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Verfahren zum Regulieren von Absorptions-Kälteanlagen Das vorliegende Patent bezieht sich auf ein Verfahren zum Regulieren von Absorptions-Kälte- anlagen, welche eine Salzlösung als Absorptionsflüssigkeit und ein damit mischbares Medium als Kältemittel verwenden, und auf eine Absorptions- Kälteanlage zur Durchführung des Verfahrens.
Absorptions-Kälteanlagen der Art wie sie kommerziell für die Luftkonditionierung verwendet werden und wie sie z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 2 918 807 vom 29. Dez. 1959 mit dem Titel Absorptions-Kälteanlage mit innerer Schlange beschrieben sind, sind zwar für den vorgesehenen Verwendungszweck sehr befriedigend, weisen aber wegen der Kesselsteinbildung in den Kondensatorrohren einen wichtigen Nachteil auf. Beim Betrieb unter Teillast wird der Kühlwasserstrom durch die Kon- densatorrohre reduziert, wodurch die Kondensationstemperatur ansteigt.
Die Kesselsteinbildung wird für jede Temperaturerhöhung des Wassers um 51/2 C verdoppelt. Durch die Erhöhung der Temperatur des durch die Rohre fliessenden Kühlwassers wird die Ausscheidung von Unreinigkeiten aus dem Wasser stark gesteigert, was eine stärkere Kesselsteinbildung in den Rohren und eine Verringerung des Durch- strömquerschnittes für das Kühlwasser zur Folge hat. Dies ergibt einen unbefriedigenden Betrieb der Anlage, wobei häufiges Reinigen der Rohre durch mechanisches Bürsten oder durch umständliche chemische Behandlung erforderlich ist.
In manchen Fällen müssen die Kondensatorrohre nach kurzer Zeit ersetzt werden, und zwar hauptsächlich wegen ihrer Beschädigung durch chemische Reinigung. Weiter nimmt der Heizdampfverbrauch im Kocher nicht proportional zur Verringerung der Belastung der Kälteanlage ab, so dass der Dampfverbrauch bei Teillast nicht so wirtschaftlich ist, wie er sein sollte, was Betriebskosten zur Folge hat, die in gewissen Fällen stören.
Das vorliegende Patent bezieht sich deshalb auf ein Verfahren zum Regulieren von Absorptions- Kälteanlagen, welche eine Salzlösung als Absorptionsflüssigkeit und ein damit mischbares Medium als Kältemittel verwenden, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Reduzieren der Leistung der Anlage Salz aus der Lösung im Kocher ausgefällt wird und dass zum Erhöhen der Leistung das ausgefällte Salz in der Lösung im Kocher gelöst wird.
Das Patent bezieht sich ferner auf eine Ab- sorptions-Kälteanlage zur Durchführung des Verfahrens, welche einen Absorber, einen Verdampfer, einen Kocher, einen Kondensator sowie Mittel zum Fördern schwacher Lösung vom Absorber zum Kocher, Mittel zum Zuführen starker Lösung vom Kocher zum Absorber, Mittel zum Zuführen eines Heizmediums zum Kocher, einen Wärmeaustauscher für die starke und die schwache Lösung und Mittel zum Zuführen eines Kühlmediums zum Kondensator aufweist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Anlage Mittel vorhanden sind, welche bei Teilbelastung der Anlage Salz aus der Lösung im Kocher ausfällen und dadurch die Leistung der Anlage reduzieren,
wobei diese Mittel zum Ausfällen von Salz bei einer Erhöhung der Belastung der Anlage das ausgefällte Salz im Kocher wieder in Lösung gehen lassen und dadurch die Leistung der Anlage erhöhen.
Der Ausdruck schwache Lösung bezeichnet hier eine Lösung von geringer Absorptionskraft, also eine mit Kältemittel beinahe gesättigte Lösung; der Ausdruck starke Lösung:> bezeichnet demgegen-
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über eine Lösung mit grosser Absorptionskraft, also eine an Kältemittel arme Lösung.
Die bevorzugte Absorptionslösung ist eine Lösung von Lithiumbromid in Wasser. Das vorgezogene Kältemittel ist Wasser. Die Konzentration der den Kocher verlassenden Lösung kann variieren, beträgt aber bei voller Belastung der Anlage vorzugsweise etwa 66/';.
