DE7600596U1

DE7600596U1 - Absorptionskaeltemaschine mit sonnenkollektor

Info

Publication number: DE7600596U1
Application number: DE7600596U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-12-10
Filing date: 1976-01-12
Publication date: 1977-09-15
Also published as: FR2334924B3; IT1064811B; ES453854A1; DE2600853A1; CH594217A5; IL50860A0; FR2334924A1

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Absorptionskältemaschine mit Sonnenkollektor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine als Sonnenkollektor ausgebildete Einrichtung sur Energieaufnahme für eine Absorptionskältemaschine .

Seit längerer Zeit gewinnen Absorptionskälteanlagen in steigendem Masse an Bedeutung und werden in zahlreichen gewerblichen und industriellen Betrieben zur Kälteerzeugung verwendet. In vielen Betrieben wird sie als Verbindungsglied zwischen der Kraftwirtschaft auf der einen und der Wärme- und Kältewirtschaft auf der anderen Seite betrachtet. Besonders wertvoll ist die Absorptionskälteanlage für die Kälteerzeugung bei tiefen Temperaturen geworden, wie sie beispielsweise in der Gefriertechnik, aber auch in vielen Bereichen der chemischen Industrie für Verdampfungstemperaturen von etwa -30 bis -60°C

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benötigt werden.

Die Absorptionskältemaschinen arbeiten mit einem Zweistoffgemisch j z.B. einem Wasser-Ammoniakgemisch (HpO-NH-,). Dieses Zweistoffgemisch wird in einem Austreiber unter Zuführung von Wärme zum Teil verdampft, wobei der Dampf reicher ist an der leichtersiedenden Komponente, beispielsweise an Ammoniak (NH₇.). Zum Aufheizen des Austreibers kann elektrischer Strom, Dampf, heisse Gase oder jedes andere Heizmittel verwendet werden.

Es sind auch bereits Absorptionskältemaschinen bekannt geworden, bei welchen die Anwendung von Sonnenenergie als Heizquelle für den Austreiber verwendet wird.

Bei diesen bekannten Anlagen hat sich jedoch der Nachteil ergeben, dass bereits im Kollektor das Sieden der leichtersiedenden Komponente einsetzt, d.h. Blasen im Kollektor entstehen ₃ wodurch eine Beeinträchtigung der Wärmeübertragung und der Ausnützung der Sonnenenergie eintrat. Des weiteren wurde der an der leichtersiedenden Komponente ärmere flüssige Teil des Zweistoffgemisches ohne Ausnützung der noch darin befindlichen Wärme über eine Rohrleitung zum Absorber geführt. Dadurch entstanden Wärmeverluste, welche durch erhöhte Energiezufuhr zum Austreiber kompensiert werden mussten.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine konstruktiv kompakt ausgebildete Anordnung für eine Absorptionskältemaschine mit Sonnenkollektor zu schaffen, bei welcher die im an leichtersiedenden Komponenten armen Teil des flüssigen Zweistoffgemisches enthaltene Wärme während der Rückführung zum Absorber zur Vorerwärmung des durch den Sonnenkollektor zum Austreiber fliessenden und an flüssigen Bestandteilen reichem Zweistoffgemisches verwendet werden kann, und bei welcher eine partielle Verdampfung des Zweistoffgemisches bereits im Sonnenkollektor verhindert wird.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen dem Sonnenkollektor und einem Austreiber in einer Verbindungsleitung ein Drosselorgan angeordnet ist, und dass der Sonnenkollektor als Teil eines zweiflutigen Wärmeaustauschers ausgebildet ist und mit dem Austreiber eine Einheit bildet.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung besteht insbesondere darin, dass durch die Anordnung eines Drosselorganes zwischen dem Sonnenkollektor und dem Austreiber der Druck an der Wärmezufuhrstelle so hoch gehalten wird, dass keine Verdampfung der leichtersiedenden Komponenten des Zweistoffgemisches j selbst im höchsten Punkt des SonnenkollektorS₃ stattfinden kann. Dadurch wird auch die Blasenbildung im Sonnenkol-

