BE1021838B1

BE1021838B1 - METHOD AND APPARATUS FOR COOLING A GAS

Info

Publication number: BE1021838B1
Application number: BE2014/0348A
Authority: BE
Original assignee: Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2016-01-21

Abstract

Werkwijze voor het koeldrogen van gas door gas doorheen het secundair gedeelte (10) van een warmtewisselaar (2) te leiden waarvan het primair gedeelte de verdamper (3) vormt van een gesloten koelcircuit (4) waarin een koelmiddel kan circuleren door middel van een compressor (6) die in het koelcircuit na de verdamper (3) is opgesteld en die gevolgd wordt door een condensor (7) en een expansiemiddel (8) waardoorheen het koelmiddel kan circuleren, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: het opmeten van de verdampertemperatuur (Tverdamper) ; het aansturen van het expansiemiddel (8) op basis van de gemeten verdampertemperatuur (Tverdamper) ; daardoor gekenmerkt dat de verdampertemperatuur (Tv) rechtstreeks wordt gemeten in de stroming van het koelmiddel.Process for refrigeration drying of gas by passing gas through the secondary part (10) of a heat exchanger (2), the primary part of which forms the evaporator (3) of a closed refrigeration circuit (4) in which a refrigerant can circulate by means of a compressor (6) arranged in the refrigeration circuit after the evaporator (3) and followed by a condenser (7) and an expansion means (8) through which the refrigerant can circulate, the method comprising the following steps: measuring the evaporator temperature (T evaporator); controlling the expansion means (8) based on the measured evaporator temperature (T evaporator); characterized in that the evaporator temperature (Tv) is measured directly in the flow of the refrigerant.

Description

Werkwijze en inrichting voor het koeldrogen van een gas.Method and device for the cooling drying of a gas.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het koeldrogen van gas.The present invention relates to a method for cooling gas drying.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het koeldrogen van een gas waarbij waterdamp uit het gas wordt gecondenseerd, door het gas doorheen het secundair gedeelte van een warmtewisselaar te leiden waarvan het primair gedeelte de verdamper vormt van een gesloten koelcircuit waarin een koelmiddel kan circuleren door middel van een compressor die in het koelcircuit na de verdamper is opgesteld en die gevolgd wordt door een condensor en een expansiemiddel waardoorheen het koelmiddel kan circuleren.More specifically, the invention is intended to cool a gas in which water vapor is condensed from the gas by passing the gas through the secondary part of a heat exchanger whose primary part forms the evaporator of a closed cooling circuit in which a coolant can circulate through means of a compressor which is arranged in the cooling circuit after the evaporator and which is followed by a condenser and an expansion means through which the coolant can circulate.

Het koeldrogen is, zoals bekend, gebaseerd op het principe dat door verlaging van de gastemperatuur het vocht uit het gas condenseert, waarna het condenswater in een vloeistofafscheider afgescheiden wordt en waarna het gas opnieuw opgewarmd wordt waardoor dit gas niet langer verzadigd is.Cooling drying is, as is known, based on the principle that by reducing the gas temperature the moisture condenses out of the gas, after which the condensed water is separated in a liquid separator and after which the gas is reheated, so that this gas is no longer saturated.

Het is bekend dat perslucht, bijvoorbeeld geleverd door een compressor, in de meeste gevallen verzadigd is met waterdamp of bezit, met andere woorden, een relatieve vochtigheid van 100%. Dit betekent dat bij een temperatuursdaling tot onder het zogenaamde dauwpunt condensatie optreedt. Door het condenswater zal in de leidingen en gereedschappen, die perslucht afnemen van de compressor, corrosie ontstaan en kunnen apparaten vroegtijdig slijtage vertonen.It is known that compressed air, for example supplied by a compressor, is in most cases saturated with water vapor or, in other words, has a relative humidity of 100%. This means that condensation occurs with a temperature drop below the so-called dew point. The condensation water will cause corrosion in the pipes and tools, which remove compressed air from the compressor, and devices can show wear early.

Het is bijgevolg nodig om deze perslucht te drogen, hetgeen op voornoemde manier door koeldrogen kan gescheiden. Ook andere lucht dan perslucht of andere gassen kunnen op deze manier gedroogd worden.It is therefore necessary to dry this compressed air, which can be separated by cooling drying in the aforementioned manner. Air other than compressed air or other gases can also be dried in this way.

Men kent reeds een werkwijze voor het koeldrogen, waarbij op basis van metingen van de verdamperdruk en de verdampertemperatuur de expansiemiddelen worden aangestuurd.A method for cooling drying is already known, in which the expansion means are controlled on the basis of measurements of the evaporator pressure and the evaporator temperature.