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Absorptions-Kälteanlage gemäss der Erfindung zur Durchführung des ebenfalls erfindungsgemässen Verfahrens beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 in einer schematischen Ansicht eine Ab- sorptions-Kälteanlage mit einer Reguliereinrichtung, Fig.2 eine schematische Ansicht einer modifizierten Reguliereinrichtung, Fig. 3 in einer graphischen Darstellung die benötigten Heizdampfmengen beim Betrieb bei Teillast für verschiedene Steuerungsarten von Absorp- tions-Kälteanlagen,
Fig.4 eine ähnliche graphische Darstellung wie Fig. 3, wobei die Kondensationstemperatur in Funktion der Belastung der Anlage aufgetragen ist, Fig. 5 in einer graphischen Darstellung die Arbeitsweise einer Reguliereinrichtung, welche schwache Lösung um den Kocher herumführt;
Fig.6 bis 12 zeigen graphische Darstellungen des Lösungskreislaufes in einer Absorptions-Kälte- anlage für verschiedene Belastungen, Fig. 13 ist eine schematische Ansicht einer Absorptions-Kälteanlage mit einer modifizierten Reguliereinrichtung, Fig. 14 eine perspektivische Ansicht des Kochers der Anlage nach Fig. 13, teilweise aufgebrochen, um die Reguliereinrichtung sichtbar zu machen, Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich wie Fig. 14 und zeigt eine modifizierte Reguliereinrichtung.
Fig.16 ist auch eine perspektivische Ansicht ähnlich wie Fig. 14 und 15 und zeigt eine weitere modifizierte Reguliereinrichtung.
Fig. 17 ist eine ähnliche perspektivische Ansicht wie Fig. 16 und zeigt eine andere Stellung der Re- guliereinrichtung, und Fig. 18 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kochers einer Absorrptions-Kälteanlage, teilweise aufgebrochen, um eine modifizierte Reguliereinricbtung sichtbar zu machen.
In Fig. 1 ist eine Absorptions-Kälteanlage schematisch dargestellt. Diese Anlage weist ein Gehäuse 2 auf, welches eine Mehrzahl von Rohren 3 enthält, die mit dem Gehäuse zusammen einen Absorber bilden. Im Gehäuse 2 ist über den Rohren 3 ein schalen- ähnliches Glied 4 angeordnet, welches mit dem Gehäuse 2 zusammenarbeitet und mit ihm zusammen einen Verdampfer bildet. Der Verdampfer enthält eine Mehrzahl von Rohren 6, welche über der Schale 4 in der Längsrichtung des Gehäuses 2 verlaufen. Ein zu kühlendes Medium wird durch diese Rohre 6 ge- führt und gibt dabei Wärme an das über die Rohre versprühte flüssige Kältemittel ab.
Ein zweites Gehäuse 7 ist über dem ersten Gehäuse 2 angeordnet. Rohre 8 verlaufen im unteren Teil des Gehäuses 7 und bilden mit demselben zusammen einen Kocher. Eine Mehrzahl von Rohren 9 ist im oberen Teil des Gehäuses 7 angeordnet. Die Rohre 9 arbeiten mit einem schalenähnlichen Glied 10 zusammen, um einen Kondenstor zu bilden.
Eine Pumpe 11 saugt schwache Lösung aus dem Absorber 2, 3 durch eine Leitung 1 ?_ ab. Die Pumpe 11 fördert schwache Lösung durch eine Leitung 13 zu einem Wärmeaustausch-.r 14, in welchem die schwache Lösung von. starker Lösung, die vom Kocher zurückkommt, Wärme aufnimmt, wie im folgenden beschrieben. Die schwache Lösung wird dann vom Wärmeaustauscher durch eine Leitung 15 zum Kocher 7, 8 geführt und dann durch eine Sprüheinrichtung 15' versprüht.
Die Sprüheinrichtung 15' kann zwei Einlassrohre an den beiden Enden des Kochers aufweisen, wobei dasjenige Einlassrohr, welches näher bei einer überlaufanordnung 16 liegt, etwas tiefer liegt als das andere, was einen besseren Teillastbetrieb ergibt. Starke Lösung fliesst vom Kocher 7, 8 durch die überlaufanordnung 16, eine Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14 und eine Leitung 18 zum Absorber und tritt in denselben in der Nähe eines Endes des Gehäuses 2 ein; die starke Lösung fliesst also unter der Einwirkung der Schwerkraft aus dem Kocher zum Absorber. Es ist natürlich auch möglich, die starke Lösung im Absorber über die darin befindlichen Rohre zu verteilen.
