SE509081C2 - Sätt och anordning för kylning av en produkt med utnyttjande av kondenserad gas - Google Patents

Description

509 081 Fördelen med ett sådant arrangemang är att man kan uppnå en kontinuerlig process, som kan anpassas till aktuellt behov, då kapaciteten hos anordningen bl.a. bestäms av längden hos dubbelröret. _ Nackdelar med en sådan värmeväxlare av dubbelrörstyp är att tillverkningskostnaden blir förhållandevis hög samtidigt som volymen och materialåtgången blir stora i förhållande till den erhållna kapaciteten. Dessa nackdelar blir än mer framträdande om man som i fig. 3 i nämnda PCT-ansökan önskar utnyttja parallellkopplade passager för två av medierna och seriekopplade passager för den kondenserade gasen.

Vid jämförelse med rörvärmeväxlare ger plattvärmeväxlare, d.v.s. värmeväxlare uppbyggda av ett flertal på litet inbördes avstånd från varandra anordnade parallella plattor med stor area, vilka mellan sig bildar passager för de olika medierna, en betydligt större värmeväxlarkapacitet per volymenhet. Även materialåtgången och tillverknings- kostnaden blir betydligt lägre än för motsvarande rörvärme- växlare. Man kan således enkelt och billigt tillverka små plattvärmeväxlare med förhållandevis hög kapacitet.

I vår WO 95/24585 beskrivs ett sätt och en anordning för kylning av en produkt med utnyttjande av kondenserad gas, som möjliggör utnyttjandet av enkla och billiga standard- värmeväxlare av typen plattvärmeväxlare. Därvid krävs emellertid utnyttjandet av ett flertal såsom diskreta komponenter utförda värmeväxlare.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt och en anordning för kylning av en produkt med kondenserad gas utan risk för frysning av produkten och som möjliggör en kontinuerlig process med utnyttjande av en plattvärmeväxlare vars kapacitet enkelt kan anpassas i 509 081 beroende av aktuellt behov.

Till grund för uppfinningen ligger insikten om att detta kan uppnås med hjälp av en plattvärmeväxlare med ett fler- tal efter varandra belägna passager, vilka tillföres medi- erna i viss bestämd ordning.

Det speciellt karakteristiska för ett sätt av det i första stycket angivna slaget är därvid enligt föreliggande upp- finning att man som nämnda värmeväxlaranordningar utnyttjar en kombinerad anordning innefattande ett flertal i värme- överförande kontakt med varandra stående passager för de olika medierna, att åtminstone de för förångning av den kondenserade gasen avsedda passagerna parallellkopplas mellan ett inlopp och ett utlopp, och att medierna till- föres passagerna så att det mellan en passage för den kondenserade gasen och en passage för produkten som skall kylas alltid finns minst en passage som genomströmmas av förångad gas.

Detta sätt medger utnyttjandet av en enkel, billig och kompakt plattvärmeväxlaranordning med en enkelt anpassbar kapacitet för den eftersträvade kylningen, som kan ske utan risk för frysning.

Det föredrages att passagerna för varje medium parallell- kopplas och det gemensamma utloppet från passagerna som tillföres den kondenserade gasen kopplas till det gemensam- ma inloppet för passagerna för den förångade gasen. Härige- nom åstadkommes en enkel sammankoppling av passagerna.

För effektiv värmeväxling föredrages det att passagerna inkopplas så att den förångade gasen kommer att strömma i motströms riktning i förhållande till produktens ström- ningsriktning. 509 081 Den kombinerade värmeväxlaranordningen utföres lämpligen i form av en anordning med ett flertal sida vid sida belägna spaltformade passager åtskilda av skiljeväggar med stor värmeöverförande yta. Detta medger åstadkommandet av en mycket kompakt och effektiv värmeväxlaranordning.

Det speciellt karakteristiska för en anordning för använd- ning vid genomförande av sättet framgår av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till de såsom exempel på bifogade ritningar visade utföringsformerna.

Fig. 1 illustrerar schematiskt en första utföringsform av en värmeväxlare för tre medier och de olika passagernas anslutningar vid tillämpning av uppfinningen.

Fig. 2 och 3 illustrerar två ytterligare utföringsformer av en värmeväxlaranordning, som kan användas vid tillämpning av uppfinningen.

I fig. 1 betecknar 1 en schematiskt visad plattvärmeväxlare för tre medier med ett flertal mellan tunna värmeöverföran- de plattor 2 utbildade passager A, B, C. Plattornas 2 mot passagerna A-C vända ytor kan vara specialutformade för att öka plattornas totala area, som kommer i kontakt med re- spektive medium. I praktiken utföres lämpligen tilloppen till de olika passagerna i form av genom hela serien av plattor passerande rörpassager med selektiva utlopp i önskade passager.