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lektor verhindert und eine gute Ausnützung der Kollektorfläche bzw. der Sonneneinstrahlung erzielt. Die Verdampfung findet im Austreiber statt. Weiter wird durch die Ausbildung des Sonnenkollektors als Wärmeaustauscher dem im Sonnenkollektor durch Sonneneinstrahlung zu erwärmenden Zweistoffgemisch bereits durch den engen Kontakt mit der an leichtersiedenden Komponenten armen Flüssigkeit über den Wärmeaustauscher Wärme zugeführt.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sind der als Wärmeaustauscher ausgebildete Sonnenkollektor und der Austreiber in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet j und am Wärmeaustauscher ist eine Vielzahl von Anschlusstut zen mit je einem Absperrorgan zum Anschluss von Verbindungsleitungen zum Austreiberaustritt vorgesehen.

Die Ausbildung des Sonnenkollektors gleichzeitig als Wärmeaustauscher in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Austreiber, welches vorzugsweise aus einem U-förmigen Trog aus einem Isolierstoff besteht, ergibt eine Erhöhung der Warmeausnützung, insbesondere derjenigen aus dem an leichtersiedenden Komponenten armen Zweistoffgemischteil, welcher im Wärmeaustauscher nach unten in das Absörptionsgefäss abgeleitet wird. Weiterhin ergibt die Anordnung von elneir Vielzahl von Ansehlusstutzen am Wärmeaustauscher, wobei jeder Ansehlusstutzen mit einem Ab-

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lfcft fc9 t III) Μ /

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sperrorgan versehen ist, die Möglichkeit, entsprechend das Temperaturgefälle zwischen dem Zweistoffgemisch im Sonnenkollektor und dem an leichtersiedenden Komponenten armen Gemischteil im Wärmeaustauscher voll auszunützen, in dem die aus dem Austreiber kommende Flüssigkeit stets dort dem Wärmeaustauscher zugeführt wird, wo der Temperaturgradient zwischen der aufsteigenden und abwärtsfliessenden Flüssigkeit am günstigsten ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erx'indungsgegenstandes schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 ein Seheina einer zum Stand der Technik zu zählender. Absorptionskältemaschine,

Fig, 2 einen Schnitt durch einen als Wärmeaustauscher ausgebildeten Sonnenkollektor mit integriertem Austreiber,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Gehäuse mit dem als Wärmeaustauseher ausgebildeten Sonnenkollektor.

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Die Bezugszahlen von Fig. 1 gelten für gleiche Teile auch in Fig- 2.

Gemäs.s Fig. 1 ist im Schema der zum Stand der Technik :zu zählenden Absorptionskältemaschine, deren Funktion als bekannt vorausgesetzt wird, mit 1 eine Pumpe bezeichnet, welche ein Zweistoffgemisch, beispielsweise ein Gemisch von Wasser und Ammoniak aus einem Absorptionsgefäss 2 in einen Austreiber 3 fördert. Im Austreiber 3 wird die Zweistoffflüssigkeit durch eine (nicht dargestellte) Energiequelle erhitzt, wobei die leichtersiedende Komponente (beispielsweise das Ammoniak) des Zweistoffgemisches teilweise verdampft und über eine Rohrleitung k in einen Kondensator 5 verflüssigt zum Verdampfer 16 abströmt, wo zur Kühlung Wärme der Umgebungsluft entnommen wird. Das an leichtersiedenden Komponenten arme flüssige Gemischteil fliesst über eine weitere Rohrleitung 6 in das Absorptionsgefäss 2 zurück, wo es sich wiederum mit dem an leichtersiedenden Flüscigkeitskomponenten reichen Gemisch, welches aus dem Verdampfer 16 ebenfalls in das Absorptionsgefäss geleitet wird, vermischt.

