AT407085B - Absorptionskältemaschine - Google Patents

Description

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   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 

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 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. 
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 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)

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