De functie van de expansiemiddelen is om juist voldoende koelmiddel te expanderen zodat het koelmiddel steeds met een gewenste oververhitting de koelcompressor binnengaat.The function of the expansion means is to expand just enough coolant so that the coolant always enters the cooling compressor with a desired overheating.

Door deze oververhitting kan het aanwezig vloeibaar koelmiddel uitgedampt worden alvorens het naar de koelcompressor geleid wordt om de koelcompressor optimaal te beschermen tegen vloeibaar koelmiddel.Due to this overheating, the liquid coolant present can be evaporated before it is sent to the cooling compressor in order to optimally protect the cooling compressor against liquid coolant.

Op basis van de metingen van de verdamperdruk en de verdampertemperatuur kan de oververhitting van het koelmiddel bepaald worden en kan er bepaald worden of het expansieventiel meer of minder geopend moet worden om zodoende de oververhitting van het koelmiddel te kunnen controleren.On the basis of the measurements of the evaporator pressure and the evaporator temperature, the superheat of the coolant can be determined and it can be determined whether the expansion valve should be opened more or less in order to be able to check the superheat of the coolant.

Om een accurate berekening van de oververhitting te maken moeten beide metingen op exact dezelfde locatie uitgevoerd worden. Op deze manier heeft een drukverlies in het koelcircuit en/of de bochten van het koelcircuit geen invloed op de drukmeting.To make an accurate calculation of the overheating, both measurements must be taken at the exact same location. In this way a pressure loss in the cooling circuit and / or the bends of the cooling circuit has no influence on the pressure measurement.

In bekende werkwijze wordt de verdampertemperatuur gemeten aan de buitenzijde van het koelcircuit.In known method, the evaporator temperature is measured on the outside of the cooling circuit.

Dergelijke bekende installaties vertonen dan ook het nadeel dat de meting erg traag is en na-ijlt op een mogelijke verandering in de verdamptemperatuur.Such known installations therefore have the disadvantage that the measurement is very slow and lags behind a possible change in the evaporating temperature.

Dit heeft als nadeel dat de berekening van de oververhitting eveneens traag en niet accuraat is aangezien een verandering in de oververhitting niet onmiddellijk wordt gedetecteerd. Hierdoor wordt het expansieventiel niet goed en niet snel genoeg aangestuurd om de oververhitting van het koelmiddel te regelen.This has the disadvantage that the calculation of the superheat is also slow and not accurate since a change in the superheat is not immediately detected. As a result, the expansion valve is not controlled properly and not fast enough to control the superheating of the coolant.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.The present invention has for its object to provide a solution to at least one of the aforementioned and other disadvantages.

De huidige uitvinding heeft een werkwijze als voorwerp voor het koeldrogen van een gas waarbij waterdamp uit het gas wordt gecondenseerd, door het gas doorheen het secundair gedeelte van een warmtewisselaar te leiden waarvan het primair gedeelte de verdamper vormt van een gesloten koelcircuit waarin een koelmiddel kan circuleren door middel van een compressor die in het koelcircuit na de verdamper is opgesteld en die gevolgd wordt door een condensor en een expansiemiddel waardoorheen het koelmiddel kan circuleren, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: - het opmeten van de verdampertemperatuur; - het aansturen van het expansiemiddel op basis van de gemeten verdampertemperatuur; daardoor gekenmerkt dat de verdampertemperatuur rechtstreeks wordt gemeten in de stroming van het koelmiddel.The present invention has a method as an object for cooling a gas in which water vapor is condensed from the gas, by passing the gas through the secondary part of a heat exchanger, the primary part of which forms the evaporator of a closed cooling circuit in which a coolant can circulate by means of a compressor arranged in the cooling circuit after the evaporator and followed by a condenser and an expansion means through which the coolant can circulate, the method comprising the steps of: - measuring the evaporator temperature; - controlling the expansion means on the basis of the measured evaporator temperature; characterized in that the evaporator temperature is measured directly in the flow of the coolant.

Een voordeel is dat deze meting exact is en bovendien is er ook geen vertraging meer.An advantage is that this measurement is exact and moreover there is no longer any delay.

Dit heeft als bijkomend voordeel dat een verandering in de oververhitting onmiddellijk gedetecteerd kan worden waardoor het expansieventiel snel en exact wordt bijgestuurd.This has the additional advantage that a change in overheating can be detected immediately, so that the expansion valve is quickly and precisely adjusted.

