NO122128B - - Google Patents

Description

Anordning ved absorbsjonskjøleapparater med indifferent gass.

Oppfinnelsen vedrorer en anordning ved absorbsjonskjoleapparater med indifferent gass for frembringelse av lave temperaturer ved fordampning;- i et evaporatorsystem av i det vesentlige i apparatets gasstemperaturveksler allerede på forhånd kjolt kjolemiddelkondensat.

Oppfinnelsen er spesielt beregnet for anvendelse i husholdnings-kjdleskap, som er forsynt med rom for lagring av dypfrosne varer eller for dypfrysing av friske varer, dvs. rom med en maksimumstemperatur på 15 - 18 minusgrader, fortrinnsvis lavere enn minus 2o°C.

Termodynamikkens lover tillater riktignok frembringelse av lave temperaturer i absorbsjonskjoleapparater med indifferent gass. Man har imidlertid bl. a av hensyn til de såkalte gasstap av-stått fra å gjore bruk av denne mulighet. Man har derfor hittil i praksis og istedenfor begrenset seg til frembringelse av kulde ved evaporatortemperaturer av storrelsesordenen minus lo til minus 15°C. Allerede denne begrensede utnyttelse av de teoretiske muligheter har imidlertid krevet anvendelse av kom-pliserte gasstemperaturutvekslere eventuelt i forbindelse med forkjoling av kjolemediumkondensatet for det går inn i evaporatorsystemet med utnyttelse av den fra evaporatorsystemet til absorbatorsystemet strommende gassens lave temperatur.

Formålet med oppfinnelsen er med tilpasning av en mer avansert varmeutveksling mellom gassirkulasjonssystemet og nevnte konden-satstrom, uten å oppgi rimelige krav til virkningsgrad, å kunne oppnå betydelig lavere temperaturer av storrelsesorden minus 18 til minus 25°C.

Anordningen ifolge oppfinnelsen kjennetegnes i det vesentlige

av i det minsté en seksjon av kjolemiddelkondensatets stromningsvei fra kondensatoren i retning mot absorbsjonssystemet, innen hvilken seksjon kondensatet ved varmeveksling med gass-sirkulasjonssystemet, men uten stoffutveksling, opptar varme fra dette.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det efterfSigende, og i forbindelse hermed skal ytterligere trekk som kjennetegner oppfinnelsen, bli angitt.

På tegningene vises skjematisk et utforelseseksempel på oppfinnelsen tilpasset et med indifferent gass arbeidende absorbajons-kjoleapparat. Dette vises i fig. 1-3, sett fra tre forskjellige retninger.

Fig. 1 viser kjoleapparatet sett bakfra med avtatt kokerisolasjon og mot bakgrunn av en på figuren ikke vist kjoleskapsvegg. Med lo betegnes den avtatte kokerisolasjons ytterkontur, og 11 er apparatets vaskesirkulasjonspumpe, som er varmeledende forbundet med et varmeoverforingsorgan 12, som langs en felles generatrise er varmeledende forbundet med pumpen 11, f.eks. ved en sveisesom. I roret 12 er innskutt en ikke vist elektrisk varmepatron, hvorfra således hele den for apparatets normale drift nodvendige varmemengde tilfores pumpen. Absorbsjons-oppldsningen skal efter oppumpningen ha en tilstrekkelig lav kjolemediumkonsentrasjon for å kunne frembringe den for apparatets drift nodvendige absorbsjon. Denne fattige opplosning har vanligvis den laveste kjolemediumkonsentrasjon og den hoyeste temperatur som overhodet forekommer i apparatets væskesirkulasjonssystem.

