DE938848C - Absorptionskaeltemaschine - Google Patents

Description

Absorptionskältemaschinen sind in zwei Hauptanwendungsformen bekannt, nämlich als kontinuierlich und periodisch wirkende Anlagen. Die kontinuierlich betriebenen Anlagen wiederum lassen sich in zwei Gruppen unterteilen, und zwar in solche, bei denen zwischen Austreiber und Absorber ein von Fremd- oder Eigenenergie betriebenes Antriebsaggregat zwischengeschaltet ist und solche, die mit einem inerten Gas arbeiten und deren Lösungsumlauf durch Thermosiphonwirkung zustande kommt. Ihres geringen thermischen Wirkungsgrades wegen lassen sich letztere nur in Kleinanlagen verwenden. Auch ist ihr Leistungsvermögen begrenzt.

Kontinuierlich betriebene Absorptionsanlagen mit mechanischer Lösungsmittelpumpe, die einen wesentlich besseren Wirkungsgrad erreichen, werden in der Form von Großkälteanlagen, vorzugsweise zur Abwärmeverwertung in der Industrie benutzt. Zu ihrem Betrieb sind meist zwei Energiequellen, nämlich Wärme und mechanische Arbeit notwendig. Beide Energiequellen sind in Großanlagen immer verfügbar. Die Ausstattung solcher Anlagen mit den notwendigen Maschinenelementen bereitet keine Schwierigkeiten, da sie kostenmäßig ihrem Umfang nach im Rahmen der Anlagen liegen und die Anwendung solcher Einrichtungen für die Abwärmeverwertung den Bau solcher Anlagen im Vergleich zu Kompressoranlagen rechtfertigt.

Es sind Vorschläge bekanntgeworden, nach denen allein aus Wärme als Energiequelle in Absorptionskältemaschinen Kälte in genügenden Mengen erzeugt werden soll. Einer praktischen Verwirklichung stehen aber erhebliche physikalisch begründete Schwierigkeiten entgegen.