Dit heeft als gevolg dat de gewenste oververhitting, dit wil zeggen de graad van oververhitting waartoe men het koelmiddel wil regelen, lager gekozen kan worden.This has the consequence that the desired overheating, i.e. the degree of overheating for which the coolant is to be controlled, can be chosen lower.

Bij voorkeur wordt de gewenste oververhitting zo laag mogelijk gehouden met een beperkte veiligheidsmarge ten opzichte van het verzadigingspunt van het koelmiddel.Preferably, the desired overheating is kept as low as possible with a limited safety margin relative to the saturation point of the coolant.

Dit heeft als gevolg dat de compressor een lagere uitlaattemperatuur heeft waardoor het koelsysteem efficiënter is en er energie bespaard kan worden.As a result, the compressor has a lower outlet temperature, making the cooling system more efficient and saving energy.

De uitvinding betreft ook een inrichting voor het koeldrogen van een gas waarbij waterdamp uit het gas wordt gecondenseerd door het koelen van het gas, welke inrichting is voorzien van een warmtewisselaar met een secundair gedeelte waar het te drogen gas doorheen wordt geleid voor het koelen van het gas en met een primair gedeelte dat de verdamper vormt van een gesloten koelcircuit waarin een koelmiddel kan circuleren, waarbij het koelcircuit na de verdamper achtereenvolgens een compressor omvat voor de circulatie van het koelmiddel, een condensor en een expansiemiddel waardoorheen het koelmiddel kan circuleren, waarbij middelen voorzien zijn om de verdampertemperatuur te bepalen, waarbij de voornoemde middelen verbonden zijn met een sturing voor het aansturen van het expansiemiddel, daardoor gekenmerkt dat de middelen om de verdampertemperatuur te meten minstens met een meetgedeelte rechtstreeks in de stroming van het koelmiddel zijn aangebracht.The invention also relates to a device for cooling a gas in which water vapor from the gas is condensed by cooling the gas, which device is provided with a heat exchanger with a secondary part through which the gas to be dried is passed through for cooling the gas. gas and with a primary portion forming the evaporator of a closed refrigerant circuit into which a refrigerant can circulate, the refrigerant circuit after the evaporator successively comprising a compressor for circulating the refrigerant, a condenser and an expansion means through which the refrigerant can circulate, means are provided for determining the evaporator temperature, the aforementioned means being connected to a control for controlling the expansion means, characterized in that the means for measuring the evaporator temperature are arranged at least with a measuring section directly in the flow of the coolant.

Dergelijke inrichting heeft gelijkaardige voordelen als de werkwijze volgens de uitvinding.Such a device has similar advantages as the method according to the invention.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende varianten beschreven van een werkwijze en een inrichting volgens de uitvinding voor het koeldrogen van een gas, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een inrichting volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 schematisch en op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 door F2 is aangeduid; figuur 3 schematisch een T-s diagram weergeeft van het koelmiddel.With the insight to better demonstrate the characteristics of the invention, a few preferred variants of a method and an apparatus according to the invention for cooling a gas to be dried are described below, with reference to the accompanying drawings, wherein: figure 1 schematically represents a device according to the invention; figure 2 schematically and on a larger scale shows the part which is indicated by F2 in figure 1; Figure 3 schematically represents a T-s diagram of the coolant.

De in figuur 1 weergegeven inrichting voor het koeldrogen bestaat in hoofdzaak uit een warmtewisselaar 2 waarvan het primaire gedeelte de verdamper 3 vormt van een gesloten koelcircuit 4, waarin achtereenvolgens ook een eerste vloeistofafscheider 5, compressor 6, een condensor 7 en een expansiemiddel 8 zijn opgesteld.The device for cooling drying shown in Figure 1 consists essentially of a heat exchanger 2, the primary part of which forms the evaporator 3 of a closed cooling circuit 4, in which successively also a first liquid separator 5, compressor 6, a condenser 7 and an expansion means 8 are arranged. .

De compressor 6 wordt in dit geval aangedreven door een motor 9 en dient om een koelmiddel doorheen het koelcircuit 4 te kunnen laten circuleren volgens de pijl A. De compressor 6 kan bijvoorbeeld een volumetrische compressor zijn, terwijl de motor 9 bijvoorbeeld een elektrische motor is.The compressor 6 is in this case driven by a motor 9 and serves to allow a coolant to circulate through the cooling circuit 4 according to the arrow A. The compressor 6 can for instance be a volumetric compressor, while the motor 9 is for instance an electric motor.