Eine Pumpe 20 dient als Absorberpumpe und wird dazu verwendet, Lösung mittlerer Konzentration aus dem Absorber 2, 3 durch einen Auslass 21 und eine Leitung 22 abzuziehen. Die Pumpe 20 fördert die Lösung mittlerer Konzentration durch eine Leitung 23 zu einer Sprüheinrichtung 24 im Absorber. Die Sprüheinrichtung 24 verteilt die Lösung mittlerer Konzentration über die ganze Länge der Rohre 3 des Absorbers. Es ist klar, dass sich die starke Lösung in gewissem Masse mit der Lösung im Absorber mischt und dass eine vollständige Mischung erfolgt, wenn die Pumpe 20 die gemischte Lösung fördert, so dass eine Lösung mittlerer Konzentration umgewälzt wird. Für eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung der Lösungsströme in der Anlage wird auf die USA-Patentschrift Nr. 2 840 997 vom 1.
Juli 1958 hingewiesen.
In der Nähe des Wärmeaustauschers 14 ist eine Umgehungsleitung 25 angeordnet, welche die Leitung 15 mit der Leitung 17 auf der dem Kocher zugewandten Seite des Wärmeaustauschers verbindet. Ein Dreiwe-- Regulierventil 26 ist an der Verbindungsstelle der Leitung 25 mit der Leitung 15 angeordnet und dient zu einem noch zu beschreibenden Zweck. Es ist wünschbar, das Ventil 26 so nahe wie möglich beim Wärmeaustauscher 14 anzuordnen, um dafür zu sorgen, dass darüber in der Leitung für
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die schwache Lösung eine gewisse Flüssigkeitssäule besteht.
Wenn dann das Ventil so eingestellt wird, dass die ganze Menge der schwachen Lösung durch die Umgehungsleitung 25 fliesst, dann sorgt diese Flüssigkeitssäule dafür, dass keine schwache Lösung zum Kocher gelangt, auch wenn das Ventil gegen die Leitung 15 nicht ganz dicht ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das Ventil 26 ein pneumatisch betätig- bares Ventil, das von einer Steuervorrichtung 27 betätigt wird, welche auf die von einem Thermometer 28 angezeigte Temperatur anspricht. Die Funktion und Wirkungsweise dieser Steuervorrichtung ist im folgenden näher beschrieben.
Kühlwasser wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe durch eine Leitung 29 zu den Rohren 3 des Absorbers geführt. Das Kühlwasser gelangt aus den Rohren 3 des Absorbers durch eine Leitung 30 zu den Rohren 9 des Kondensators. Darauf verlässt das Kühlwasser die Rohre 9 des Kondensators durch eine Leitung 31. Eine Umgehungsleitung 32 verbindet die Leitung 30 unter Umgehung der Rohre 9 des Kondensators mit der Leitung 31. Ein handbetätigtes Ventil 33 ist in der Umgehungsleitung 32 angeordnet. Diese Umgehungsleitung 32 mit dem Ventil 33 gestattet eine Einstellung des Kühlwasserstromes durch die Rohre des Kondensators bei Voll- last während der Montage der Anlage. Später ist keine Einstellung des Kühlwasserstromes durch die Kondensatorrohre mehr erforderlich.
Heizdampf wird den Rohren 8 des Kochers durch eine Leitung 34 zugeführt. Wenn es erwünscht ist, kann in der Leitung 34. ein geeignetes (nicht dargestelltes) Druckregulierventil angeordnet sein, um im Kocher einen gewünschten Dampfdruck einzustellen. Normalerweise verwendet die Anlage jedoch Heiz- dampf mit einem Druck von 0,85 kg/cm2, wie er von den in der Industrie gebräuchlichen Heizkesseln geliefert wird. Der kondensierte Heizdampf verlässt die Rohre 8 des Kochers durch eine Leitung 35, wobei in dieser Leitung eine geeignete Dampffalle 36 angeordnet ist, welche dafür sorgt, dass nur Kondensat den Kocher verlässt.
Ein zu kühlendes Medium wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe durch eine Leitung 37 zu den Rohren 6 des Verdampfers gefördert. Das gekühlte Medium verlässt die Rohre 6 durch eine Leitung 38 und wird dann zu einer Verwendungsstelle wie z. B. zur Zentrale einer Luftkonditionierungsanlage geführt. Das Medium wird von der Verwendungsstelle durch die Leitung 37 zum Verdampfer 2, 4 zurückgeführt, um wieder gekühlt zu werden. Das Thermometer 28 der Reguliereinrichtung 27 ist an der Leitung 38 angeordnet, um die Temperatur des gekühlten, den Verdampfer verlassenden Mediums zu messen, welche die Belastung der Anlage wiedergibt.