Opplosningen er under sin vei opp gjennom pumpen 11 blandet med dampbobler, hvilke avskilles fra væsken i den ovre del av en ledning 13, i hvilken pumpen munner ut. Ledningen 13 er stort sett konsentrisk anordnet inne i en grovere ledning 15 og danner sammen med denne en temperaturutveksler, som i det efterfolgende skal omhandles nærmere. Ledningen 13 har et antall åpninger 14, gjennom hvilke den med den innstrommende absorbsjonsopplosning medfolgende damp utskilles fra opplosningen og strommer ut i den ytre mantel 15, idet den ovre del av denne samt den ovre del av ledningen 13 danner kokersystemets gassutskillingsrom. Den for gassblærer befridde opplosning renner av seg selv fra den ovre del av ledningen 13 gjennom temperaturutveksleren, videre gjennom apparatets absorbator-beholder 16 og derefter inn i apparatets med 17 betegnede absorbator, gjennom hvilken opplosningen under anrikning renner av seg selv for til slutt fra absorbatorens nedre del å renne inn i en ledning 18 og videre inn i varmeutvekslerens ytter-mantel, dannet av ledningen 15.

Væskenivået i ledningene 18 og 15 vil ligge stort sett på samme nivå, da ledningene fritt kommuniserer innbyrdes. En relativt kort lednings 19 ene ende er forbundet med ledningen 15 på et punkt som ligger noe under det væskenivå som ved avbrutt energitilførsel til apparatet, finnes i dette ror. Ledningens 19 andre ende, som ligger noe hoyere, munner ut i ledningen 2o, hvorfor ledningen altså har svak helning mot horisontalplanet. Pumpen 11 er forbundet med ledningens 2o nederste del og mates således fra den væskesoyle som gjennom ledningen 19 bygges opp i nevnte nedre del. Ledningen 19 danner en rektifikator eller en rektifikasjonss6yle for den damp som fra pumpen gjennom ledningens 15 ovre del under ned-trykning av væskenivået i denne ledning strommer inn i ledningen 2o sammen med væske fra ledningen 15 gjennom ledningen 19, dvs. rektifikatoreh, hvor dampen rektifiseres og derefter strommer gjennom ledningen 2o oppad videre til apparatets med 21 betegnede, kondensator via en vannutskiller 22. Dermed er absorbsjonsoppiosningensav pumpen 11 drevne sirkulasjonssystem beskrevet. Til dette sirkulasjonssystem er imidlertid absorbatorbeholderen 16 sidetilkoblet innenfor den del av ledningen 15 som munner ut i nevnte beholder ved eller like under væskenivået. Den i nevnte del av rorledningen 15 samt den nedre del av absorbatorbeholderen 16 forekommende væskemasse deltar således normalt ikke i absorbsjonsopplosningens sirkulasjon.

Av apparatets gassirkulasjonssystem er stort sett bare absorbatoren 17 samt apparatets temperaturutveksler 23 vist i fig. 1.Gasstemperaturutveksleren 23 er bygget opp av den ovre del av ledningen 18 samt den ovre sloyfe av absorbatoren 17, idet disse to deler er sammensveiset for å tilveiebringe den nodvendige varmeledende forbindelse mellom disse. Absorbatorens nederste sloyfe er forbundet med ledningen 18 et stykke ovenfor væskenivået i denne. Derimot er ikke apparatets likeledes i gassirkulasjonssystemet innkoblede evaporator vist på tegningen. Dertil er vist en tilforselsledning 25 for kondensat fra kondensatoren 21 til evaporatoren. Med 26 er videre betegnet en ventilasjonsledning, gjennom hvilken kondensatoren kaitmuniserer med ledningen 18, nemlig den del derav, som inngår i gasstempe-raturutveksleren 23. I nevnte del finnes også et oppdemnings-organ 33 som forhindrer i evaporatoren eventuelt forekommende

overskudd av flytende kjolemedium fra å stromme ned gjennom ledningen 18 inn i væskesirkulasjonssystemet. Istedenfor avk-ledes slikt kondensat gjennom en ledning 24 inn i absorbatorbeholderen 16, hvor det opplagres som et overflateskikt på beholderens væskemasse.

