CH236840A

CH236840A - Absorptionskälteanlage mit druckausgleichendem Gas, bei welcher der Umlauf des Kältemittels durch Thermosiphonwirkung erzielt wird.

Info

Publication number: CH236840A
Authority: CH
Inventors: Doebeli Oscar
Original assignee: Doebeli Oscar
Priority date: 1941-09-12
Filing date: 1941-02-10
Publication date: 1945-03-15

Description

Absorptionskälteanlage mit druckausgleichendem Gas, bei welcher der Umlauf des Kältemittels durch Thermosiphonwirkung erzielt wird. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Absorptionskälteanlage mit druckaus gleichendem Gas. bei welcher der Umlauf des Kältemittels durch Thermosiphonwir- kung erzielt wird, wobei ein Wärmeaustau- scher für das druckausgleichende Gas und das Kältemittel und ein solcher für arme und reiche Lösung vorgesehen ist.

Bei Kälteerzeugungsanlagen dieser Art ist die Ausbildung und Anordnung .der ein zelnen Anlageteile, wie Kocher, Wasser abscheider, Kondensator, Verdampfer, Ab sorber und der Wärmeaustauscher für das einwandfreie und zuverlässige Arbeiten der Anlage von besonderer Bedeutung, weil die einwandfreie Zirkulation des Kältemittel trägers und des Kältemittels sowie ein der Erzeugung der optimalen Kältemenge ent sprechender, minimaler Wärmeverbrauch ,,v eitgehend von diesen Punkten abhängig sind.

Es ist nun üblich, diese Anlagen mit einem Kocher, der zugleich mit einer Heiz- spirale ausgestattet ist, durch welche der Flüssigkeitsumlauf zustande kommt, zu versehen. Derartige Absorptionskälteanlagen sind im Vergleich zu Anlagen mit Kompres sor bekanntlich in bezug auf ihre Wirtschaft lichkeit etwas unterlegen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, diese Wirtschaft lichkeit zu erhöhen.

Die Erfindung besteht darin, dass mindestens ein Teil des Wärme austauschers für arme und reiche Lösung und die an diesen Wärmeaustauscher an geschlossene, von der reichen, das auszutrei bende dampfförmige Kältemittel enthalten den Lösung durchflossene Hebereinrichtung, die zugleich als Kocher dient, übereinander und im Bereiche einer Wärmequelle angeord net sind.

In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt: Abb. 1 eine schematische Ansicht der Kälteerzeugungsanlage, zum Teil im Schnitt, Abb. 2 eine Einzelheit, der Anlage nach Abb. 1 und Abb.3 eine weitere Einzelheit in grösse rem Massstab.

Die gezeichnete Kälteerzeugungsanlage weist einen Kondensator 1, bestehend aus mit Kühlrippen besetzten Rohren, einen Verdampfer 2 und einen Absorber 3 auf. Zwischen Absorber 3 und Kondensator 1 ist eine Hebereinrichtung 4, welche hier zugleich die Arbeit eines Kochers über nimmt, also zugleich als Kocher dient, ein geschaltet. In einen Behälter 5 für die arme Lösung mündet an dessen oberem Ende eine vom Heber 4 kommende Leitung 6 aus, und anderseits führt eine Leitung 8 vom Behäl ter 5 zum Kondensator 1.

Die Leitung 8 ent hält eine mit Kühlrippen versehene Erwei terung 9 und in derselben einen Teil 1 0 von Becherform, der oben offen ist und als I'rall- körper sowie zur Vergrösserung der wärme abgebenden Oberfläche dient. Das Ganze bil det einen Wa.sserabscheider 9, 10, welcher die mitgerissene arme Lösung von dein dem Kondensator zuströmenden Gas trennt und "velcher zwischen Hebereinriehtung 4 und Kondensator 1 eingeschaltet ist. 10 ragt in das Innere des Wasserabseheiders 9, 10 hin ein.

Der Verdampfer 2 enthält Scheiben 1l mit aufgebogenem Rand und Durchbrechun- gen 12, welche ebenfalls mit einem nach oben ragenden Rand versehen sind. Ein. Rohr 13, das vom Kondensator 1 herkommt, endet in einem Bogenstück im obern Ende des Ver dampfers 2. Zwischen Verdampfer 2 und Ab sorber 3 ist ein Wärmeaustauseher TV, für das druclzausgleichende Gas und den Kälte mitteldampf angeordnet.