Dit koelmiddel kan bijvoorbeeld R404a zijn, doch de uitvinding is vanzelfsprekend niet als dusdanig beperkt.This coolant can for example be R404a, but the invention is of course not limited as such.

Het expansiemiddel 8 is in dit geval een elektronisch expansieventiel 8, doch het is niet uitgesloten dat het expansiemiddel 8 wordt uitgevoerd in de vorm van bijvoorbeeld een thermostatisch ventiel.The expansion means 8 is in this case an electronic expansion valve 8, but it is not excluded that the expansion means 8 is in the form of, for example, a thermostatic valve.

Het secundair gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 maakt deel uit van een leiding 11 voor te drogen vochtige lucht waarvaan de stromingszin door pijl B is aangeduid. De ingang van deze leiding 11 kan bijvoorbeeld aangesloten zijn op een uitlaat van een compressor voor de aanvoer van te drogen perslucht.The secondary part 10 of the heat exchanger 2 forms part of a line 11 for moist air to be dried, the direction of which is indicated by arrow B. The inlet of this conduit 11 can for instance be connected to an outlet of a compressor for the supply of compressed air to be dried.

Na het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2, meer bepaald aan zijn uitgang, is in de leiding 11 een tweede vloeistofafscheider 12 opgesteld.After the secondary part 10 of the heat exchanger 2, in particular at its outlet, a second liquid separator 12 is arranged in the pipe 11.

In dit geval strekt deze leiding 11 zich, voor ze het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 bereikt, met een gedeelte 13 doorheen een voorkoeler of recuperatiewarmtewisselaar 14 uit. Na het secundaire gedeelte 10 strekt deze leiding 10 zich eveneens met een gedeelte 15 doorheen deze recuperatiewarmtewisselaar 14 uit, in tegenstroom met het voornoemde gedeelte 13.In this case, before reaching the secondary part 10 of the heat exchanger 2, this line 11 extends with a part 13 through a pre-cooler or recuperation heat exchanger 14. After the secondary part 10, this conduit 10 also extends with a part 15 through this recuperation heat exchanger 14, in counter-flow with the aforementioned part 13.

De uitgang van de voornoemde leiding 11 kan bijvoorbeeld aangesloten worden op een niet in de figuren weergegeven persluchtnet waarop persluchtverbruikers zijn aangesloten, zoals werktuigen die worden aangedreven door perslucht.The output of the aforementioned conduit 11 can for instance be connected to a compressed air network not shown in the figures to which compressed air consumers are connected, such as tools that are driven by compressed air.

De compressor 6 is, in dit geval, overbrugd door één bypassleiding 16 die de uitlaat van de compressor 6 verbindt met een injectiepunt P, dat in dit geval stroomafwaarts van de uitlaat 17 van de verdamper 3 gelegen is.The compressor 6 is, in this case, bridged by one bypass line 16 which connects the outlet of the compressor 6 to an injection point P, which in this case is located downstream of the outlet 17 of the evaporator 3.

De bypassleiding 16 is uitgevoerd met een hot gas bypass ventiel 18 voor het aftakken van koelmiddel van het koelcircuit 4.The bypass line 16 is provided with a hot gas bypass valve 18 for tapping off coolant from the cooling circuit 4.

In het koelciruit 4 zijn, na de verdamper 3, middelen 19 voorzien om de verdampertemperatuur Tverdamper te bepalen en in dit geval ook middelen 20 om de verdamperdruk Pverdamper te bepalen.In the cooling window 4, after the evaporator 3, means 19 are provided for determining the evaporator temperature T evaporator and in this case also means 20 for determining the evaporator pressure P evaporator.

De middelen 2 0 om de verdamperdruk Pverdamper te meten kunnen bijvoorbeeld een druksensor 21 zijn en de middelen 19 om de verdampertemperatuur Tverdamper te meten kunnen bijvoorbeeld een temperatuursensor 22 zijn.The means for measuring the evaporator pressure P evaporator can for instance be a pressure sensor 21 and the means 19 for measuring the evaporator temperature T evaporator can for example be a temperature sensor 22.

Volgens de uitvinding zijn de middelen 19 om de verdampertemperatuur Tverdamper rechtstreeks aangebracht in de stroming van het koelmiddel zodat de middelen 19 de temperatuur in de koelmiddelstroming kunnen opmeten.According to the invention, the means 19 around the evaporator temperature T evaporator are arranged directly in the flow of the coolant so that the means 19 can measure the temperature in the coolant flow.

