- [0001]
Kontinuierlich arbeitende Absorptionskältemaschine Die Erfindung betrifft
kontinuierliche Absorptionskältemaschinen der Art, die mit einem druckausgleichenden,
indifferenten Hilfsgas arbeiten.
- [0002]
Von derartigen Maschinen gibt es solche, bei denen .das vom Verdampfer
strömende Gemisch aus Kä.ltemitteldampf und Hilfsgas im Absorber mit armer Absorptionsflüssigkeit"
in Berührung gebracht wird, die nach Anreicherung als reiche Lösung in einem Behälter
aufgesammelt wird. Vom Aufsammlungsbehälter strömt die reiche Lösung dem Kocher
zu, und um die Lösung auf ein Niveau zu fördern, von dem sie unter Wirkung der Schwere
nach dem Absorber zurückströmt, kann eine Thermosyphonpumpe verwendet werden. Dieses
System funktioniert gut, unter Voraussetzung, daß zwischen dem Aufsammlungsbehälter
und dem Zuführungsende der Thermosyphonpumpe eine kontinuierliche, geschlossene
Flüssigkeitsverbindung besteht. Es gibt-aber auch Absorptionskältemaschinen--der
erwähnten Art, bei denen in der Leitung zwischen dem Aufsammlungsbe'hälter und der
Thermosyphonpumpe ein freies Flüssigkeitsniveau in Gleichgewicht mit dem Flüssigkeitsniveau
im Aufsammlungsbehälter aufrechterhalten wird, und in diesem Falle entstehen leicht
Strömungsstörungen im erhitzten Teil der Thermasyphonpumpe. Es ist ein-Zweck der
Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen.
- [0003]
Bei Absorptionskältemaschinen der bezweckten Art, besonders Kältemaschinen
der Art, wo die Absorptionsflüssigkeit aus Wässer besteht, ist es
wünschenswert,
daß der vom Kocher strömende Dampf eine möglichst niedrigeTemperatur hat, weil dann
der Wasserinhalt des Dampfes entsprechend niedrig wird und die Wärmeverluste im
Wasserabscheider herabgesetzt werden. Mit anderen Worten, bei einer bestimmten Wärmezufuhr
und einer bestimmten Durchschnittskonzentration der Kältemitteliösung
-wird' sich `die Kälteniittelmenge
je Zeiteinheit, die dem
Kondensator zugeführt wird, in dem Maße erhöhen, wie eine verhältnismäßig niedrige
Temperatur des Dampfgemisches aufrechterhalten werden kann. Es ist auch Zweck der
Erfindung, die Kältemaschine in dieser Hinsicht zu verbessern.
- [0004]
Die Erfindung wird im folgenden an Hand .der Zeichnungen näher beschrieben.
- [0005]
Fig. i ist eine Seitenansicht eines Kochersystems gemäß der Erfindung
mit einem daran angeschlossenen Absorbersystem; Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines
abgeänderten Kochersystems; Fig. 3 ist eine Draufsicht (etwas abgeändert) des in
Fig. 2 gezeigten Kochers.
- [0006]
In den Figuren sind solche Teile wie Wasserabscheider, Kondensator,
Verdampfer und verschiedene Rohrleitungen ausgelassen, da 6s sich hier um an sich
bekannte Teile handelt, die für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich
sind.
- [0007]
In Fig. i bezeichnet i einen mit Kühlrippen versehenen Absorberrohrteil,
2 einen Aufsammlungsbehälter für reiche Lösung, die vom Absorberrohrteil nach unten
strömt, 3 eine Rohrleitung für die Strömung der reichen Lösung vom Aufsammlungsbehälter
zu dem Wärmeaustauscher 5, und q. ein finit dem Wärmeaustauscher verbundenes Steigrohr
für die arme Lösung. 6 bezeichnet eine Rohrleitung für reiche Lösung, die mit dem
heißen Ende des M'ärmeaustauschers verbunden ist und die zu einem im wesentlichen
waagerechten Dampf- und Flüssigkeitsrohr 7 führt, das mit einem Steigrohr 8a, 86
verbunden ist. Mit dem unteren Ende 8ä des Steigrohrs ist eine Dämpfungsschlange
oder Trägheitsschlange 9 verbunden, die unmittelbar von einer engeren Rohrschlange
ioa fortgesetzt wird, die den unteren, Teil einer Thermosyphonpumpe ioa, lob bildet.
Das untere Ende der Schlange ioa bildet das Zuführungsende der Thermosyphonpumpe.
Am oberen oder Lieferungsende mündet die Thermosyphonpumpe in einen kurzen Rohrteil
i i (Analysator) aus, der vom Kochermantel 13 ausgeht und mit inneren Berieselungsplatten
l ja od. dgl. ausgerüstet ist. Am oberen Ende des Analysators i i ist eine Dampfleitung
12 angeschlossen, die am unteren Ende und in der mit E bezeichneten Höhe in das
Dampf- und Flüssigkeitsrohr 7 nahe an der Leitung 6 mündet. Die anderen Niveauzeichen
A, B, C und D werden im folgenden erklärt.
