1, 6.1 w komorze mroźniczej 5 oraz w komorze chłodniczej 6, powodują spadek ciśnienia czynnika chłodniczego co skutkuje obniżeniem temperatury wrzenia czynnika, jego gwałtownym odparowaniem w parownikach komór 5, 6. Na skutek ich działania w komorach 5, 6 następuje spadek temperatury do zadanego poziomu. W tym przykładzie wykonania w komorze mroźniczej do temperatury 20°C, natomiast w komorze chłodniczej do temperatury +4°C.The refrigerant in the form of carbon dioxide, referred to in refrigeration technology as R744, in the form of a two-phase liquid-gas mixture is collected in the tank 1, and then through a copper liquid pipeline 4.1 is led to the expansion valves 5.1 and 6.1 located in the freezing chambers 5 and cooling chamber 6. There is also a dehydration filter 4.3 on the liquid pipeline 4.1, which filters the agent from impurities and moisture. Electronically controlled expansion valves 5.1, 6.1 in the freezing chamber 5 and in the cooling chamber 6 cause a drop in the pressure of the refrigerant, which results in a decrease in the boiling point of the agent, its rapid evaporation in the evaporators of chambers 5, 6. As a result of their operation, the temperature in chambers 5, 6 drops to a set level. In this example of implementation, in the freezing chamber to a temperature of 20°C, while in the cooling chamber to a temperature of +4°C.
Sprężarka pierwszego stopnia sprężania 7 oznaczona także na rysunku fig. 1 jako LT, odsysa czynnik z rurociągu wyjściowego 5.3 z komory mroźniczej 5 i parownika 5.2 i spręża go do rurociągu 7.1. Sprężarka drugiego stopnia sprężania 8 oznaczona także na rysunku fig. 1 jako MT, odsysa czynnik tłoczony sprężarką 7 pierwszego stopnia z parownika 5.2, czynnik z rurociągu wyjściowego 6.3 z komory chłodniczej 6 i parownika 6.2 oraz czynnik z rurociągu obejściowego 9. Do rurociągu obejściowego 9 czynnik chłodniczy wtłaczany jest ze zbiornika 1 poprzez zawór rozprężny obejściowy 10 na skutek różnicy ciśnień w zbiorniku 1 i w rurociągu 9. Sprężarka drugiego stopnia sprężania 8 tłoczy czynnik chłodniczy do odolejacza 11 który rozdziela czynnik chłodniczy od oleju, który zawracany jest przewodami 11.1 oraz 11.2 do układu smarowania wymienionych sprężarek 7, 8.The first-stage compressor 7, also designated LT in Fig. 1, sucks the medium from the outlet pipeline 5.3 of the freezing chamber 5 and the evaporator 5.2 and compresses it into the pipeline 7.1. The second-stage compressor 8, also designated in Fig. 1 as MT, sucks off the refrigerant pumped by the first-stage compressor 7 from the evaporator 5.2, the refrigerant from the outlet pipeline 6.3 from the cooling chamber 6 and evaporator 6.2, and the refrigerant from the bypass pipeline 9. The refrigerant is pumped into the bypass pipeline 9 from the tank 1 through the bypass expansion valve 10 as a result of the pressure difference in the tank 1 and in the pipeline 9. The second-stage compressor 8 pumps the refrigerant to the oil separator 11 which separates the refrigerant from the oil, which is returned through lines 11.1 and 11.2 to the lubrication system of the aforementioned compressors 7, 8.
Czynnik chłodniczy R744 w postaci dwutlenku węgla tłoczony jest do chłodnicy 13 poprzez rurociąg 12. W chłodnicy 13 następuje ochłodzenie i/lub skroplenie czynnika chłodniczego. Wymiana ciepła zachodzi pomiędzy gorącym czynnikiem chłodniczym prowadzonym w płaszczu chłodnicy, a wodą morską o niższej temperaturze tłoczoną rurkami przepływu wody morskiej 13.3 w chłodnicy 13. Woda morska dostarczana i oddawana jest w znany sposób rurociągiem poprzez króćce 13.1.The R744 refrigerant in the form of carbon dioxide is pumped into the cooler 13 via the pipeline 12. The refrigerant is cooled and/or condensed in the cooler 13. Heat exchange takes place between the hot refrigerant conducted in the cooler jacket and the lower temperature seawater pumped through the seawater flow tubes 13.3 in the cooler 13. The seawater is supplied and released in a known manner via the pipeline via the nozzles 13.1.
