AT379682B - Absorptionskaeltemaschine - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Absorptionskältemaschine od. dgl., bei der ein Absorber mit einem Austreiber über Hin- und Rückleitungen für eine Kältemittellösung verbunden ist, in denen eine Lösungsmittelpumpe, ein Lösungswärmetauscher und ein Regelventil eingebaut sind. 



   Im Austreiber einer thermischen Absorptionskältemaschine od. dgl., wie   z. B.   einer Absorptionswärmepumpe, wird durch Zufuhr von thermischer Energie das Kältemittel, z. B. Ammoniak, vom Lösungsmittel Wasser getrennt. Die im Austreiber   verbleibende "arme" Lösung   mit der Konzentration   zo   gelangt über einen Lösungswärmetauscher und über ein Lösungsregelventil in den Absorber. 



  Dort wird das vom Verdampfer kommende gasförmige Kältemittel grossflächig mit   der "armen" Lösung   in Berührung gebracht und absorbiert. Nach der Erhöhung der Lösungskonzentration wird die   "reiche" Lösung   mit der Konzentration    lDr   mit Hilfe einer Lösungsmittelpumpe wieder in den Austreiber gepumpt. Der Unterschied der Konzentration zwischen reicher und armer Lösung   (-)   wird Entgasungsbreite genannt. 



   Für die Betriebsüberwachung einer Absorptionskältemaschine sowie für die Bestimmung der Entgasungsbreite ist die Kenntnis der   Lösungskonzentrationen   eine wertvolle Hilfe, da vielfach Änderungen der Lösungskonzentrationen auf Betriebsstörungen hinweisen. 



   Bei der Bestimmung der Konzentration der Arbeitslösung kommen vor allem zwei Methoden zum Einsatz : eine chemische und eine physikalische. 



   Bei der chemischen Bestimmungsmethode wird die Konzentration durch Titrieren der Lösung ermittelt. Bei Konzentrationen über   30%,   wie sie   z. B.   in Absorptionskältemaschinen vorkommen, muss eine unter Druck stehende Probe der Lösung mit einer bestimmten Menge destillierten Wassers verdünnt werden. Durch Zugabe von geeigneten Reagenzien stellt sich eine bestimmte Reaktion ein,   z. B. pH-Wert-Änderung,   colorometrische Änderung, Niederschlag usw., woraus der Konzentrationswert ermittelt werden kann. Dieses technische Untersuchungsverfahren erweist sich vor allem durch die Probeentnahme und die dabei einsetzende Vergasung des Ammoniak als kompliziert und umständlich. 



   Die physikalische Messmethode beruht auf der Messung des Dichteunterschieds unter Zuhilfenahme eines Aräometers. Auch hier muss, wie bei der chemischen Methode, dem Lösungskreislauf eine Probe entnommen werden. Da bei Konzentrationen über 35% die Lösung bei der Probeentnahme bei Umgebungsdruck stark zu sieden beginnt, wird auch in diesem Fall das zu messende Gemisch in ein Probengefäss gefüllt, das eine bestimmte Menge destilliertes Wasser enthält. Mit Hilfe von Korrekturkurven wird der durch das Verdampfen von Ammoniak bedingte Messfehler begrenzt. 



   Ziel der Erfindung ist es, eine Absorptionskältemaschine der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die eine einfache Bestimmung der Entgasungsbreite ermöglicht. 



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass mit dem Ein- und dem Auslass des Austreibers je ein weiteres Ventil verbunden ist, das den Zufluss zu einem Gefäss,   z. B.   einem Schauglas, das die Erfassung des Siedebeginns der darin enthaltenen Lösung ermöglicht, steuert, das über ein weiteres Ventil mit dem Absorber verbunden ist und dass Messeinrichtungen für die Erfassung der Temperatur und des Druckes der in das Schauglas gelangenden Lösung vorgesehen sind. 



   Dadurch ist es möglich, nacheinander und getrennt voneinander durch entsprechendes Öffnen eines der mit dem Austreiber verbundenen Ventile und des mit dem Absorber verbundenen Ventiles jenen Druck im Schauglas einzustellen, bei dem das darin enthaltene   Flüssigkeitsgemisch   zu sieden beginnt. Aus diesem Wert und der Temperatur des Flüssigkeitsgemisches lässt sich mit Hilfe von Kurven die Konzentration der Lösung ermitteln und auf diese Weise auch die Entgasungsbreite, indem die reiche und die arme Lösung dieser Bestimmung nacheinander unterzogen werden. 



   Damit gelingt es die Konzentrationsbestimmung ohne aufwendiges chemisches oder physikalisches Analyseverfahren durchzuführen, wobei auch auf die bisher notwendige, sehr umständliche Probenentnahme verzichtet werden kann. Letzteres ermöglicht auch erstmals eine Konzentrationsbestimmung während des Betriebes. 



   Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass an dem die Erfassung des Siedebeginns ermöglichenden Gefäss ein Diagnosegerät   z. B.   eine Ultraschall-Sendeund Empfangseinrichtung mit Auswerteeinrichtung angeordnet ist, die den Siedebeginn automatisch erfasst. Damit ist auch eine automatische Bestimmung der Konzentration möglich, wobei bei entsprechender Ausgestaltung der Auswerteschaltung auch die Möglichkeit einer entsprechenden Aufzeichnung, Auswertung, Speicherung und Weiterverarbeitung der ermittelten Daten besteht. 