i

Apparatet ifolge oppfinnelsen er i det viste utforelseseksempel forsynt med et dertil tilpasset og særskilt utformet avisnings-system som automatisk tilveiebringer en periodevis tilbake-vendende tilforsel av varm kjolemediumdamp til evaporatorsystemet. Avisningsanordningen er vesentlig bygget opp av ledningens 15 ovre del 28, som er utformet som et omvendt U-ror, hvis venstre gren nedentil er lukket og danner en væskebeholder. Nær dennes bunn er på et sted 31 den ene gren av et annet omvendt U-ror 3o tilkoblet, hvis andre gren kommuniserer med ledningens 15 mellomste del gjennom et tilkoblingssted 29. Væskebeholderen kommuniserer endelig gjennom en ledning 27 med evaporatoren, hvilken ledning er forbundet med væskebeholderen i et punkt 32.

Ved at U-roret 28 gjennom ledningen 27 således kommuniserer med gassirkulasjonssystemet via evaporatoren, inneholder U-roret 28 en blanding av indifferent gass og kjolemediumdamp, som langsomt strommer inn eller indiffunderer fra ledningens 15 ovre del gjennom åpningene 14 i ledningen 13. Da U-rorets 28 venstre gren har en lavere temperatur enn dens hoyre gren, finner det i den forstnevnte åted en langsom kondensasjon av kjolemedium, idet kondensatet samles der og stiger i denne samt i U-rorets 3o venstre gren litt efter litt opp til det sistnevntes hbyeste punkt. U-rbret 3o har imidlertid et tilstrekkelig lite gjennomstromningsareal til at hevertvirkning skal forekomme, med den folge at kjolemediumkondensatet i U-rorets 28 venstre gren raskt suges inn i U-rorets 28 hoyre gren, nemlig ved tilkoblingsstedet 29, og samles på overflaten av væskesbyien i ledningen 15.

Ved denne raske overforing av praktisk talt hele væskemengden i U-rorets 28 venstre gren, bygges det opp en væskesoyle i nevnte rors hoyre gren, som vanligvis er for liten til å blok-kere og fylle ledningen 19. Den normale passasje av damp fra pumpen 11, som er blitt utskilt i den ovre del av ledningen 15, blir således vanligvis i og for seg ikke blokkert. Men tross : dette medforer væskeoverfbringen fra U-rbret 28 en vesentlig

endring av pumpens arbeidsbetingelser. Resultatet blir for det. for&tje.„.at-dampen fra ledningen 15 ledes .gjennom den efter

væskeoverfbringen praktisk talt frie stromningsvei gjennom U-rbret 3o inn i U-rorets 28 venstre gren og videre gjennom ledningen 27 inn i evaporatoren, hvor sterk temperaturstigning tilveiebringes med rask avisning som folge. En ytterligere folge av pumpens forandrede arbeidsbetingelser er imidlertid at gassirkulasjonen opphorer og dermed videre fordampning av kjolemedium i evaporatoren. Den nyåpnede strbmningsveis for pumpedamp til evaporatoren gjennom ledningen 27 strbmnings-motstand er nemlig vesentlig mindre enn den normale strbmningsveis gjennom rektifikatoren 19, hvorved væskesbylen i ledningen 13 stiger opp over i det minste den lavere av åpningene 14,og således renner den fattige opplosning inn i ledningen 15 istedenfor gjennom ledningen 13 til absorbatorens 17 ovre del som normalt.

Avisningsperiodens lengde og dermed den i kjblerommet innforte varmemengdes stbrrelse bor være hensiktsmessig valgt, selv om imidlertid avbruddet i kuldefrembringelsen blir kortest mulig. Avisningsperiodens lengde kan fortrinnsvis fastlegges i det vesentlige på fblgende måte, hvortil avisningssystemet ifblge fig. 1 er spesielt tilpasset.