Kondensiertes Kältemittel verlässt die Schale 10 des Kondensators durch eine Leitung 40 und wird dem Verdampfer zugeführt und in demselben über die Rohre 6 verteilt, um diese Rohre zu benetzen. Es ist klar, dass das Kältemittel durch die Wärme, die es vom durch die Rohre 6 fliessenden Medium aufnimmt, verdampft wird. Der Kältemitteldampf gelangt in den Absorber und wird von der darin befindlichen Lösung absorbiert.
Eine Pumpe 41 wälzt flüssiges Kältemittel, das sich im Verdampfer ansammelt, im Verdampfer um. Die Pumpe 41 ist über eine Leitung 42 mit dem Verdampfer verbunden, um flüssiges Kältemittel aus demselben abzusaugen. Die Pumpe 41 fördert das flüssige Kältemittel durch eine Leitung 43 zu einer Sprüheinrichtung 44 im Verdampfer. Das aus der Sprüheinrichtung 44 austretende Kältemittel verdampft zum Teil und wird zu einem anderen Teil dazu verwendet, die Rohre 6 zu benetzen. Das flüssige Kältemittel auf der Aussenseite der Rohre 6 nimmt Wärme vom durch die Rohre fliessenden Medium auf und verdampft, wobei der Dampf wie beschrieben zum Absorber gelangt.
Eine geeignete Reinigungseinrichtung 45 ist vorhanden, um nicht kondensierbare Gase aus dem Absorber zu entfernen. Ein Ejektor 46 der Reinigungs- einrichtung 45 ist über eine Leitung 47 mit einer Reinigungsleitung 48 verbunden, die längs durch den Absorber verläuft. Eine Kühlschlange 49 der Reinigungseinrichtung 45 ist mit der Leitung 37 über eine Leitung 50 und mit der Leitung 38 über eine Leitung 51 verbunden, so dass das gekühlte Medium zur Kühlung der Lösung in einem Reinigungstank 52 verwendet werden kann.
Zum Regulieren des Betriebes der beschriebenen Absorptions-Kälteanlage wird die Umgehungsleitung 25 verwendet, welche wie beschrieben die Leitung 15 für die schwache Lösung mit der Leitung 17 für die starke Lösung in der Nähe des Wärmeaus- tauschers 14 verbindet, wobei an der Verbindungsstelle der Umgehungsleitung 25 und der Leitung 15 ein Dreiweg-Regulierventil 26 angeordnet ist, um den Strom der schwachen Lösung auf diese beiden Leitungen aufzuteilen. Der Strom der schwachen Lösung zum Wärmeaustauscher 14 ist unter allen Lastbedingungen gleich gross. Es ist klar, dass das Thermometer 28 in Berührung mit der Leitung 38 oder auch in der Leitung 38 angeordnet werden kann.
Das Ventil 26 ist so konstruiert, dass es keine Luft in die Anlage gelangen lässt.
Bei voller Belastung fliesst die ganze Menge der schwachen Lösung durch die Leitung 15 zum Kocher. Wenn jedoch die Belastung der Anlage abnimmt, was durch die Temperatur des gekühlten Mediums angezeigt wird, das den Verdampfer verlässt, so wird das Ventil 26 so betätigt, dass es einen Teil des Stromes der schwachen Lösung durch die Umgehungsleitung 25 zur Leitung 17 für die starke Lösung fliessen lässt. Dieses Umleiten von schwacher Lösung verändert die Konzentration der dem Absorber zugeführten Lösung- entsprechend den Anforderungen. Es wird dem Kocher allgemein gesprochen nur gerade so viel Lösung zum Konzentrieren zugeführt, wie nötig ist, um die Absorberlösung auf der
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durch die Belastung der Anlage gegebenen Konzentration zu halten.
Im Kocher ergeben sich so zwar bei Teillast sehr hohe Salzkonzentrationen, die bisher wegen der Kristallisierungsmöglichkeit im Wärmeaustauscher als gefährlich betrachtet wurden; da aber die hoch konzentrierte Salzlösung, die den Kocher verlässt, sofort mit sehr schwacher Lösung verdünnt wird, werden solche Kristallisierungen im Wärmeaustauscher vermieden.
Fig. 3 zeigt in einer graphischen Darstellung den Heizdampfverbrauch bekannter Absorptions-Kältean- lagen und der Anlage mit der beschriebenen Regulierung in Funktion der Belastung. Auf der Abszisse ist die Belastung in Prozenten der Vollast aufgetragen, auf der Ordinate der Dampfverbrauch in kg pro Stunde und pro Tonne. Der Punkt A bezeichnet die volle Belastung, für welche eine Anlage ausgelegt ist. Die Kurve a gibt den Dampfverbrauch für eine Anlage mit Küblwasserregulierung, die Kurve b für eine solche mit Heizdampfregulierung an, und die Kurve c gilt für die beschriebene Anlage.