Dieser @Värmeaus- tauselier besteht aus drei konzentrisch inein- anderliegenden Rohren, nämlich dem inner sten Rohr 13, einem doppelwandigen Rohr 14, das mittels eines im obern Ende des Ver dampfers 2 endenden Rohres 15 mit dem Innenraum dieses letzteren und mittels eines Rohres 16 mit dem obern Ende des Absor bers 3 verbunden ist, sowie einem äussersten Rohr 17,

das einerends mit dem untern Ende des Verdampfers 2 und anderends mittels einer Leitung 18 mit dem untern Raum des Absorbers 3 in Verbindung steht. 17 ist mit dem Verdampfer direkt verschweisst. 13, 14 verlaufen auch an der Einführungsstelle von 17 in den Verdampfer innerhalb von 17, so dass getrennte, (licht zu verschliessende Einführungsstellen für die Rohre 13, 14 vermieden sind. Damit. sich im Rohr 14 bil dendes Kondensat;

ablaufen kann, ist in dem selben eine kleine Bohrung 19 vorgesehen.

Am Absorber 3 sind in üblicher Weise Kühlrippen 21 vorgesehen. Eine Rohrleitung 22 für nicht kondensierten Kälteinittel- dampf verbindet das Austrittsende des Kon- densators 1 mit dem Raum im Rohr 17 (Abb. 2). Ein rohrförmiger Einfüllstutzen 23 ist am untern Ende des Absorbers an geordnet.

Die Hebereinriclitung 4 besteht aus einem schraubenlinienförmig gewundenen Rohr, an welches sieh unterhalb dieser Windungen weitere Windungen 24 anschliessen. Diese Windungen 24 und das Rohrstück 4' von dein untern Ende der Windungen 24 zum Absorber 3 sind von einem Rohr 25 umgeben, das mit dem Rohr 4' innerhalb des Absor bers 3 endet. Das eine Ende des Rohres 25 steht: über die Leitung 7 mit dem Behälter 5 und das andere Ende mit einem Rohr 27 in leitender Verbindung, wobei das Rohr 27 oben im Absorber 3 ausmündet.

Die Teile 24, 25 bilden einen Wärmeaustauscher W_ für arme und reiche Lösung, der teilweise aus gewundenen Rohren besteht.

Innerhalb des von den Windungen der Rohre 4. 24 eimgeschlossenen Hohlraumes ist ein beiderends konisch verjüngter SVärme- übertragungskörper 28, der in seiner Längs richtung durchbohrt ist. verstellbar angeord net. Der zweekmässigerweise aus Metall be stehende Körper 28 trägt einen seitlichen Arin 29, welcher zwischen den Windungen des Hebers 4 durehragt und zur Verdrehung des Körpers 28 dient. Der Körper 28 über trägt die Wärme von der Wärmequelle auf die TeileW., und 4.

Bei dieser Verdrehung des Körpers 28 läuft der Arm 29 längs der Windungen der Hebereinrichtung 4 und schraubt dadurch den Körper 28 hoch oder nach unten. Als Heizquelle dient ein elek- trischer Heizkörper, eine Gasflamme oder dergleichen, die in nicht dargestellter Weise feststehend in der Bohrung des Körpers 28 angeordnet ist. Das Rohr 25 ist dicht in die Wandung des Absorbers 3 eingeschweisst, so dass sich eine Schweissstelle für das innere Rohr 24 am Absorber 3 erübrigt.

Im Absorber 3 sind, wie im Verdamp fer 2, Teller 30 angeordnet mit Bohrungen 31, wobei Teller und Bohrungen von einem nach oben ragenden Rand umgeben sind.

Wie ersichtlich, tritt das Rohr 16 etwas unterhalb des obern Endes des Absorbers 3 in denselben ein.

Die Arbeitsweise der beschriebenen An lage ist die folgende: Der untere Teil des Absorbers 3 ist mit einem flüssigen Kältemittelträger, z. B. Wasser, für das Kältemittel, z. B. Ammo niak, gefüllt, und zwar ist dieses Wasser mit Ammoniak an dieser Stelle mindestens an nähernd gesättigt. Es ist also hier reiche Lösung vorhanden. Dieselbe Lösung füllt auch das Rohr mit der Hebereinrichtung 4. Im obern Teil des Absorbers befindet sich ein Gasdampfgemisch, enthaltend Ammo- niakdämpfe und ein inertes Gas, z. B.

Wasserstoff, Stickstoff, sauerstofffreie Luft USW.

Wird nun die Wärmequelle eingeschaltet, so überträgt der Körper 28 die Wärme auf die Hebereinrichtung 4 und die in derselben enthaltene reiche Lösung. Dadurch steigt diese Lösung im Rohr 6 hoch, wobei zufolge der erhöhten Temperatur der Ammoniak dampf ausgetrieben wird. Dieser Dampf ge langt durch das Rohr 8 in den Konden sator 1, nachdem eventuell mitgerissenes Wasser am Prallkörper 10, wo der Dampf sich abkühlt, abgeschieden wurde. Im Kon densator 1 kühlt sich das verdampfte Ammo niak weiter ab und wird dabei flüssig. In diesem Zustand gelangt das Ammoniak durch das Rohr 13 in den Verdampfer 2.