Een mogelijke uitvoeringsvorm van de middelen 19 om de verdampertemperatuur Tverdamper te meten is weergegeven in figuur 2, waarbij ook de druksensor 21 is weergegeven.A possible embodiment of the means 19 for measuring the evaporator temperature T evaporator is shown in Figure 2, wherein the pressure sensor 21 is also shown.

Beide sensoren 21, 22 zijn aangebracht ter hoogte van een bocht in het koelcircuit 4 zodat zowel de verdampertemperatuur Tverdamper als de verdamperdruk Pverdamper op dezelfde locatie gemeten worden.Both sensors 21, 22 are arranged at a bend in the cooling circuit 4 so that both the evaporator temperature T evaporator and the evaporator pressure P evaporator are measured at the same location.

De temperatuurssensor 22 bezit een meetgedeelte 23 wat in het koelcircuit 4 in de stroming van het koelmiddel is aangebracht zodat het meetgedeelte 23 rechtstreeks de temperatuur van het koelmiddel in de koelmiddelstroming kan opmeten.The temperature sensor 22 has a measuring part 23 which is arranged in the cooling circuit 4 in the flow of the coolant so that the measuring part 23 can directly measure the temperature of the coolant in the coolant flow.

Tot slot is de inrichting 1 ook voorzien van een sturing 24, die gekoppeld is met de motor 9, het expansieventiel 8, het hot gas bypass ventiel 18, de druksensor 21 en de temperatuursensor 22.Finally, the device 1 is also provided with a control 24, which is coupled to the motor 9, the expansion valve 8, the hot gas bypass valve 18, the pressure sensor 21 and the temperature sensor 22.

De sturing zal de motor 9, het expansieventiel 8 en het hot gas bypassventiel 18 aansturen en zal de gemeten verdamperdruk pv en verdampertemperatuur Tverdamper uitlezen en op basis daarvan de oververhitting van het koelmiddel berekenen.The control will control the motor 9, the expansion valve 8 and the hot gas bypass valve 18 and will read out the measured evaporator pressure pv and evaporator temperature T evaporator and calculate the superheat of the coolant based on this.

De werkwijze voor het koeldrogen door middel van een inrichting 1 volgens figuur 1 is zeer eenvoudig en als volgt.The method for cooling drying by means of a device 1 according to Figure 1 is very simple and as follows.

De te drogen lucht wordt doorheen de leiding 11 en dus doorheen het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 gevoerd.The air to be dried is passed through the pipe 11 and thus through the secondary part 10 of the heat exchanger 2.

In deze warmtewisselaar 2 wordt de vochtige lucht afgekoeld onder invloed van het koelmiddel dat door het primair gedeelte van de warmtewisselaar 2, of dus de verdamper 3 van het koelcircuit 4 stroomt.In this heat exchanger 2, the moist air is cooled under the influence of the coolant that flows through the primary part of the heat exchanger 2, or thus the evaporator 3 of the cooling circuit 4.

Hierdoor wordt er condensaat gevormd dat in de tweede vloeistofafschelder 12 wordt afgescheiden.As a result, condensate is formed which is separated in the second liquid separator 12.

De koude lucht die na deze tweede vloeistofafscheider 12 in absolute termen minder vocht bevat, maar toch een relatieve vochtigheid van 100% bezit, wordt in de recuperatiewarmtewisselaar 14 opgewarmd onder invloed van de nieuwe aangevoerde te drogen lucht, waardoor de relatieve vochtigheid daalt tot bij voorkeur onder de 50%, terwijl de nieuwe te drogen lucht in de recuperatiewarmtewisselaar 14 reeds gedeeltelijk wordt afgekoeld alvorens naar de warmtewisselaar 2 te worden toegevoerd.The cold air which after this second liquid separator 12 contains less moisture in absolute terms, but which nevertheless has a relative humidity of 100%, is heated in the recovery heat exchanger 14 under the influence of the new air to be dried, whereby the relative humidity drops to preferably below 50%, while the new air to be dried in the recuperation heat exchanger 14 is already partially cooled before being supplied to the heat exchanger 2.

De lucht aan de uitgang van de recuperatiewarmtewisselaar 14 is dus droger dan aan de ingang van de warmtewisselaar 2.The air at the output of the recuperation heat exchanger 14 is therefore drier than at the input of the heat exchanger 2.