Schłodzony czynnik chłodniczy jest transportowany rurociągiem 4.2 do zbiornika 1. Przed zbiornikiem 1, na rurociągu 4.2 znajduje się zawór rozprężny wysokiego ciśnienia 4.4, który obniża ciśnienie czynnika chłodniczego do ciśnienia wykraplanie w separatorze 1. Ciecz z separatora 1 jest odbierana przewodem 4.3 i odparowywana w parownikach 5.2, 6.2, jak to opisano wyżej.The cooled refrigerant is transported through line 4.2 to tank 1. Upstream of tank 1, on line 4.2, there is a high-pressure expansion valve 4.4, which reduces the pressure of the refrigerant to the condensing pressure in separator 1. The liquid from separator 1 is collected through line 4.3 and evaporated in evaporators 5.2, 6.2, as described above.
Rurociągiem obejściowym 14 do zbiornika 1 dostarczany jest czynnik pod wysokim ciśnieniem, w przypadku gdy tego czynnika brakuje na ssaniu sprężarki 7 lub 8. Na rurociągu obejściowym 14 znajduje się zawór obejściowy 14.1 sterowany znanym układem automatyki.A high-pressure medium is supplied to the tank 1 via the bypass pipeline 14 in case there is a shortage of this medium at the suction of the compressor 7 or 8. The bypass pipeline 14 is equipped with a bypass valve 14.1 controlled by a known automatic system.
Wykaz oznaczeń na rysunku.List of symbols in the drawing.