So ist ζ. Β. ein Arbeitsverfahren für Absorptionskältemaschinen bekannt, bei dem die im Kocher entwickelten Dämpfe erst nach Heben des beweglichen Pumpenorgans durch ein Gasübergangsventil aus dem Kocher in den Kondensator überströmen können. Allein die hier an der Pumpe auftretende' Druckdifferenz zwischen Austreiber und Kondensator ist so groß, daß das Temperaturniveau des Kühlwassers so stark absinkt, daß eine ίο wirtschaftliche Verwertung nicht mehr sinnvoll ist. Demgegenüber betrifft, die Erfindung die Arbeitsweise einer Absorptionskältemaschine, bei der ein Kältemittel im Kreislauf von einem Austreiber durch einen Kondensator und über einen Verdämpfer mit nachgeschaletem Absorber zurück in den Austreiber unter Verwendung eines mittels durch Austreiberdampf betriebener Pumpe geförderten Lösungsmittels als Kältemittelträger zwischen Absorber und Austreiber und Rückleitung des Lösungsmittels aus dem Austreiber in den Absorber bewegt wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zuerst im Austreiber ein unabhängig vom Betriebszustand der Anlage einstellbarer, vorher bestimmter Druck erzeugt wird, bevor Kältemitteldampf zum Kondensator strömen, kann, so daß der Betriebsdruck im Austreiber unabhängig vom Kondensationsdruck im Kondensator wird, und daß die durch die unabhängige Einstellung erzeugte Druckdifferenz zwischen Austreiber und Absorber zum Antrieb der Pumpe benutzt wird. Zwischen Austreiber und Kondensator ist erfindungsgemäß ein Überströmventil eingeschaltet, wodurch ein zum Antrieb der Fördereinrichtung benötigter Druck vor der Fördereinrichtung eingestellt werden kann. Außerdem ist es vorteilhaft, Kondensator und Absorber zu einem Aggregat zu vereinigen und beide mit annähernd gleicher Temperatur zu betreiben sowie den Verdampfer in horizontale und vertikale Kammern zu unterteilen und den Zu- und Abfluß so anzuordnen, daß sich ein Lösungsmittelkonzentrat von mitgerissenem Lösungsmittel am Verdampferboden bilden kann. In der Leitung vom Kondensator zum Verdampfer wird zweckmäßig eine Blende mit Düsenöffnung vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer schematischen Darstellung, die nur als ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens anzusehen ist, erläutert: In dem wassergefüllten Kessel 1 zur Gewinnung von Abwärme sind der Absorber 2 und der Kondensator 3 eingebaut. Die Rohrschlange des Kondensators ist als kegelförmige Spirale ausgebildet. Durch die kegelförmige Spirale wird erreicht, daß die an jedem Rohr beim Wärmeaustausch entstehende laminare Strömung durch den darüberliegenden Rohrteil nicht berührt wird, so daß jeder Rohrteil eine eigene laminare Strömung mit höherer Temperaturdifferenz erzeugt. Durch die Stützen 4 und 5 wird das zu erwärmende Wasser zu- bzw. abgeführt. Ein thermostatisch wirkendes Sicherheitsventil 6 dient als Temperaturbegrenzer des Verbrauchswassers und verhindert das Entstehen unzulässig hoher Drücke im Kondensator 3. Vom Kondensator 3 führt eine Leitung 7 zum Wärmeaustauscher 8. In die Leitung 7 ist eine Blende 9 mit Durchfiußöffnung eingebaut, die in der Lage ist, die Aufgabe zu erfüllen, Dampf zu stauen und eine durch die Größe der Durchflußöffnung bestimmte Flüssigkeitsmenge durchzulassen. Die durch die Leitung 7 dem Wärmeaustauscher 8 zugeführte Flüssigkeitsmenge gibt im Wärmeaustauscher 8 ihre latente Wärme an den durch die Leitung 10 vom Verdampfer 11 zum Absorber 2 strömenden Kältemitteldampf ab. Der Wärmeaustauscher 8 dient zum Überhitzen des Kältemitteldampfes. Das Kältemittel verläßt durch die Leitung 12 den Austauscher 8 und fließt zum Verdampfer 11. In dem Verdampfer setzt sich das Kältemittel unter Entzug von Wärme aus dem Kühlabteil in Dampf um. Der Verdampfer ist durch Rohre 14 als Steilrohrverdampfer ausgebildet, wobei die Leitung 13 zwei Abteile miteinander bindet. Durch diese Unterteilung im Verdampfer wird erreicht, daß sich mitgerissenes Lösungsmittel in den unteren Teilen des Verdampfers ansammelt und mit wachsender Entfernung vom Zulauf bis zum Auslauf an Konzentration zunimmt, so daß also an dem Überlauf 15 des Verdampfers 11 ein Lösungsmittel-Höchst-Konzentrat den Verdampfer verläßt, das sich mit dem Dampf aus der Leitung 16 mischt und zum Absorber 2 fließt. Das Regenerieren des Verdampferinhaltes wird hierdurch erleichtert. Vom Kondensator 3 aus führt eine Leitung 18 zum Überströmventil 19 und weiterhin zum Austreiber 17. Dieser kann aus zwei ineinander angeordneten Behältern bestehen, nämlich einem Auß'enbehälter 20 und einem Innenbehälter 21. Im Innenbehälter 21 befindet sich eine nicht dargestellte Einrichtung, die in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Außenbehälter 20 Gas oder arme Lösung periodisch über die Leitung 29 und den Wärmeaustauscher 30 der Pumpe 28 als Antriebsmittel zuführt. Das Überströmventil 19 ist als Reglerveritil ausgebildet. Es besteht aus einer Feder mit einer Membran, wobei die Federkraft einstellbar ist. Das Ventil wird so eingestellt, daß sich im Austreiber ein bestimmter Druck bilden muß, bevor aus dem Behälter Kältemitteldampf zum Kondensator strömen kann. Hierdurch wird der Betriebsdruck im Austreiber 17 unabhängig vom Kondensationsdruck im Kondensator 3. Der Betriebsdruck im Austreiber 17 wird in bestimmter Höhe benötigt, um die Pumpe 28 mittels der durch die Leitung 29 strömenden Antriebsmittel anzutreiben. Dieser Druck ist unterschiedlich und richtet sich nach der Arbeitsleistung der Anlage.