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   Durch die US-PS Nr. 1, 610, 003 wurde zwar schon vorgeschlagen, ein Schauglas über zwei Ventile anzuschliessen, doch dienen diese Ventile im bekannten Falle lediglich dazu, die Verbindung vom oberen bzw. unteren Ende des Schauglases, das lediglich als Füllstandsanzeige für einen Vorratsbehälter dient, zum selben Behälter unterbrechen zu können, um einen Tausch des Schauglases ohne vorherige Entleerung des Behälters durchführen zu können. 



   Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemässen Einrichtung und Fig. 2   Druck-/Temperatur-Diagramme   für Ammoniak-Wassergemische. 



   Der   Austreiber-l-ist   über zwei   Leitungen --2, 3-- für   die reiche    ; r   bzw. arme Lösung   zo   mit einem   Lösungswärmetauscher --4-- bzw.   dem Absorber --5-- verbunden. Der Austrei-   ber-l-und   der Absorber --5-- sind in bekannter Weise mit den übrigen, jedoch nicht dargestellten Teilen einer Kältemaschine oder Wärmepumpe, wie Kondensator und Verdampfer verbunden. 



  Dabei ist in der Leitung --2-- eine Pumpe --6-- und in der Leitung --3-- ein Drosselventil --7-angeordnet. 



   Soweit entspricht der Aufbau der erfindungsgemässen Einrichtung einer herkömmlichen Kältemaschine. 



   Mit dem Ein- und dem Auslass des   Austreibers-l-sind   noch zwei   Ventile-V., V -ver-   bunden, die beide mit einem Gefäss,   u. zw.   einem Schauglas --8-- über eine gemeinsame Leitung - verbunden sind. In dieser Leitung --9-- ist ein Thermometer --10-- angeordnet, mit dem die Temperatur der in das   Gefäss --8-- gelangenden   Lösung erfasst wird. Weiters ist noch ein Druckmesser --11-- in dieser Leitung --9-- angeordnet, die über ein Ventil-V,- zum Absor-   ber --5-- führt,   wodurch der Messzweig geschlossen ist. 



   Vom Lösungskreislauf der armen Lösung   zo   kann mit Hilfe des   Ventiles-vein   Teil der armen Lösung dem Messzweig zugeführt werden. In diesem Messzweig werden die Temperatur und der Druck des zu bestimmenden Gemisches messtechnisch erfasst. Mit Hilfe der   Ventile-V,   und V 1-wird jener Druck im Messzweig zwischen --V1 und   V3 -- eingestellt,   bei dem die zu messende Lösung gerade zu sieden beginnt. Das Erreichen des Siedepunktes wird durch Einsetzen einer Blasenbildung, die im Schauglas sichtbar wird, angezeigt. Während der Ermittlung der Konzentration der armen Lösung à bleibt das Ventil --V 2-- geschlossen. 



   Analog zu dem eben beschriebenen Messvorgang wird die Konzentration der reichen Lösung      bestimmt. In diesem Fall bleibt das Ventil --V1 -- geschlossen und mit den Ventilen --V 2 und   V,-wird   jener Druck im Messzweig eingestellt, bei dem gerade der Siedepunkt (Einsetzen der Bla-   senbildung)   erreicht wird. 



   Die Messprobe wird nach dem Ventil --V 3 -- wieder dem Lösungsmittelkreislauf im Absorber zugeführt. Die Druckdifferenz zwischen Eingang des Messkreises beim   Austreiber-l-und   Ausgang des Messkreises beim   Absorber --5-- beträgt   im allgemeinen zirka 10 bar, so dass ein Massenfluss der zu messenden Lösung ohne weitere Hilfsvorrichtungen von selbst zustande kommt. Mit Kenntnis der zu messenden Lösungstemperatur und des Siebdrucks lässt sich in der weiteren Folge mit Hilfe des   19   p, l/T-Diagramms, wobei p den Druck und T die absolute Temperatur bedeuten, die Dampfdruckkurve und somit die Konzentration der zu messenden Lösung bestimmen. Fig. 2 zeigt ein lg p, 1/T-Diagramm nach Bosnjakovic und Wucherer für Ammoniak-Wassergemische. 



   Nach der Clausius-Clapeyronschen Gleichung, die eine Beziehung zwischen der Verdampfungswärme und der Dampfdruckkurve p = f (T) beschreibt, verlaufen die Dampfdruckkurven im lg p, 1/T-Diagramm geradlinig. 
 EMI2.1 
 löslichen Ammoniak mit wachsendem Druck und fallender Temperatur zu. Auf den Dampfdruckkurven des   19   p, 1/T-Diagramms herrscht zwischen Druck und Temperatur des Kältemittels bei einer bestimmten Konzentration ein Gleichgewichtszustand. 



   Der bisher beschriebene Messvorgang bezieht sich auf die manuelle Bestimmung der Konzentration durch langsames Öffnen bzw. Schliessen der   Ventile --V 1   und V3-- (bzw. --V2 und V3--) Da die Dampfdruckkurven im lg p, l/T-Diagramm durch eine analytische Funktion mathematisch darstellbar sind, ist auch die Möglichkeit einer rechnergesteuerten Messwerterfassung, Aufzeichnung und Auswertung der Lösungskonzentration gegeben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Absorptionskältemaschine od. dgl., bei der ein Absorber mit einem Austreiber über Hinund Rückleitungen für eine Kältemittellösung verbunden ist, in denen eine Lösungsmittelpumpe, ein Lösungswärmetauscher und ein Regelventil eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ein- und dem Auslass des Austreibers je ein weiteres Ventil (V, 2) verbunden ist, das den EMI3.1 ist und dass Messeinrichtungen für die Erfassung der Temperatur und des Druckes der in das Schauglas gelangenden Lösung vorgesehen sind. EMI3.2 und Empfangseinrichtung mit Auswerteeinrichtung angeordnet ist, die den Siedebeginn automatisch erfasst.