1. Zbiornik czynnika chłodniczego1. Refrigerant tank
2. Dennica górna2. Upper bottom
3. Dennica dolna3. Bottom bottom
4.1. Rurociąg czynnika chłodniczego ciekłego4.1. Liquid refrigerant pipeline
4.2. Rurociąg czynnika chłodniczego gazowego4.2. Gas refrigerant pipeline
4.3. Filtr odwadniający4.3. Drain filter
4.4. Zawór rozprężny wysokiego ciśnienia4.4. High pressure expansion valve
4.5. Zawór zwrotny4.5. Check valve
5. Komora mroźnicza5. Freezing chamber
5.1 Zawór rozprężny5.1 Expansion valve
5.2 Parownik komory mroźniczej5.2 Freezing chamber evaporator
5.3 Rurociąg czynnika gazowego z komory mroźniczej5.3 Gas medium pipeline from the freezing chamber
6. Komora chłodnicza6. Cooling chamber
6.1. Zawór rozprężny6.1. Expansion valve
6.2. Parownik komory chłodniczej6.2. Refrigeration chamber evaporator
6.3. Rurociąg czynnika gazowego z komory chłodniczej6.3. Gas medium pipeline from the cooling chamber
7. Sprężarka pierwszego stopnia sprężania7. First stage compressor
7.1 Rurociąg tłoczno-ssawny pomiędzy sprężarkami7.1 Discharge-suction pipeline between compressors
8. Sprężarka drugiego stopnia sprężania8. Second stage compressor
9. Rurociąg obejściowy9. Bypass pipeline
10. Zawór rozprężny obejściowy10. Bypass expansion valve
11. Odolejacz11. Oil separator
11.1. Rurociąg olejowy11.1. Oil pipeline
11.2. Rurociąg olejowy11.2. Oil pipeline
12. Rurociąg wlotu czynnika chłodniczego12. Refrigerant inlet pipe
13. Chłodnica gazu13. Gas cooler
13.1. Rurociąg wody morskiej13.1. Seawater pipeline
13.2. Płaszcz chłodnicy13.2. Radiator jacket
13.3. Rurki przepływu wody morskiej13.3. Seawater flow tubes
13.4. Górny zespół rurek13.4. Upper Tube Assembly
13.5. Dolny zespół rurek13.5. Lower Tube Assembly
13.6. Dno sitowe13.6. Sieve bottom
13.7. Półka boczna13.7. Side shelf
13.8. Górna komora13.8. Upper chamber
13.9. Dolna komora13.9. Lower chamber
14. Rurociąg obejściowy14. Bypass pipeline
14.1. Zawór elektromagnetyczny obejściowy14.1. Bypass solenoid valve
15. Stelaż15. Frame
16. Zawór bezpieczeństwa16. Safety valve
17. Filtr czynnika chłodniczego17. Refrigerant filter
18. Wziernik18. Speculum
19. Podstawa zbiornika19. Tank base
20. Króciec obejściowy20. Bypass connector
21. Króciec odbioru czynnika chłodniczego w postaci cieczy21. Liquid refrigerant collection port
22. Kołpak.22. Hubcap.
23. Kanał wewnętrzny.23. Internal channel.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL443973A PL246608B1 (en) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | Cooling system and refrigeration device, especially on a marine unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL443973A PL246608B1 (en) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | Cooling system and refrigeration device, especially on a marine unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL443973A1 PL443973A1 (en) | 2024-09-09 |
| PL246608B1 true PL246608B1 (en) | 2025-02-17 |
Family
ID=92676929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL443973A PL246608B1 (en) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | Cooling system and refrigeration device, especially on a marine unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL246608B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2318782B1 (en) * | 2008-07-07 | 2019-01-09 | Carrier Corporation | Refrigeration circuit |
| EP2417406B1 (en) * | 2009-04-09 | 2019-03-06 | Carrier Corporation | Refrigerant vapor compression system with hot gas bypass |
| PL2999932T3 (en) * | 2013-05-03 | 2019-11-29 | Hill Phoenix Inc | Systems and methods for pressure control in a co2 refrigeration system |
| PL3578903T3 (en) * | 2018-06-05 | 2020-09-21 | Hill Phoenix Inc. | Co2 refrigeration system with magnetic refrigeration system cooling |
-
2023
- 2023-03-03 PL PL443973A patent/PL246608B1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2318782B1 (en) * | 2008-07-07 | 2019-01-09 | Carrier Corporation | Refrigeration circuit |
| EP2417406B1 (en) * | 2009-04-09 | 2019-03-06 | Carrier Corporation | Refrigerant vapor compression system with hot gas bypass |
| PL2999932T3 (en) * | 2013-05-03 | 2019-11-29 | Hill Phoenix Inc | Systems and methods for pressure control in a co2 refrigeration system |
| PL3578903T3 (en) * | 2018-06-05 | 2020-09-21 | Hill Phoenix Inc. | Co2 refrigeration system with magnetic refrigeration system cooling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL443973A1 (en) | 2024-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101054784B1 (en) | Carbon dioxide cooling system | |
| US20220205691A1 (en) | Thermal energy storage and heat rejection system | |
| US3481151A (en) | Refrigerant system employing liquid chilling evaporators | |
| CN113623879B (en) | Condenser subassembly with integrated flash tank | |
| US20150143826A1 (en) | Refrigeration system and methods for refrigeration | |
| CN113819684A (en) | Economizer and refrigeration system including the same | |
| CN107655238B (en) | Condenser for compression type refrigerator | |
| KR20060108680A (en) | Suction tube heat exchanger for carbon dioxide cooling system | |
| JP2015064157A (en) | Condenser for compression refrigerator | |
| KR102009751B1 (en) | Refrigeration Equipment using Air cooling type Condenser and Supercooling of Refrigerant | |
| JP2011012828A (en) | Refrigerating device | |
| CN107421168B (en) | Condenser | |
| KR101810674B1 (en) | Ship refrigerration unit with a semi-flooded evaporators | |
| KR101385194B1 (en) | A Condenser | |
| US4541248A (en) | Constant temperature refrigeration system for a freeze heat exchanger | |
| PL443973A1 (en) | Cooling system and refrigeration device, especially on a marine unit | |
| CN210532756U (en) | Heat regenerator for refrigerating system | |
| CN106196733A (en) | Integrating device for heat pump | |
| CN206905332U (en) | Hydrocone type water cooling Brine machine groups system | |
| US20230053834A1 (en) | Enhanced economizer operation in a chiller | |
| CN117722790A (en) | Integral multi-cold source heat pump unit | |
| DK180741B1 (en) | Method for securing a predetermined temperature in a freezer and in a cold room, and refrigeration system as well as the use of a refrigeration system on board a ship | |
| CN114151986B (en) | Water chilling unit | |
| CN209783097U (en) | refrigeration system of refrigeration house | |
| CN222865273U (en) | Novel refrigerating machine oil recovery system |