AT407085B - Absorptionskältemaschine - Google Patents
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Description
<Desc/Clms Page number 1> Bei Absorptionskältemaschinen nach dem System Platen-Munters braucht man zum Antrieb eine Wärmequelle von weit über 100 Grad Celsius Wird als Wärmequelle heisses Wasser, wie Fernwärme, Solarheizung, industrielle Abwärme od. dgl verwendet, dann wird diese Temperatur im Allgemeinen nicht erreicht Ausserdem geht der Wirkungsgrad dieser Absorptionskältemaschinen bei Temperaturen von 100 Grad oder darunter gegen Null Es ging nun darum, bei Warmequellen von nur etwa 75 Grad Celsius einen brauchbaren Wirkungsgrad zu erzielen Die hier beschriebene Absorptionskältemaschine funktioniert weitgehend wie das klassische System von Platen und Munters, das unter anderem im Absorberkühlschrank von Elektrolux und Servel zur Anwendung gekommen und vielfach dokumentiert worden ist. Neu hinzugekommen ist lediglich der in der Abb. 1 schraffiert unterlegt Tell in der Mitte, der es ermöglicht, die Absorptionskältemaschine mit einer niedrigeren Generatorheiztemperatur betreiben zu können Erfindungsgemäss wird bei einer Absorptionskältemaschine nach dem System Platen-Munters das vom Verdampfer uber den Gaswärmetauscher kommende Gemisch aus Ammoniakgas und Wasserstoff vorzugsweise über die Primärseite eines zweiten Gaswärmetauschers zum Ausgang des Generators und dort im Gleich- oder Gegenstrom durch den sogenannten Bypass geführt, wo dieses Gasgemisch mit der heissen, teilweise ausgegasten Lösung in Kontakt gebracht wird und ihr dabei weiteren Ammoniak entzieht, sowie dann gegebenenfalls zur Abkühlung über die Sekundärseite des zweiten Gaswärmetauschers weiter zum Absorber geleitet wird Vorteilhaft ist die Menge des zum sogenannten Bypass umgeleiteten Gasgemisches über ein Regulierventil dosierbar, wobei der nicht umgeleitet Rest, wie beim System Platen-Munters direkt zum Absorber fliesst. Vorteilhaft kann das Regulierventil ein den Kurzschluss des Bypasses darstellendes Durchgangsventil sein Vorteilhaft kann das Regullerventil ein Dreiwegeventil sein, das das vom Verdampfer kommende Gasgemisch zwischen dem Fluss zum Bypass und dem Fluss zum Absorber aufteilt Vorteilhaft kann die Kontaktfläche zwischen dem Gasgemisch und der vom Generator kommenden Lösung im Inneren des Bypasses durch eine Schicht ammoniakresistenten Fasermaterials wie z B Glasfaserflless oder ähnlichem Material mit grosser Oberfläche vergrössert werden, wobei vorzugsweise eine Drahtspirale zum Anpressen an die Wand verwendet werden kann, wodurch der Durchflussquerschnitt des Gasgemisches gleichbleiben kann. Vorteilhaft kann der Bypass beheizbar ausgebildet sein Die Figuren zeigen In Abbildung 1 das Schema einer Absorptionskältemaschine nach dem System Platen - Munters mit dem erfindungsgemassen Bypass, In Abbildung 2 das gleiche Schema mit einem zusätzlichen Doslerventil zur Regulierung der Bypasswirkung, in Abbildung 3 die experimentell erzielten Wirkungsgrade der Absorptionskältemaschine bei verschiedenen Vorlauftemperaturen in Abhängigkeit von der Einstellung des Bypassregulierventils und in Abbildung 4 eine mogliche Ausgestaltung zur Kontaktflächenvergrösserung im Bypass. In der Blasenpumpe - 1 -, die im vorliegenden Fall aus mehreren parallelen Röhrchen gebildet Ist, wird einer konzentrierten Ammoniaklösung Wärme zugeführt (falls die