Ein Regler 40, der im Zuge der Leitung 35 für die reiche Lösung angeordnet sein kann, regelt die Verdampfungstemperatur im Verdampfer 11 in Abhängigkeit vom Druck im Absorber 2, und zwar dadurch, daß der Wärmezufluß zur Heizquelle 24 gedrosselt oder verstärkt wird. Über die Leitung fließt reiche Lösung aus dem Absorber 2 der Pumpe 28 zu. Die Pumpe 28 drückt die reiche

Lösung durch Leitung 38 über den Wärmeaustauscher 30 in den Austreiber 17, in dem das Kältemittel in an sich bekannter Weise teilweise ausgetrieben wird. Man kann z. B., wie bereits bekannt, die Pumpe auch mit Kältemitteldampf allein betreiben; hierdurch vermindert sich der Wirkungsgrad des Kältemittelkreislaufes etwas, so daß mit der Anlage mehr Warmwasser (bezogen auf die geleistete Kältekalorie) erzeugt wird, das oftmals bei solchen Anlagen, z. B. in Hotels usw., gut verwertet werden kann.

Jede Absorptionskältemaschine ist. bezüglich ihres Wirkungsgrades von der Außentemperatur abhängig. Im vorliegenden Fall besteht aber die Möglichkeit, auch bei hohen Außentemperaturen mit so hohen Kondensations- und damit Betriebsdrücken zu arbeiten, daß die Anlage gemäß der Erfindung an den Wärmeaustauschern genügend hohe Austauschtemperaturen zur Verfügung hat und sich somit besonders gut für tropische Gegenden, heiße, zu kühlende Grubenorte, Hotels mit großen Küchenbetrieben usw. eignet. Die Verhältnisse können hierbei so günstig liegen, daß die Kältekalorien bei hohem Warmwasserbedarf praktisch kostenlos anfallen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Arbeitsweise einer Absorptionskältemaschine, bei der ein Kältemittel im Kreislauf von einem Austreiber durch einen Kondensator und über einen Verdampfer mit nachgeschaltetem Absorber zurück in den Austreiber unter Verwendung eines mittels durch Austreiberdampf betriebener Pumpe geförderten Lösungsmittels als Kältemittelträger zwischen Absorber und Austreiber und Rückleitung des Lösungsmittels aus dem Austreiber in den Absorber bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst im Austreiber (17) ein unabhängig vom Betriebszustand der Anlage einstellbarer, vorher bestimmter Druck erzeugt wird, bevor Kältemitteldampf zum Kondensator (3) strömen kann, so daß der Betriebsdruck im Austreiber (17) unabhängig vom Kondensationsdruck im Kondensator (3) wird, und daß die durch die unabhängige Einstellung erzeugte Druckdifferenz zwischen Austreiber und Absorber zum Antrieb der Pumpe (28) benutzt wird.
2. 2. Absorptionskältemaschine zur Durchführung der Arbeitsweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Austreiber (17) und Kondensator (3) ein regelbares Überströmventil angeordnet ist.
3. 3. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensator (3) und Absorber (2) zur Verwertung ihrer Abwärme zu einem Aggregat (Boiler) zusammengebaut sind.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 704239, 671942,

   6328x1, 622555;

   Aufsatz von B. Blier und M. Kotschet-

   koff in der Zeitschrift »Cholodilnaja Technika« (1948), Heft i, referiert in der Zeitschrift »Kältetechnik«, I (1949), S. 134.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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