Vid den i fig. 1 visade utföringsformen tillföres den produkt som skall kylas, vilken lämpligen har vätske- eller gasform, via en ledning 3, som är ansluten till passagerna med beteckningen C i värmeväxlaranordningen 1. Den kylda 509 (l81 produkten lämnar värmeväxlaren via en ledning 4.

Den kondenserade gasen, vars kylinnehåll skall utnyttjas för produktkylningen, tillföres via en ledning 5 till samtliga passager med beteckningen A i värmeväxlaranord- ningen 1. Gasen måste ha en lägre kokpunkt än den efter- strävade temperaturen hos produkten och kan exempelvis utgöras av kväve, argon, syre, koldioxid eller naturgas.

Anordningen är så utförd att man uppnår en fullständig förångning av gasen i passagerna A, varvid den förångade gasen i ledningen 6 inkopplas i ledningen 7 och tillföres samtliga passager med beteckningen B i värmeväxlaranord- ningen 1. Därefter avgår den förångade gasen via en ledning 8 och kan utnyttjas i valfri efterföljande process. Till följd av det höga ingångstrycket hos den kondenserade gasen behövs ej någon pump eller fläkt för den förångade gasens cirkulation.

Det inses att kapaciteten hos den visade värmeväxlaranord- ningen kan ändras efter behov genom att öka eller minska passagernas längd och/eller antalet utnyttjade passager.

Vid den visade utföringsformen kommer det mellan varje passage C för produkten och varje passage A för den kalla, kondenserade gasen att finnas en passage B för förångad gas. Detta är av avgörande betydelse, då man härigenom uppnår en indirekt kylning av produkten med utnyttjande av kylinnehållet i den kondenserade gasen med obetydlig risk för frysning av produkten. Detta sker utan användandet av en separat köldbärare, då den förångade gasen tjänstgör som köldbärare och drivs runt i systemet till följd av över- tryckâš i ingångsledningen 5.

Någon direktkontakt mellan produkten och den för kylning utnyttjade gasen förekommer ej heller. För speciellt kri- tiska tillämpningr är det även möjligt att utnyttja extra 509 081 passager mellan produkt och gas för avkänning av eventuellt läckage.

Den beskrivna värmeväxlaranordningen blir mycket effektiv, då man utnyttjar den förångade gasen dels för kylning av produkten, vilket medför en temperaturökning hos den för- ångade gasen, dels för uppvärmning av den kondenserade gasen för förångning av denna. Såväl produktkylningen som förångningen sker således under energiutbyte med ett och samma medium, nämligen den förångade gasen.

Vid den visade utföringsformen strömmar den förångade gasen i motströms riktning i förhållande till såväl produkten som den kondenserade gasen. Även andra kombinationer av med- ström och motström kan emellertid utnyttjas.

Man kan med den visade principen även kyla flera produkter i samma anordning, varvid man t.ex. kan anordna flera passager för produkter mellan varje par av passager för förångad gas eller koppla olika produktpassager till olika anslutningsledningar.

Vid utföringsformen enligt fig. 1 är samtliga passager parallellkopplade mellan tillhörande inlopps- och ut- loppsledningar. Det är emellertid även möjligt att serie- koppla passagerna för den förångade gasen och/eller pro- dukten som skall kylas.

I fig. 2 visas ett sådant exempel, där passagerna B för den förångade gasen är seriekopplade mellan inloppsledningen 7 och utloppsledningen 8. Detta har gjorts med bibehållande av samma passageföljd som i fig. 1, vilket är en förut- sättning. Vid detta utförande kommer emellertid strömnings- förhållandena i de olika passagerna att växla mellan med- ströms och motströms. Motsvarande seriekoppling kan även ske av passagerna för produkten som skall kylas. 509 081 I fig. 3 visas ett alternativt utförande, vid vilket man utnyttjar en sluten behållare 9 med på inbördes avstånd anordnade passager A och C för den kondenserade gasen respektive produkten som skall kylas. Passagerna C är vid behållarens 9 ena ände anslutna till en gemensam inlopps- ledning 5 medan dessa passagers andra ändar är öppna vid behållarens andra ände. Den i passagerna A förångade gasen kan således fritt strömma ut i behållaren 9.

Mellan varje par av passager A finns vid denna utförings- form en passage C för produkten som skall kylas. Dessa passager är inkopplade parallellt mellan en inloppsledning 3 och en utloppsledning 4. Mellan varje par av passager A och C bildas därvid en spaltformad passage i behållaren 9 genom vilka spalter den förångade gasen kan passera till en gemensam utloppsledning 8. Den förångade gasen kommer härvid, såsom vid de tidigare utföringsformerna, att tjäna det dubbla syftet att dels kyla produkten i passagerna C, dels värma den kondenserade gasen i passagerna A för för- ångning av denna. Passagerna A och C byggs upp med ut- nyttjande av samma teknik som används vid konventionella plattvärmeväxlare.