En viss del av den damp som strommer gjennom ledningene 28 og 27, bringes til å kondensere på vei til evaporatoren, spesielt i ledningen 27. Som det vil fremgå av fig. 1, er dampens stromningsvei utformet og anordnet således at kondensat også under avisningsperioden langsomt vil samles opp. Her oppbygges således langsomt igjen en væskesoyle, som litt efter litt stiger opp over nevnte innmunningssted 32 og blokkerer den fortsatte tilfbrsel av damp gjennom ledningen 27.. Derved stiger mot-trykket mot dampen igjen med den folge at den under perioden stengte stromningsvei igjennom ledningen 19 efter avisningsperiodens slutt igjen åpnes for damp, hvorved pumpens normale arbeidsbetingelser er gjenopprettet.

Fig. 2 viser sett fra siden apparatet ifblge fig. l,og fig. 3

er et riss av apparatet sett ovenfra. Betegnelsene i nevnte figurer er valgt like dem som anvendes i fig. 1.

I fig. 1 er med strekede linjer skjematisk antydet den del av apparatet, nemlig anordningen av evaporatorsystemet ifblge oppfinnelsen, som ligger innenfor kjoleskapets bakre vegg. Derimot er i fig. 2 og 3 evaporatorsystemet inntegnet, dels i fig. 2 sett fra siden, dels i fig. 3 sett ovenfra.

Som det fremgår av figuren, består evaporatorsystemets hoveddel av en rorsloyfe, hvis ovre del 4o danner systemets lavtemperaturdel og hvis lavere del 41, forsynt med flenser 42, danner dets hoytemperaturdel. Lavtemperaturevaporatoren 4o er utbredd i et horisontalplan med sine rette rorstrekninger stort sett parallelle med kjolerommets to sidevegger. Den danner bunn i kjolerommets ovre, for dypkjoling eller frysing beregnede del, som er utformet til et fryserom med fortil tilgjengelig åpning og med vegger av metallisk materiale. Rommets bunn er mekanisk og varmeledende forbundet med slbyfen 4o, eventuelt ved hjelp av særskilte varmeoverfbrings- og befestigelsesorgan. Metall-husets vegger bor på utsiden fortrinnsvis være belagt med et særskilt skikt av varmeisolerende materiale, f.eks. skumplast e.l. På tegningene er fryserommet betegnet med 49 men er bare antydningsvis inntegnet.

Evaporatorsystemets hoytemperaturdel 41 utgjbres i det vesentlige av et med kjolerommets bakvegg parallellt ror, til hvis ene ende temperaturutvekslerens 23 ovre rorsloyfe er koblet. Hby-temperaturevaporatorens andre ende er forbundet méd den hbyere beliggende lavtemperaturevaporators ene ende, hvis andre ende er forbundet med temperaturutvekslerens 23 lavere beliggende stromningsvei. Ved formidling av temperaturutveksleren 23 er således evaporatorsystemet forbundet med apparatets absorbator-system 17 på den måte som allerede er nevnt i forbindelse med beskrivelsen av fig. 1. '

Svarende til oppfinnelsens hovedhensikt, nemlig frembringelse av kulde med ekstremt lave temperaturer, innfores nu i overens-stemmelse med oppfinnelsen det i kondensatoren 21 dannede kjble-mediumkondensat i evaporatorsystemet med tilpasning av en spe-siell fremgangsmåte ifblge oppfinnelsen.

Fra kondensatoren 21 ledes nemlig gjennom ledningen 25 kondensatet i retning mot lavtemperaturevaporatoren 4o langs en stromningsvei, som er varmeledende forbundet med temperaturutvekslerens 23 ovre stromningsvei f.eks. ved sammensveising av de to rorledningers yttermantler. Den i nevnte ovre ror av temperaturutveksleren 23 strommende gass fra evaporatorsystemet har en forholdsvis lav temperatur, hvorfor en sterk nedkjoling av det forholdsvis varme kjolemediumkondensat tilveiebringes. Dette således allerede nedkjolte kondensat fores derpå videre, skjont stadig gjennom ledningen 25, inn i evaporatorsystemets lavtemperaturdel 4o, nemlig på et sted 43, hvorifra ledningen 25 fortsetter gjennom rorets 4o indre, som f.eks. fremgår av fig. 3. Roret 25 munner ut i evaporatorens gasstrom på et /sted 44. Forst der kommer altså kondensatet i kontakt med strom-men av indifferent gass. Fra punktet 44 renner kondensatet under fortsatt kontakt med den indifferente gass igjen forbi punktet 43 i retning mot lavtemperatursldyfens andre ende, således i motstrom mot den gass som allerede har passert utveksleren 23 fra absorbatoren 17. Temperaturen i rorsloyfen 4o blir usedvanlig lav bl.a. på grunn av den gjentatte nedkjoling av kjolemediumkondensatet forst langs utveksleren 23 og derpå i en del av sloyfens 4o indre ende frem til punktet 44.