Hier tritt es durch den Rohrbogen 13 aus und tropft auf die erste Schale 11 und durch die Löcher 12 in dieser und den weiteren Schalen 11 von einer zur andern. Die durch das Ausbreiten. des flüssigen Ammoniaks be wirkte Oberflächenvergrösserung der Ver- dampfungsfläche beschleunigt die Verdamp fung des Ammoniaks, wobei der Verdamp fer 2 der Umgebung die erforderliche Ver- dampfungswärme entzieht und diese Um gebung dadurch abkühlt.

Das sich im obern Ende des Absorbers 3 ansammelnde inerte Gas strömt durch die Leitung 16 in .das Rohr 14 und durch das Rohr 15 in den Verdamp fer, wo es sich mit dem Ammoniakgas ver mischt. Das entstehende schwerere Gas gemisch tritt unten aus dem Verdampfer 2 aus und strömt durch das Rohr 17 und das Rohr 18 in den Absorber zurück, in den es über der Oberfläche des Lösungsmittels ein tritt. Während das inerte Gas wieder nach oben steigt, diffundiert das.

Ammoniak in die arme Lösung hinein, die vom Gefäss 5 her durch die Rohre 25 und 27 oben in den Ab sorber 3 eintritt. Die Schalen 30 vergrössern dabei die Oberfläche der armen Lösung im Absorber, und das Ammoniak kann daher besser in die durch die Öffnungen 31 von Schale zu Schale fliessende Lösung hinein diffundieren.

Damit kein stärkerer Wärme austausch zwischen der angereicherten Lö sung und den Gasen im Absorber stattfindet, ist eine Trennwand 20 vorgesehen, die einige kleinere Durchbrechungen aufweist für den Durchtritt der angereicherten Lösung in den untern Teil des Absorbers. Die dadurch ent stehende starke Ammoniaklösung fliesst nun wieder der Hebereinrichtung 4 zu, und der beschriebene Kreislauf beginnt von neuem.

Um nun die Wirtschaftlichkeit bei der beschriebenen Kälteerzeugungsanlage zu er höhen, sind einzelne Teile derselben so aus gebildet, dass der Wärmeaustausch und die Wärmeausnützung möglichst vorteilhaft wer den. Dadurch konnte erreicht werden, dass bei gleichzeitiger Kälteleistung die Heiz- leistung gegenüber bekannten Anlagen dieser Art um bis zu 50 % erniedrigt werden konnte. Die erste diesbezügliche Verbesserung wird dadurch bewirkt, dass die Hebereinrieli- tung 4 zugleich als Kocher dient.

Die erfor derliche Isolation des Hebers 4 und des @'Värmeausta.uschers 11'. für die arme und die reiche Lösung sowie der Rohre 8, 7 und des Gefässes 5 gegen Wärmeverluste ist sehr ein fach geworden, da. sieh diese Teile der An lage auf der gleichen Seite derselben befin den und da der gewundene Teil des @@'ärme- austauschers W2 sowie die Ile-bereinrieh- tung 4 übereinander im Bereiche der Wärme quelle angeordnet sind.

Dadurch, dass die Windungen 24 des Wärmeaustauschers 11T2 für die Lösungen sieh dicht unterhalb der Windungen der Hebereinrichtung 4 befin den, wird- die Abwärme des Wärmeaustau- sehers angenähert an die Stelle verlegt, an welcher die. reiche Lösung in der Heberein richtung 4 erwärmt .wird.

Der einstellbare Wärmeübertragungskörper 28 gestattet, die Übertragung der Wärme auf die Windungeli der Hebereinriehtung an solcher Stelle er folgen zu lassen, dass die günstigste Wirhung erzielt wird bei geringstem "#ÄTärmea.ufwand.

Die Ausbildung des Wärmea.ustauschers TV, und dessen Verbindung mit dem Ver dampfer ist so, da.ss die Anzahl der frei liegenden Schweissstellen mögliebst gering wird, indem einige der Schweissstellen in den Wärmeausta.useher hineinverlegt worden sind.

Die Entnahmestelle für das inerte. Gas am obern Ende des Absorbers erfolgt etwas unterhalb der Decke dieses letzteren, so dass die Gase schon etwas abgekühlt sind, wenn sie in das Rohr 16 gelangen. Die Entnahme stelle für die arme Lösung aus dem Rohr25 liegt innerhalb des Absorbers, so dass auch diese Schweissstelle nicht für den vollen Druck der Anlage gegenüber der Umgebung dicht geschweisst werden muss. Endlich er folgt das Abschliessen der Anlage nach dein Einbringen der Gase und Flüssigkeiten durch Anbringen einer Quetschung im rohr- förmigen Einfüllstutzen 23 und dem Zu schweissen des freien Endes desselben.