In der Fig. 2 ist der Austreiber 3 an einem zweistufigen Wärmeaustauscher 7, dessen eine Flut als Sonnenkollektor 8 ausgebildet ist, angebracht. An den oberen und unteren Enden der beiden Fluten des Wärmeaustauschers 7,8 sind Querverteller 9

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bzw. Querverbindungsrohre 10 angeordnet, welche die einzelnen Röhren des Wärmeaustauschers 7 bzw. des Sonnenkollektors 8 miteinander verbinden. Am absteigenden Ast des Wärmeaustauschers 7 (siehe Pfeilrichtung) ist weiterhin eine Vielzahl von Anschlusstutzen 11 vorgesehen, welche jeweils mit einem Absperrorgan 12 versehen sind. Entsprechend dem Temperaturgefälle zwischen der aufsteigenden Flüssigkeit im Sonnenkollektor 8 wird das an leichtersiedenden Komponenten arme Gemisch, welches noch Wärmekbzugeben vermag, über den jeweiligen Anschlusstutzen 11 in den Wärmeaustauscher 7 eingeleitet, wobei die betreffenden Absperrorgane 12 geöffnet, bzw. geschlossen werden.

In der Fig. 3 sind in einem, vorzugsweise aus Isolierstoff bestehendem Gehäuse 13, welches beispielsweise mit (nichtdargesteilten) metallischen Verstärkungen versehen ist, die beiden Fluten des als Wärmeaustauscher 7 ausgebildeten Sonnenkollektors 8 so angeordnet, dass beide in engem Kontakt miteinander stehen.

Die Funktionsweise der erfindungsgemässen Anordnung ist analog zur Betriebsweise der bekannten Absorptionskältemaschinen. Jedoch wird die im Austreiber befindliche Flüssigkeit, bzw. das Zweistoffgemisch nicht durch Dampf oder Elektrizität aufgeheizt, sondern durch Sonneneinstrahlung im als Wärmeaustauscher

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7 ausgebildeten Sonnenkollektor 8, wobei die Pumpe 1 das Zweistoffgemisch aus dem Absorptionsgefäss 2 durch die Querverteiler 9 in die einzelnen Röhren des Sonnenkollektors 8 verteilt und nach oben drückt, wobei das Zweistoffgemisch einmal durch die Sonneneinstrahlung Wärme erhält und zum anderen durch den in der absteigenden Flut des Wärmeaustauschers 7 nach unten strömenden Teil des Zweistoffgemisches, welcher an leichtersiedenden Bestandteilen arm ist und ebenfalls noch Wärme enthält. Eine zwischen dem Querverteil^r 9 und dem Austreiber 3 angeordnete Drosselstelle 14 sorgt für die Aufrechterhaltung eines Druckes vor der Drosselstelle 14, so dass im Sonnenkollektor 8 keine Verdampfung der leichtersiedenden Komponente des Zweistoffgemisches eintritt. Dadurch wird im Sonnenkollektor 8 eine Blasenbildung vermieden und eine gute Ausnützung der Sonneneinstrahlung erzielt. Nach der Drosselstelle 14 herrscht im Austreiber 3 ein entsprechend geringer Druck, wodurch ein grosser Teil der leichtersiedenden Flüssigkeitskomponente verdampft und über eine Rohrleitung ¹J dem Kondensator 5 und anschliessend dem Verdampfer 16 und von dort dem Absorptionsgefäss 2 wieder zugeführt wird. Das an leichtersiedenden Teilen arme Flüssigkeitsgemisch fliesst aus dem Austreiber 3 über den absteigenden Ast des Wärmeaustauschers 7 ebenfalls in das Absorptionsgefäss 2 zurück, wo es den aus dem Verdampfer 16 kommenden, an leichtersiedenden Flüssigkeitsteilen reicheren Anteil absorbiert.

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Claims

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1. Als Sonnenkollektor ausgebildete Einrichtung zur Energieaufnahme für eine Absorptionskältemaschine ₃ dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sonnenkollektor (8) und einem Austreiber (3) in einer Ves-bindungsleitung (15) ein Drosselorgan (I²I) angeordnet ist, und dass der Sonnenkollektor (8) als Teil eines zweiflutigen Wärmeaustauschers

(7) ausgebildet ist und mit dem Austreiber (3) eine Einheit bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j dass der als Wärmeaustauscher (7) ausgebildete Sonnenkollektor

(8) und der Austreiber (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (13) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Flut des Wärmeaustauschers (7) eine Vielzahl von Anschlusstutzen (11) mit je einem Absperrorgan (12) zum Anschluss von Verbindungsleitungen zum Austreiberaustritt vorgesehen ist.

BBC Aktiengesellschaft Brovm, Boveri & Cie.

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