- [0008]
In Fig. 2 werden dieselben Bezeichnungen verwendet, um dieselben Teile
wie in Fig. i zu bezeichnen. Die in Fig. 2 gezeigte Maschine unterscheidet sich
von der in Fig. i gezeigten hauptsächlich dadurch, daB das Dampf- und Flüssigkeitsrohr
7 zwischen den Teilen 811 und 86 des Steigrohrs eingeschaltet ist, anstatt wie in
Fig. i eine Abzweigung des Steigrohrs 8a, 86 darzustellen.
- [0009]
Es wird angenommen, daß das Niveau der reichen Lösung im Aufsammlungsbehälter
2 ziemsich konstant bei A aufrechterhalten wird.
- [0010]
Die in Fig i gezeigte Maschine wirkt wie folgt: Im Steigrohr 8a, &b
steht die Oberfläche der reichen Lösung bei B, d. h. bei einem Niveau, das nur sehr
wenig vom Niveau A abweicht, da zwischen dem Aufsammlungsbehälter und dem Steigrohr
eine kontinuierliche Verbindung über 3, 5, 6 und 7 besteht und da die Dampfräume
oberhalb der Flüssigkeit im Aufsammlungsbehälter und im Steigrohr miteinander verbunden
sind. Das Niveau bei B wird sich wahrscheinlich etwas höher einstellen als das Niveau
bei A, da B das Niveau einer wärmeren Flüssigkeitssäule als A darstellt. Andererseits
neigt der Flüssigkeitswiderstand, wenn die Maschine in Betrieb ist und reiche Lösung
langsam nach dem Kocher fließt, dazu, das Flüssigkeitsniveau bei B etwas zu erniedrigen.
Vom unteren Teil 811 des Steigrohrs 8°, 86 fließt reiche Lösung der Thermosyphonpumpe
durch die Därnpfungsschlange 9 zu. Mit Hilfe der Thermosyphonwirkung wird diese
reiche Lösung dem Analysator i z zugeführt und strömt von dort, über die Berieselungsplatten
i ia fließend, nach unten dem Kochermantel 13 zu. Im Kochermantel findet die schlieBliche
Abkochung statt, und arme Lösung fließt kontinuierlich durch die Leitung i4., den
Mantel des Wärmeaustauschers 5 und das Steigrohr q. dem oberenTeil des Absorbers
i zu. Das Thermosyphonrohr lob liefert Dampf zum Analysator i i, und im Analysator
wird der Dampf mit warmem, vom Kochermantel 13 strömendem Dampf gemischt, wobei
der Dampf im Berieselungssystem iia mit Kältemittel angereichert wird. Das Dampfgemisch
strömt dann nach unten durch das Rohr 12 und tritt in das Dampf- und Flüssigkeitsrohr
7 ein, wo es mit reicher, vom Absorber fließender Lösung in Berührung gebracht wird.
In dieser Weise wird das Dampfgemisch gekühlt, z. B. von 165 bis auf 135°, wobei
gleichzeitig die Lösung erhitzt wird, hauptsächlich dadurch, daß sie einen Teil
ihres Wasserinhalts an die Lösung abgibt. Anstatt dessen wird eine entsprechende
Menge Kältemittel von der Lösung abgetrieben, so daß der Gehalt von Kältemittel
im Dampf, der durch den Teil 86 des Steigrohrs nach oben zu dem Rektifikator, Kondensator
und . Verdampfer strömt, wesentlich höher wird als in dem durch das Rohr 12 strömenden
Dampf. Im Analysator i i und in der Leitung i2 wird der Druck etwas höher sein als
in den anderen Dampf enthaltenden Teilen der Maschine, wobei der Oberdruck dem Höhenunterschied
zwischen B und E entspricht. Demzufolge wird das Niveau D im Kochermantel um einen
entsprechenden Betrag erniedrigt, .so da$ es sogar etwas nies driger sein kann als
das Niveau C, bei dem die arme Lösung in den Absorber überläuft.
- [0011]
Die in Fig. 2 gezeigte Maschine wirkt hauptsächlich in derselben Weise
wie die in Fig. i gezeigte, jedoch mit dem Unterschied, daß die Strömung von Dampf
vom Rohr 1.2 durch das im wesentlichen waagerechte Dampf- und Flüssigkeitsrohr 7
im Gegenstrom zu der Strömung der reichen Lösung (von 6 nach 8a) durch dasselbe
Rohr erfolgt. In dieser Weise wird eine weitere Erniedrigung der Dampftemperatur
imTeil 86 des. Steigrohrs erreicht.