Om de vochtige te koelen lucht te kunnen afkoelen in het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar, wordt het koelmiddel doorheen het koelcircuit geleid doorheen de verdamper 3 of het primaire gedeelte van de warmtewisselaar 2.In order to be able to cool the moist air to be cooled in the secondary part 10 of the heat exchanger, the coolant is passed through the cooling circuit through the evaporator 3 or the primary part of the heat exchanger 2.

Het warme koelmiddel dat uit de verdamper 3 komt is in de gasfase en zal door de compressor 6 op hogere druk gebracht worden, vervolgens in de condensor 7 afgekoeld en gecondenseerd worden.The hot coolant coming from the evaporator 3 is in the gas phase and will be brought to a higher pressure by the compressor 6, then cooled and condensed in the condenser 7.

Het vloeibare, koude koelmiddel zal vervolgens door het expansieventiel 8 geëxpandeerd worden en verder afkoelen, alvorens het naar de verdamper 3 gestuurd wordt om daar de te drogen lucht af te koelen.The liquid, cold coolant will then be expanded through the expansion valve 8 and further cooled, before being sent to the evaporator 3 to cool the air to be dried there.

Het koelmiddel zal onder invloed van warmteoverdracht in de verdamper 3 opwarmen en verdampen.The coolant will heat up and evaporate under the influence of heat transfer in the evaporator 3.

Het eventuele nog aanwezig vloeibaar koelmiddel na de verdamper 3 zal door de eerste vloeistofafscheider 5 worden tegengehouden.Any liquid coolant still present after the evaporator 3 will be retained by the first liquid separator 5.

Met behulp van het hot gas bypassventiel 18 kan, indien nodig, een hoeveelheid koelmiddel langsheen de bypassleiding 16 volgens pijl A' over de compressor 6 worden gestuurd, zodat de koelcapaciteit van het koelcircuit 4 gevarieerd of ingesteld kan worden, rekening houdend met variaties in de belasting van de inrichting 1. Op deze manier zullen grote fluctuaties vermeden worden en kan verhinderd worden dat condensaat in de warmtewisselaar 2 bevriest omdat de lucht in de warmtewisselaar 2 te sterk wordt afgekoeld.With the help of the hot gas bypass valve 18, if necessary, an amount of coolant can be sent along the bypass line 16 according to arrow A 'over the compressor 6, so that the cooling capacity of the cooling circuit 4 can be varied or adjusted, taking into account variations in the load on the device 1. In this way, large fluctuations will be avoided and condensate in the heat exchanger 2 can be prevented because the air in the heat exchanger 2 is cooled too strongly.

Om ervoor te zorgen dat zoveel mogelijk van het koelmiddel kan verdampen, zal het expansieventiel 8 zodanig aangestuurd worden door de sturing 24 dat de juiste hoeveelheid koelmiddel geëxpandeerd wordt zodat de gewenste oververhitting van het koelmiddel wordt bekomen aan de ingang van de compressor 6 zodat het eventuele nog aanwezig vloeibare koelmiddel na de warmtewisselaar 2 kan verdampen.In order to ensure that as much of the coolant as possible can evaporate, the expansion valve 8 will be controlled by the controller 24 in such a way that the correct amount of coolant is expanded so that the desired superheating of the coolant is achieved at the inlet of the compressor 6 so that any liquid refrigerant still present after the heat exchanger 2 can evaporate.

De aansturing op door de sturing 24 gebeurt op basis van de metingen van de druksensor 21 en de temperatuursensor 22 van de verdamperdruk Pverdamper respectievelijk de verdampertemperatuur Tverdamper·The control on by the control 24 is based on the measurements of the pressure sensor 21 and the temperature sensor 22 of the evaporator pressure P evaporator and the evaporator temperature T evaporator, respectively.

Meer bepaald zal de sturing 24 de gewenste oververhitting zodanig instellen om een zo laag mogelijke oververhitting te bekomen.More specifically, the control 24 will set the desired overheating in such a way as to achieve the lowest possible overheating.

Doordat het meetgedeelte 23 van de temperatuursensor 22 zich in de koelmiddelstroming bevindt, zal de meting van de verdampertemperatuur Tverdamper snel en accuraat zijn. Hierdoor zal de sturing 24 snel en accuraat de oververhitting van het koelmiddel kunnen bepalen en bijgevolg het expansieventiel 8 eveneens snel en accuraat kunnen aansturen. Hierdoor is er slechts een beperkte veiligheidsmarge ten opzichte van het verzadigingspunt van het koelmiddel nodig, waarbij het koelmiddel bij voorkeur minder dan 15°C oververhit is, beter nog minder dan 10 °C oververhit is.Because the measuring portion 23 of the temperature sensor 22 is in the coolant flow, the measurement of the evaporator temperature T evaporator will be fast and accurate. As a result, the control 24 will be able to determine the superheating of the coolant quickly and accurately and consequently be able to control the expansion valve 8 also quickly and accurately. As a result, only a limited safety margin with respect to the saturation point of the coolant is required, wherein the coolant is preferably overheated by less than 15 ° C, more preferably by less than 10 ° C overheated.

