Det energieffektiva kylbatteriet

1. Det energieffektiva kylbatteriet Caroline Haglund Stignor SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut Per Fahlén Installationsteknik, CTH Bengt Sundén och Daniel Eriksson, Värmeöverföring, LTH

2. SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut Värmeöverföring, LTH Installationsteknik, CTH ABB Coiltech AB Alfa Laval AB Grundfos AB Hydro Alunova AB Hydro Formates Refcon AB Svensk Fjärrvärme Temper Technology Wica Cold AB Wilo AB Deltagande parter

3. Konventionellt kylbatteri Bakgrund

4. Syfte och mål • Undersöka värmeöverföring och tryckfall i köldbärarkylda kylbatterier • Ge förslag på hur konventionella kylbatterier kan förbättras • Undersöka förutsättningarna för en typ av kylbatterier bestående av kanaler med små hydrauliska diametrar • Förslag på ny energieffektiv vvx-design

5. Projektets genomförande • Litteratursammanställning • Inledande försök - konventionella kylbatterier • Parameterstudie – konventionella kylbatterier • Fortsatta försök – förbättrade kylbatteirer • Parameterstudie – förbättringstekniker • Småskaleförsök – rör med och utan insatser • Småskaleförsök – MPE-tuber • Parameterstudie – MPE-VVX • Fullskaleförsök – MPE-VVX • Strömningsrelaterad korrosion - bevakning

6. Litteratursammanställning • Värmeöverföring vid laminära flöden kan förbättras genom att • förhindra tillväxt av gränsskikt • tubinsatser, tex ”twisted-tapes” • ytmodifieringar, tex flänsar • förlänga den relativa längden på inloppssträckan (U-böjar) • små hydrauliska diametrar

7. Inledande försök - försöksuppställning

8. Resultat - Nusselttal på vätskesidan– uppmätta och beräknade värden (B2, propylenglykol, 39 %w)

9. Resultat - Tryckfall på vätskesidan– uppmätta och beräknade värden (B2, Temper-20)

10. Definitioner • Erfordrad elektrisk effekt för ett givet kylbehov

11. Resultat från parameterstudie– erfordrad elektrisk effekt

12. Resultat från parameterstudie– optimalt volymflöde

13. Småskaleförsök med MPE-tuber • MPE-tub 1 • 8 parallella kanaler • 6*41 mm • MPE-tub 2 • 9 parallella kanaler • 6*45 mm • intern ytförstoring • MPE-tub 3 • 25 parallella kanaler • 4*45 mm

14. Försök med MPE-tuber- Montering av termistorerna tubytan

15. Försök med MPE-tuber - Provobjekt • Mätpositioner, yttemperatur • Köldbärare • Vatten

16. Försök med MPE-tuber - Temperaturprofil- uppmätta och beräknade värden (MPE 1, PG, Re=24), Gnielinski

17. Resultat – Försök med MPE-tuber– uppmätta och korrelerade Nu (MPE 1, Vatten)

18. Parameterstudie MPE-VVX- erforderlig eleffekt

19. Parameterstudie MPE-VVX- optimalt volymflöde

20. Försök med MPE-VVX - provobjekt

21. Resultat - Försök med MPE-VVX

22. Slutsatser • Nya inloppssträckor efter varje U-böj • ökad värmeöverföring (Gnielinski, T) • ökat tryckfall (Langhaar) • Konventionella kylbatterier kan förbättras genom att • dela upp dem i flera mindre kylbatterier • öka antalet parallella slingor • Minska tubdiametern • Optimal drift beror på • kylbatteriets geoemetri • kylbehovet • val av köldbärare • Insatser och flänsar kan resultera i förbättrad prestanda för ett konventionellt kylbatteri

23. Forts. slutsatser • Värmeöverföringen kan förutsägas mha Gnielinskis korrelation i MPE-tub 1 • Lovande resultat för VVX bestående av MPE-tub 1 och veckade flänsar enligt modell • Värmeöverföring och tryckfall på luftsidan av MPE-VVX bör studeras ytterligare - särskilt vid låga hastigheter och kondensering av vattenånga • Avrinningen av kondensvatten måste säkerställas i MPE-VVX

24. Sammanfattning • Olika typer av flänsbatterier med aluminiumflänsar på expanderade kopparrör används ofta som kylbatterier i kyl- och frysdiskar och denna typ av värmeväxlare är ursprungligen framtagen för direktförångning av köldmedium. I detta projekt har olika sätt att förbättra värmeöverföring och tryckfall på vätskesidan för kylbatterier vid indirekt kylning med olika typer av köldbärare undersökts, eftersom indirekta kylsystem blir alltmer vanliga i livsmedelsbutiker nuförtiden. • Under projektet gång har såväl små- som fullskaliga försök genomförts för att undersöka vilka korrelationer och samband som bör användas för att förutsäga värmeöverföring och tryckfall i olika kylbatterier. Dessa korrelationer och samband har sedan använts i olika parameterstudier. Resultaten från detta projekt visar på olika sätt att förbättra konventionella kylbatteriers prestanda, men också att det finns goda förutsättningar att konstruera kylbatterier för indirekta system med platta tuber och veckade flänsar. Dock behöver värmeöverföring och tryckfall på luftsidan studeras ytterligare för kyldisksapplikationer, särskilt när det gäller prestanda vid låga lufthastigheter och fuktutfällning.