Die Anordnung von Verdampfer und Hebereinriehtung 4 sowie der Wärmeaus- Zn TV" W.. auf derselben Seite der An lage ermöglicht die Anordnung von verhält nismässig grossen Kühlrippen 21 an dem auf der andern Seite der Anlage liegenden Ab sorber.

Um die Kälteleistung regeln zii können, z. B. für Sommer- und Winterbetrieb, können zwei oder mehr Wärmequellen vorgesehen sein, wobei alle Teile der Anlage bis auf Verdampfer und Absorber doppelt bezw. mehrfach vorhanden sind.

Claims

PATENTANSPRUCH: Absorpt.ionskä lteanlage mit druckausglei chendem Gas, bei welcher der Umlauf des Kältemittels durch Thermosiphonwirkung er zielt wird, wobei ein Wärmeaustauscher für das druckausgleichende Gas und das Kälte mittel und ein solcher für arme und reiche Lösung vorgesehen sind, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens ein Teil des Wärmeaustauschers (W@) für arme und reiche Lösung und die an diesen Wärmeaus- tauscher (,Tlr@) angeschlossene, von der rei chen, das auszutreibende,

dampfförmige Kältemittel enthaltenden Lösung durchflos sene Hebereinrichtung (4), die zugleich als Kocher dient, übereinander und im Bereiche einer Wärmequelle angeordnet sind. UNTERANSPRüCHE 1.

Absorptionskä lteanlage nach Patent a.nsprueb, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertragungskörper (28) vorgesehen ist, welcher die Wärme von der Wärmequelle auf den Wärnieaustauscher (W.,) für die Lösungen und auf die Hebereinrichtung (4) überträgt, wobei der Wärmeübertragungs- körper (28) verstellbar zwischen der Wärme quelle einerseits und diesem Wärmeaustau- scher (TV,) sowie der Hebereinrichtung (4) anderseits angeordnet ist.

2. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (TY,) für die Lösungen teilweise aus schrau- benlinienförmig gewundenen Rohren und die Hebereinrichtun- (4) aus einem schrauben- linienförmig gewundenen P,ohr bestehen, und dass der innerhalb dieser Rohrwindungen verstellbare Wärmeübertragungskörper (28) einen seitlichen Arm (29) aufweist, welcher zwischen den Rohrwindungen der Heberein richtung (4)

durchragt. 3. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Hebereinrichtung (4) und Kon densator (1) eingeschaltete, mit Kühlrippen versehene Wasserabscheider (9, 10) einen in dessen Inneres hineinragenden, becherförmi- gen und nach aussen offenen, zur Vergrösse rung der Oberfläche und als Prallkörper für das abzuscheidende Wasser dienenden Teil (10) aufweist.

4. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Verdampfer (2) und Absorber (3) angeordnete Wärmeaustauscher (W,) für das Gas und das Kältemittel drei konzentrisch ineinanderliegende Rohre (13, 14, 17) auf weist, von denen das innerste das flüssige Kältemittel, das zweite das Gas und das äusserste im Gegenstrom zu diesen beiden das Gasdampfgemisch führt.

5. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Einfüllstutzen (23) am Absor ber (3) mindestens eine zu seinem Abschluss dienende Quetschung aufweist und zu geschweisst ist.

6. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch und Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass das äusserste Rohr (17) des Wärmeaustauschers (W1) für das Gas und das Kältemittel mit dem Verdampfer (2) dicht verschweisst ist und die beiden andern Rohre (13, 14) auch an dieser Einführungs stelle innerhalb des äussersten Rohres (17) verlaufen, so dass dicht zu verschweissende Einführungsstellen für diese beiden innern Rohre (13, 14) am Verdampfer (2) vermie den sind.

7. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaus tauscher (WZ) für die Lösungen aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten, zum Teil schraubenlinienförmig gewundenen Roh ren besteht, dass das äussere Rohr (25) dicht in die Wandung des Absorbers (3) ein geschweisst ist und das innere Rohr (24) auch an dieser Einführungsstelle innerhalb des äussern Rohres (25) verläuft, so dass sich eine Schweissstelle für das innere Rohr (24) am Absorber (3) erübrigt.

B. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebereinrichtung (4), der Verdampfer (2) und die beiden Wärmeaustauscher (W1, WZ) auf der gleichen Seite der Anlage angeord net sind, damit relativ grosse Kühlrippen (21) an dem auf der andern Seite der Anlage lie genden Absorber (3) angeordnet werden kön nen. 9. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass min destens zwei Wärmequellen vorgesehen sind und dementsprechend alle Teile bis auf Ver dampfer und Absorber mindestens doppelt vorhanden sind.