In figuur 3 is schematisch een T-s diagram weergegeven van het koelmiddel freon R404a. Er zijn drie zones te onderscheiden: in zone I is het koelmiddel vloeibaar, in zone II is het koelmiddel zowel gasvormig als vloeibaar en in zone III is het koelmiddel gasvormig.Figure 3 schematically shows a T-s diagram of the coolant freon R404a. Three zones can be distinguished: in zone I the coolant is liquid, in zone II the coolant is both gaseous and liquid and in zone III the coolant is gaseous.

De weergegeven cyclus V-W-X-Y-Z geeft de koelcyclus van het koelmiddel weer dat het koelmiddel doorloopt wanneer het doorheen het koelcircuit 4 stroomt. De weergegeven curve pv geldt bij de verdamperdruk pverdamper = Pv en de weergegeven curve pc geldt bij de compressordruk p = pc.The cycle V-W-X-Y-Z shown represents the cooling cycle of the coolant that the coolant continues as it flows through the cooling circuit 4. The displayed curve pv applies at the evaporator pressure p evaporator = Pv and the displayed curve pc applies at the compressor pressure p = pc.

Na de compressor bevindt het koelmiddel zich in het punt Z van figuur 3 en is het gasvormig en heeft het een druk pc en een temperatuur Tz.After the compressor, the coolant is at the point Z in Figure 3 and is gaseous and has a pressure PC and a temperature Tz.

Wanneer het dan vervolgens door de condensor 7 stroomt zal het afkoelen tot een temperatuur Tv, waarbij het koelmiddel vloeibaar is. Hierbij wordt de curve pc gevolgd van het punt Z tot het punt V.When it then flows through the condenser 7, it will cool to a temperature Tv at which the coolant is liquid. The curve pc is followed from point Z to point V.

Wanneer het koelmiddel door het expansieventiel 8 stroomt zal het expanderen tot een druk pv. Het koelmiddel doorloopt hierbij de koelcyclus van het punt V tot het punt W, gelegen in zone II.When the coolant flows through the expansion valve 8, it will expand to a pressure pv. The coolant then goes through the cooling cycle from point V to point W, located in zone II.

In de verdamper 3 zal het koelmiddel warmte opnemen, waardoor het aanwezige vloeibare koelmiddel zal verdampen. Het koelmiddel zal hierbij de curve pv doorlopen naar rechts toe, in de richting van het punt X.The coolant will absorb heat in the evaporator 3, as a result of which the liquid coolant present will evaporate. The coolant will follow the pv curve to the right, in the direction of the point X.

Wanneer dit zogenaamde verzadigingspunt X bereikt is, overeenkomend met de temperatuur Tx zal al het vloeibare koelmiddel verdampt zijn.When this so-called saturation point X has been reached, corresponding to the temperature Tx, all the liquid coolant will have evaporated.

Om ervoor te zorgen dat de compressor 6 beschermd is tegen het mogelijk kunnen aanzuigen van vloeibaar koelmiddel, moet ervoor gezorgd worden dat het koelmiddel in de verdamper 3 genoeg warmte kan opnemen zodat het op de curve pv voorbij het punt X kan geraken, bijvoorbeeld tot in het punt Y overeenkomend met een temperatuur TY. Met andere woorden, het koelmiddel bevindt zich dan in de zone III en is dus gasvormig en oververhit.In order to ensure that the compressor 6 is protected against the possible suction of liquid coolant, it must be ensured that the coolant can absorb enough heat in the evaporator 3 so that it can get past the point X on the curve pv, e.g. the point Y corresponding to a temperature TY. In other words, the coolant is then in zone III and is therefore gaseous and overheated.

De sturing 24 zal in dit geval door het gepast aansturen van het expansieventiel 8 een oververhitting kunnen instellen tot de temperatuur TY met een veiligheidsmarge van maximaal 15°C ten opzichte van Tx aangezien de meting van de oververhitting van het koelmiddel snel en accuraat kan gebeuren waardoor slechts een kleine veiligheidsmarge nodig is.In this case, the control 24 will be able to set an overheating to the temperature TY with a safety margin of a maximum of 15 ° C with respect to Tx by appropriately controlling the expansion valve 8, since the measurement of the overheating of the coolant can take place quickly and accurately, only a small safety margin is needed.