aus dem Wärmetauscher - 11-stammende Wärme nicht ausreicht), wodurch sich Ammoniakgasblasen bilden (nur wenige Prozent, im Vergleich zur Gesamtgasmenge, die später im Generator freigesetzt wird) und die Lösung durch die dünnen Röhrchen aufwärts in den Wasserabscheider - 2 - führen Das Ammoniakgas strömt durch das Steigrohr - 9 - aufwärts zum Kondensator - 3 -, wo es durch Abkühlung verflüssigt wird Der flüssige Ammoniak fliesst durch das U-Rohr-19-abwärts In den Verdampfer - 4 -, wo er als dunner Film die Wand eines Rohres benetzt, durch das Wasserstoffgas strömt. Dabei wird entstehender Ammoniakdampf kontinuierlich weggeführt, was zu einer Abkühlung des Verdampfers-4-führt Dies ist der eigentliche Kühlprozess. Das Gemisch aus Ammoniakgas und Wasserstoff am unteren Ende des Verdampfers - 4 - Ist spezifisch schwerer als das anzureichende Gasgemisch, das In den Verdampfer - 4 - einströmt, wodurch der Wasserstoffkreislauf In Gang gehalten wird. Im herkömmlichen System würde das Gasgemisch direkt zum Absorber - 5 - weiterfliessen Im neuen System zweigt es aber nach dem 1 Gaswärmetauscher - 6 - in Richtung zum Generator - 7 - ab, vorteilhafterwelse ùber die Pnmärseite eines zweiten Gaswärmetauschers-10-, wo es im sogenannten Bypass" - 8 - im Gleich- oder Gegenstrom (wobei zu beachten ist, dass das dabei schwerer werdende Gas nicht zu hoch gehoben werden darf, was <Desc/Clms Page number 2> seine Flussgeschwindigkeit verringern könnte) der heissen halb ausgegasten Lösung, die aus dem Generator - 7 - kommt, auf Grund der temperatur- und konzentrationsbedingten Dampfdruckverhältnisse noch weiteren Ammoniak entzieht. So ist es möglich, im oberen Tell des Absorbers - 5-eine niedrige Lösungskonzentration (Voraussetzung für eine niedrige Kühltemperaturl) zu erreichen, ohne den Generator - 7 - stark aufheizen zu müssen Durch diese niedrigere Generatortemperatur wird die Menge des mitverdampften Wassers beschränkt, wodurch eine anschliessende Rektifizierung des Wasser-Ammoniak-Dampfgemisches im Steigrohr - 9 - unnötig und eventueller späterer Wirkungsgradverlust durch Wasser im Verdampfer vermieden wird Vom Bypass - 8 - geht das zusätzlich angereicherte Gasgemisch über die Sekundärseite des zweiten Gaswärmetauschers - 10 - zum Absorber - 5 -, wo es seinen Ammoniakuberschuss wieder an die vom Bypass - 8 - kommende schwache Lösung abgibt. Der Absorber - 5 - muss in diesem Fall etwas grösser dimensioniert sein, als bei einem herkömmlichen System Da das vom Bypass - 8 - in den Absorber - 5 - einströmende Gasgemisch einen höheren Ammoniakdampfdruck hat, als im herkömmlichen Platen-Munters-System, und von unten in den Absorber - 5 - strömt, hat die Lösung, die aus diesem Absorberteil ausfliesst, eine höhere Konzentration, was es später Im Generator - 7 -erlaubt den Ausgasprozess mit niedrigerer Temperatur zu betreiben. Vom Absorber - 5 - geht die Lösung durch den Flüssigkeitswärmetauscher -11 - zur Blasenpumpe - 1 - Dort wird sie gehoben, und nach dem Wasserabscheider - 2 - fliesst die durch die Blasenbildung in der Blasenpumpe - 1 - nur leicht geschwächte Lösung zum Generator - 7 -, wo der eigentliche Ausgasungsprozess durch Erhitzen stattfindet. EMI2.1 Wasserstoff den schwereren Ammoniak, wodurch bei Temperaturschwankungen im Ammoniakkreislauf nur die Grenzschichte zwischen beiden Gasen verschoben wird Es wird durch dieses Gasdruckausgleichsgefäss - 12 - also verhindert, dass bei niedrigen Generatortemperaturen der Wasserstoff durch das U-Rohr - 9 - in den Kondensator - 3 - gelangt und dort die Kondensation behindert. In Abbildung 2 ist die Lage des Regelventils - 13 - zur Regelung der Bypasswirkung gezeigt. (Der Bypass - 8 - ermöglicht zwar eine niedrigere Betriebstemperatur, verbraucht aber selbst Energie. Durch diese Regulierung soll die Wirkung des Bypasses zur Temperaturabsenkung der Versorgungswärme so gering, wie gerade nötig eingestellt werden) In Abbildung 3 wird in einem Diagramm der gemessene Wirkungsgrad (Ordinatenachse) der Absorptionskältemaschine bei verschieden stark reguliertem Bypass und verschiedenen Heiztemperaturen (Abszissenachse) für Generator - 7 - dargestellt Die Kurve 14 zeigt den Wirkungsgrad bei abgeschaltetem Bypass, Kurve 15 den Wirkungsgrad bei Einstellung des Regulierventiles - 13 - auf halbe Funktion des Bypasses, und Kurve 16 den Wirkungsgrad bei maximaler Funktion des Bypasses In Abbildung 4 ist eine mögliche Ausgestaltung zur Vergrösserung der Kontaktfläche zwischen Gasgemisch und Lösung im Bypass dargestellt Ein Fliess aus Glasfaser oder ähnlich ammoniakresistente Material mit grosser Oberfläche - 17 - wird vorzugsweise durch eine Spiralfeder - 18 - an die Wand des Bypassrohres - 8 - gedruckt. PATENTANSPRÜCHE : 1. Absorptionskältemaschine nach dem System Platen-Munters, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Verdampfer (4) über den Gaswärmetauscher (6) kommende Gemisch aus Ammoniakgas und Wasserstoff vorzugsweise über einen zweiten Gaswärmetauscher (10) zum Ausgang des Generators (7) und dort durch einen Bypass (8) geführt wird, wo dieses Gasgemisch mit der heissen, teilweise ausgegasten, vom Generator (7) kommenden Lösung In Kontakt gebracht wird und ihr dabei weiteren Ammoniak entzieht, dann vorzugsweise zur Abkühlung über die Sekundärseite des zweiten Gaswärmetauschers (10) zum Absorber (5) geleitet wird.
Claims (1)
- 2 Absorptionskaltemaschine gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge <Desc/Clms Page number 3> des zum Bypass (8) umgeleiteten Gases über ein Regulierventil (13) einstellbar ist, wobei der nicht umgeleitet Rest, wie beim System Platen-Munters direkt zum Absorber (5) fliesst 3 Absorptionskältemaschine gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierventil (13) nur die Menge des vom Verdampfer (4) direkt zum Absorber (5) fliessenden, nicht umgeleiteten Rests dosiert, so dass sich die Menge des zum Bypass (8) umgeleiteten Gasgemischs anhand der im System vorhandenen Reibungsverhaltnisse einstellt 4 Absorptionskaltemaschine gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierventil (13) ein Dreiwegeventil ist, das das vom Verdampfer (4) kommende Gasgemisch zwischen dem Fluss zum Bypass (8) und dem Fluss zum Absorber (5) aufteilt.5. Absorptionskältemaschine gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche zwischen dem Gasgemisch und der vom Generator (7) kommenden Lösung Im Bereich des Bypass (8) durch ein Fliess aus Glasfaser oder ähnlich ammoniakresistentem Material mit grosser Oberfläche (17) ausgekleidet wird, weiches vorzugsweise durch eine Spiralfeder (18) an die Wand des Bypassrohres (8) gedrückt wird 6. Absorptionskältemaschine gemass Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (8) beheizbar Ist
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