- [0012]
Die Wirkung der Dämgfungsschlange 9 ist die folgende: Es wurde gefunden,
daB, wenn das untere Ende der Thermosyphonsclilange ioa unmittelbar
an
das Rohr 8a angeschlossen wird, die Wirkung der Maschine unregelmäßig wird. Es wird
angenommen, daß in diesem Falle die intermittierende Hebewirkung in der Thermosyphonpumpe
zu Strömungsstörungen in der Leitung, durch die die Flüssigkeit der Thermosyphonpumpe
zugeführt wird, führt. Solche Strömungsstörungen werden durch die Trägheit der Flüssigkeit
in der Dämpf ungsschlange 9 beseitigt oder herabgesetzt. Durch die beschriebene
einfache Vorrichtung wird die Zuführung von Flüssigkeit zu der Pumpenschlange ioa
regelmäßig, ohne daß es notwendig ist, solche bedenklichen Vorrichtungen, wie Rückschlagventile
oder reibungsveranlassende Drosselvorrichtungen, zu verwenden.
- [0013]
Versuche haben gezeigt, daß die Rohrlänge der Dämpfungsschlange wenigstens
dieselbe wie die Förderhöhe vom Niveau A bis zum oberen Ende des Rohrs iob der Thermosyphonpümpe
oder mehr ausmachen soll, wenn der innere Durchmesser der Dämpfungsschlange derselbe
wie der des Thermosyphonrohrs ist. Sind die beiden inneren Durchmesser ungleich,
dann soll die Länge der Dämpfungsschlange korrigiert werden durch Multiplizieren
mit dem Koeffizienten k2, wobei k das Verhältnis zwischen den Rohrdurchmessern der
Dämpfungsschlange und dem Thermosyphonrohr darstellt, um dieselbe dynamische Wirkung
zu erreichen. Es ist weiter zu beachten, daß die Dämpfungsschlange dadurch, daß
sie um das Heizrohr des Kochers angeordnet ist, etwas außerhalb des Kochers in dessen
Isolierschicht, dazu gebracht werden kann, einen Teil der Wärme, die sonst unnütz
vom Unterteil des Kochers verlorengeht, aufzunehmen.
- [0014]
Für das richtige Funktionieren der Dämpfungsschlange 9 ist es von
Gewicht, daß die Windungen derselben horizontal sind oder regelmäßig ansteigen,
so daß die Bildung von Gassperren vermieden wird. Eine kleine Wärmemenge kann der
Schlange zugeführt werden, aber Kochen in der Schlange soll vermieden werden. Es
kann der Schlange überlassen werden, ihre eigene Temperatur zu halten. Was die Placierung
der Schlange betrifft, so ist es nicht notwendig, daß sie wie in den Figuren gezeigt
placiert ist; die Schlange kann getrennt vom Kochersystem placiert sein, und sie
kann im Wärmeaustauscher 5 oder um diesen herum angebracht sein.
- [0015]
Von baulichen Gesichtspunkten aus ist es von Vorteil, daß das Kochersystem
gemäß der Erfindung es ermöglicht, einen verhältnismäßig kleinen Unterschied zwischen
den Niveaus Bund E aufrechtzuerhalten. Trotzdem kann das Dampf- und Flüssigkeitsrohr
7 eine erhebliche Länge erhalten, die zu einer wirtschaftlichen Wärme- und Dampfausbeute
beiträgt. In der Praxis wird die erstrebte Wirkung dadurch erreicht, daß das Rohr
7 als eine Schlange oder Windung ausgeführt wird, die ganz oder teilweise den Kochermante113
umgibt. Andererseits ist die Erfindung nicht auf diese Placierung des Rohrs 7 oder
auf die beschriebene undgezeigte Ausbildung beschränkt. Ein Vorteil ist die Unterdrückung
des Geräusches des durch das Rohr 7 jtrömenden Dampfes. Die Blasen folgen dem oberen
Umriß des Rohrs 7 und steigen ruhig durch die Flüssigkeitsoberfläche bei B auf,
den angrenzenden gekrümmten Rohrteil entlang, d. h. an der Peripherie der Flüssigkeitsoberfläche.
- [0016]
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen
beschränkt.. Die Anordnung der Teile kann eine andere als beschrieben und gezeigt
sein. Die Dämpfungsschlange 9 kann verwendet werden ohne die gleichzeitige Verwendung
des waagerechten Dampf- und Flüssigkeitsrohrs 7 und des Analysators i i. Ebenso
kann das Dampf- und Flüssigkeitsrohr 7 verwendet werden ohne die gleichzeitige Verwendung
der Dämpfungsschlange oder des Analysators i i. Auch der Analysator kann allein
verwendet werden. Die Verwendung der Dämpfungaschlange 9 setzt im allgemeinen voraus,
daß eine freie Flüssigkeitsoberfläche B vorhanden ist, die die Zufuhr von reicher
" Lösung zu dem Kochersystem reguliert, aber diese Voraussetzung trifft nicht in
bezug aus das Rohr 7 oder den Analysator i i zu.