Inderdaad, doordat de temperatuursmeting van de verdampertemperatuur Tv accuraat en snel is, kan de sturing 20 ook snel de oververhitting van het koelmiddel bepalen en op basis hiervan het expansieventiel 8 aansturen zodat de gewenste oververhitting van het koelmiddel behouden kan blijven.Indeed, because the temperature measurement of the evaporator temperature Tv is accurate and fast, the controller 20 can also quickly determine the superheating of the coolant and control the expansion valve 8 on the basis thereof so that the desired superheating of the coolant can be maintained.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een dergelijke werkwijze en inrichting volgens de uitvinding kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.The present invention is by no means limited to the embodiments described as examples and shown in the figures, but such a method and device according to the invention can be realized according to different variants without departing from the scope of the invention.

Claims

Conclusions.

Method for the cooling drying of a gas in which water vapor is condensed from the gas, by passing the gas through the secondary part (10) of a heat exchanger (2), the primary part of which forms the evaporator (3) of a closed cooling circuit (4) in which a coolant can circulate by means of a compressor (6) arranged in the cooling circuit after the evaporator (3) and followed by a condenser (7) and an expansion means (8) through which the coolant can circulate, the method comprising the steps of: - measuring the evaporator temperature (T evaporator); - controlling the expansion means (8) based on the measured evaporator temperature (T evaporator); characterized in that the evaporator temperature (Tv) is measured directly in the flow of the coolant.

Method according to claim 1, characterized in that in addition to the evaporator temperature (T evaporator) the evaporator pressure (P evaporator) is also measured and the expansion means (8) is controlled on the basis of the evaporator temperature (T evaporator) and the evaporator pressure (P evaporator), wherein the evaporator temperature (T evaporator) and the evaporator pressure (P evaporator) are measured at the same location in the cooling circuit (4).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion means (8) is controlled to achieve a desired superheating of the coolant at the inlet of the compressor (6).

Method according to claim 3, characterized in that the expansion means (8) is an electronic expansion valve (8) which is controlled as a function of the measured evaporator temperature (T evaporator) and evaporator pressure (p evaporator) for achieving the desired superheating.

Method according to claim 3 or 4, characterized in that the desired overheating is set in a control (24) which is set to achieve the lowest possible overheating, the coolant preferably being less than 15 ° C overheated, better still overheated by less than 10 ° C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas to be dried comes from a compressor.

7. - Device for cooling a gas in which water vapor from the gas is condensed by cooling the gas, which device (1) is provided with a heat exchanger (2) with a secondary part (10) through which the gas to be dried passes through is guided for cooling the gas and with a primary portion forming the evaporator (3) of a closed cooling circuit (4) into which a coolant can circulate, the cooling circuit (4) following the evaporator (3) successively a compressor (6) ) comprises, for the circulation of the coolant, a condenser (7) and an expansion means (8) through which the coolant can circulate, means (19) being provided for determining the evaporator temperature (T evaporator), said means (19) being connected are provided with a control (24) for controlling the expansion means (8), characterized in that the means (19) for measuring the evaporator temperature (T evaporator) are at least with a measuring section (23) directly in the flow of the coolant.

Device according to claim 7, characterized in that means (20) are provided for determining the evaporator pressure (P evaporator) which are located at the same location in the cooling circuit (4) as the means (19) for the evaporator temperature (T evaporator) to determine, wherein the aforementioned means (20) are connected to the control (24) for controlling the expansion means (8) on the basis of the measured evaporator temperature (T evaporator) and the evaporator pressure (p AmsterdamPer) ·

Device according to claim 7 or 8, characterized in that the control (24) is such that the expansion means (8) is controlled to achieve a desired superheating of the coolant at the inlet of the compressor (6).

Device according to claim 9, characterized in that the expansion means (8) is an electronic expansion valve (8), wherein the control (24) is such that the electronic expansion valve (8) is controlled as a function of the measured evaporator temperature (T evaporator) and evaporator pressure (pVerdamPer) to achieve the desired overheating.

Device according to claim 9 or 10, characterized in that the control (24) sets the desired superheat to achieve the lowest possible superheating, the coolant preferably being less than 15 ° C, more preferably less than 10 ° C is overheated.

Device according to one of the preceding claims 7 to 11, characterized in that the gas to be dried comes from a compressor.