Ved inngangsstedet 51 for den fra absorbatoren 17 gjennom temperaturutvekslerens 23 lavere beliggende ror i evaporatorsystemets lavtemperaturdel 4o inntredende gass utskilles den del av det flytende kjolemedium som er beregnet for kuldefrembringelse i hoytemperaturevaporatoren 41, igjen fra gass-sirkulasjonssystemet og fores gjennom en ledning 47 inn i nevnte evaporatordel 41. Ledningen 47 er imidlertid langs en felles generatrise varmeledende forbundet med temperaturutvekslerens 23 lavere beliggende ror. Eftersom det fra lav-temperaturdelen 4o i roret 47 innstrommende kondensats temperatur er meget lav, men derimot den til lavtemperaturevaporatoren 4o på stedet 51 innstrommende gass også efter passasje av gass-temperaturutveksleren 23 skulle ha hatt en relativt hoy temperatur, nedkjoles nevnte gasstrom i temperaturutveksleren ytterligere derved at ledningen 47 er anordnet for langs varmeut vekslerens 23 mantelflate å oppta en del av gasstrommens varme-innhold. Kondensatet fores derpå videre inn i hdytemperatur-evaporatorens 41 gasstrom, hvor fordampning igjen inntrer under kuldefrembringelse. Eventuelt gjenværende kjolemediumkondensat renner derpå gjennom temperaturutveksleren og ledningen 24 inn i absorbatorbeholderen 16, hvor det som nevnt samles opp på væskeoverflaten.

Av figurbeskrivelsen fremgår at oppfinnelsen innebærer frem-gangsmåter av i flere henseende prinsipiell betydning. Man har således ved en mer avansert tilpasning av varmedynamikkens lover bl.a. kommet frem til muligheter for en mer vidtgående differensiering av temperaturforskjellene mellom evaporatorsystemets forskjellige deler enn hva som tidligere har kunnet oppnås.

Således bor her sammenfatningsvis understrekes at oppfinnelsen bl.a. innebærer en videre utvikling av fremgangsmåten for varmeutvekslingen mellom kjoleapparatets gassirkulasjonssystem på den ene side og kjolemediumkondensatets stromningsvei på den annen side. Derved er vesentlig lavere temperaturer enn tidligere kunnet tilveiebringes i visse deler av evaporatorsystemet uten å gi vesentlig avkall på kuldeprosessens virkningsgrad.

Som et eksempel på resultater oppnådd med anordningen ifolge

det på tegningene fremstilte evaporatorsystem kan folgende temperaturoppgaver angis.

Apparatet antas å arbeide med termostat på i og for seg kjent måte samt ved en kjolelufttemperatur på omkring 32°C. Konden- 1 såtet i ledningen 25 har da vanligvis en temperatur på ca. +5o°C.

■ Efter passasje gjennom den del av ledningen 25 som er anordnet ■

i i i varmeledende kontakt med temperaturutvekslerens 23 ovre i ; rormantel, har kondensatet en temperatur på ca. - 3°C, dvs. en ; ; temperatursenkning på 53°C. Under kondensatets fortsatte : stromningsvei gjennom ledningens 25 i lavtemperaturevaporatoren I 4o beliggende rorstrekning mellom punktene 43 og 44 har konden-

i

såtet når det i punktet 44 innfores i gassirkulasjonssystemet,

en temperatur av omkring -23°C. Denne ytterligere temperatur-

senkning tilveiebringes ved varmeutveksling mellom gassen i lavtemperaturevaporatoren 4o og kondensatledningen 25.