Uppfinningen har ovan beskrivits med hänsvisning till de på ritningarna visade utföringsformerna. Dessa kan emellertid varieras i flera avseenden inom ramen för patentkraven.

Således kan exempelvis antalet passager väljas enligt önskan, vilka även kan delas upp i fler än tre grupper, förutsatt att man tillser att passageföljden blir sådan att passager för produkten som skall kylas aldrig gränsar direkt till en passage för den kalla kondenserade gasen.

Claims (10)

509 081 PÄTENTKRÄV

1. Sätt att kyla en produkt, företrädesvis i gas- eller vätskeform, med utnyttjande av kylinnehållet i en kondense- rad gas, varvid den kondenserade gasen förångas i en för- ångningsvärmeväxlaranordning och produkten kyles i en produktkylande värmeväxlaranordning och varvid såväl nämnda förångning som produktkylning sker under energiutbyte med den förångade gasen, k ä n n e t e c k n a t a v att man som nämnda värmeväxlaranordningar utnyttjar en kombinerad anordning innefattande ett flertal i värmeöverförande kontakt med varandra stående, inbördes åtskilda passager för de olika medierna, att åtminstone de för förångning av den kondenserade gasen avsedda passagerna parallellkopplas mellan ett inlopp och ett utlopp, och att medierna till- föres passagernas inloppsändar så att det mellan en passage för den kondenserade gasen och en passage för produkten som skall kylas alltid finns minst en passage som genomströmmas av förångad gas.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att passagerna för varje medium parallellkopplas och att det gemensamma utloppet från passagerna som tillföres den kondenserade gasen kopplas till det gemensamma inloppet för passagerna för den förångade gasen.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda utlopp och inlopp sammankopplas på sådant sätt att den förângade gasen kommer att strömma i motströms riktning i förhållande till produktens strömningsriktning.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att passagerna för den förångade gasen och/eller passagerna för produkten som skall kylas kopplas i serie med varandra mellan tillhörande inlopp och utlopp. 509 081

5. Sätt enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t a v att som nämnda kombinerade värmeväxlaranordning ut- nyttjas en anordning med ett flertal sida vid sida belägna spaltformade passager åtskilda av skiljeväggar med stor värmeöverförande yta.

6. Anordning för att kyla en produkt, företrädesvis i gas- eller vätskeform, med utnyttjande av kylinnehållet i en kondenserad gas, vilken anordning innefattar en värmeväx- laranordning för förångning av den kondenserade gasen och en värmeväxlaranordning för kylning av produkten, vilka värmeväxlaranordningar båda arbetar under energiutbyte med den förångade gasen, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda värmeväxlaranordningar är kombinerade i en gemensam anordning (1) innefattande ett flertal i värmeöverförande kontakt med varandra stående passager (A, B, C) för de olika medierna, att åtminstone de för förångning av den kondenserade gasen avsedda passagerna (A) är parallell- kopplade mellan ett inlopp (5) och ett utlopp (6), och att alla passager är inbördes åtskilda och så arrangerade, att det mellan en passage (A) för den kondenserade gasen och en passage (C) för produkten som skall kylas alltid finns minst en passage (B) för den förångade gasen.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att passagerna (A; B; C) för varje medium är paral- lellkopplade och att det gemensamma utloppet (6) från passagerna (A) för den kondenserade gasen är kopplat till det gemensamma inloppet (7) för passagerna (B) för den för- ångade gasen.

8. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att passagerna (B) för den förångade gasen och/eller passagerna (C) för produkten som skall kylas är kopplade i serie med varandra mellan tillhörande inlopp (7; 3) och utlopp (8; 4). 509 081 10

9. Anordning enligt något av krav 6-8, k ä n n e t e c k - n a d a v att den kombinerade värmeväxlaranordningen (1) innefattar ett flertal sida vid sida belägna spaltformade passager (A, B, C) åtskilda av skiljeväggar (2) med stor värmeöverförande yta.

10. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att passagerna (A) för förångning av den kondenserade gasen och passagerna (C) för kylning av produkten är anord- nade på inbördes avstånd i en sluten behållare (9) , att de för förångning av den kondenserade gasen avsedda passagerna (A) vid sina ena ändar är anslutna till ett gemensamt inlopp (5) vid behållarens (9) ena ände, att dessa passa- gers (A) andra ändar är öppna vid behållarens motsatta ände, och att den förångade gas som strömmar ut ur dessa ändar strömmar tillbaka till ett gemensamt utlopp (8) vid behållarens (9) först nämnda ände via spaltformade passager (B) mellan de i behållaren anordnade passagerna (A,C) för kondenserad gas respektive produkten som skall kylas.