Gassens temperatur utenfor munningen 44 kan meget godt være

adskillige grader lavere. Som nevnt renner kondensatet under fordampning fra punktet 44 gjennom evaporatorroret 4o i mot-

strom med gassen og har når det forlater gassirkulasjonssyste-

met i punktet 47, en temperatur av storrelsesorden -19°C, dvs.

omkring samme temperatur som den gass som under varmeutveksling med ledningen 25 passerer gjennom temperaturutvekslerens 23

ovre ledning.

Dette sterkt nedkjolte kondensat bringes nu til å oppta varme

fra temperaturutvekslerens lavere beliggende ror, gjennom hvil-

ket den til å begynne med relativt varme gass fra absorbatoren innfores i lavtemperaturevaporatoren 4o, nemlig på stedet 51 i fig. 2. Det skal da bemerkes at kjolemediumkondensatet ved denne varmeutveksling utnyttes for nedkjoling av den indiffe-

rente gasstrom, en nedkjoling som har en vesentlig andel i fore-

komsten av den ovenfor nevnte lave temperatur på punktet 44

(se fig. 3), nemlig -23°C eller enkelte ganger lavere. Hoy-temperaturevaporatorens to ender har en temperatur på henholds-

vis ca. -13°C og -6°C.

Claims (6)

1. Anordning ved absorbsjonskjoleapparater med indifferent gass for frembringelse av lave temperaturer ved fordampning i et evaporatorsystem av i det vesentlige i apparatets gasstemperatur-

utveksler allerede på forhånd kjolt kjolemiddelkondensat,karakterisert vedi det minste en seksjon (47) av kjolemiddelkondensatets stromningsvei fra kondensatoren (21) i retning mot absorbsjonssystemet (17,16), innen hvilken seksjon kondensatet ved varmeveksling med gassirkulasjonssystemet (16,17,23,40,41), men uten stoffutveksling, opptar varme fra dette.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved en seksjon (43,44) av apparatets evaporatorsystem (4o, 41) innen hvilken kjolemiddelkondensatet i fravær av indifferent gass nedkjoles av en gasstrom, i hvilken kulde frembringes ved fordampning av kjolemiddelkondensat.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert veden seksjon (43,44) av lavtemperaturevaporatoren (4o) innen hvilken en strom av kjolemiddelkondensat for-dampes i en gasstrom som kjolemiddelkondensatet har passert under nedkjolning, fortrinnsvis i motstrom.

4. Anordning som angitt i krav 1-3,karakterisert vedat den på forhånd kjolte kjolemiddelstrommens stromningsvei fra kondensatoren (21) er sammensatt av på hver-andre folgende strekninger, nemlig en strekning i varmeveksling med gasstemperaturveksleren (23), en strekning (43,44) adskilt fra gasstrbmmen gjennom lavtemperaturevaporatoren (4o), en seksjon av lavtemperaturevaporatoren (44,47,51) i kontakt med gasstrommen, derefter den seksjon (47) som opptar varme fra gassirkulasjonssystemet, og dessuten en strekning (41) som ut-gjor apparatets hoytemperaturevaporator (41).

5. Anordning som angitt i krav 1-4,karakterisert vedet gassutskillelsessted (47,5o) ved hvilket efter passasje av nevnte seksjon (44,43) av lavtemperaturevaporatoren i kontakt med gassen gjenstående flytende kjolemiddel utskilles fra denne og således i fravær av gass passerer den seksjon (47) i hvilken kjolemidlet opptar varme fra gassirkulasjonssystemet.

6. Anordning som angitt i kravene 1-5,karakterisert vedat den varmeledende forbindelse mellom ledningen (47) og tilforselsledningen (25) for indifferent gass til den forste evaporatoren (4o) er anordnet innen en i og for seg kjent gasstemperaturveksler (23).