Man kann feststellen, dass die Regulierung der beschriebenen Anlage den Heizdampfverbrauch bei Teillast gegen- über denjenigen bekannten Anlagen stark vermindert, weil bei Teillast die geringe, dem Kocher zugeführte Lösungsmenge durch einen sehr weiten Bereich konzentriert wird. Je kleiner der Lösungsstrom und je grösser der Konzentrierungsbereich sind, desto höher wird der Wirkungsgrad einer Anlage.
Ähnlich zeigt Fig. 4 in einer graphischen Darstellung die Kondensationstemperaturen einer Anlage mit Kühlwasserregulierung (Kurve a), einen solchen mit Heizdampfregulierung (Kurve b) und der beschriebenen Anlage (Kurve c) in Funktion der Belastung. Auf der Abszisse ist die Belastung in Prozenten der Vollast aufgetragen, auf der Ordinate die Kondensationstemperatur in C. Auch hier stellt man fest, dass die Regulierung der beschriebenen Anlage die Kondensationstemperaturen bei Teillast stark herabsetzt, wodurch die Gefahr von Kesselsteinbildung vermindert wird.
Tatsächlich wird das Ausmass der Kesselsteinbildung in den Kondensatorrohren stark verringert, denn da im Absorber weniger Wärme entsteht, hat das dem Kondensator zugeführte Kühlwasser eine niedrigere Temperatur.
Fig. 5 zeigt in einer graphischen Darstellung den Anteil der schwachen Lösung, welcher bei Teillast in den Kocher gelangt. Auf der Abszisse ist wieder die Belastung der Anlage in Prozenten der Vollast aufgetragen, auf der Ordinate die Menge der dem Kocher zugeführten schwachen Lösung in Prozenten der gesamten Menge schwacher Lösung. Die Strecke d bedeutet den dem Kocher zugeführten Anteil, e den umgeleiteten Anteil. Man wird feststellen, dass die Menge der dem Kocher zugeführten schwachen Lösung stärker abnimmt als die Belastung, wodurch der Heizdampfverbrauch bei Teillast herabgesetzt wird.
In den Fig. 6 bis 12 ist der Arbeitszyklus der beschriebenen Absorptions-Kälteanalge bei verschie- denen Belastungen graphisch dargestellt. Auf den Abszissen sind die Konzentrationen von Lithium- bromid in der Lösung in Gewichtsprozenten aufgetragen, auf den Ordinaten die absoluten Dampfdrücke in mm Quecksilbersäule, auf den rechten Seiten ferner die diesen Dampfdrücken entsprechenden Sättigungstemperaturen in C.
Die von links nach rechts absinkenden Kurvenscharen geben die Temperaturen der Lösung in C an, die Kurven k die Grenzen der Kristallisation. Fig.6 zeigt den Arbeitszyklus bei voller Belastung der Anlage, Fig. 7 bei 80% Belastung, Fig. 8 bei 60%, Fig. 9 bei 40 ;, Fig. 10 bei 20%, Fig. 11 bei l /'o und Fig. 12 bei unbelasteter Anlage. Die Anlage ist auf Salzausscheidung im Wärmeaustauscher 14 am empfindlichsten, man stellt aber fest, dass sich der Arbeitszyklus bei sinkender Belastung von der Kristallisationsgrenze k entfernt.
Es ist klar, dass diese Figuren zusammen mit der Fig.5 betrachtet werden sollten, um das Ausmass der Umleitung von schwacher Lösung um den Kocher bei Teillast vollständig verstehen zu können. Es ist ferner klar, dass der dem Wärmeaus- tauscher zugeführte Strom schwacher Lösung bei allen Belastungen gleich gross ist.
In Fig.6 stellt eine Linie 60 den Durchfluss schwacher Lösung durch den Wärmeaustauscher 14 dar. Man sieht, dass die Lösung bei Vollastbetrieb von etwa 43 C auf etwa 74 C erwärmt wird. Eine Linie 61 stellt die Vorerwärmung der Lösung im Kocher dar. Man wird feststellen, dass die Lösung im Kocher auf eine Temperatur von etwa 90 C vorerwärmt wird. Eine Linie 62 stellt das Konzentrieren der Lösung im Kocher dar.
Wie man sieht, steigt die Temperatur der Lösung auf etwa 104 C, ihre Konzentration auf etwa 66 Gewichtsprozente Li- thiumbromid. Eine Linie 63 zeigt den Durchgang der starken, den Kocher verlassenden Lösung durch den Wärmeaustauscher. Während dabei die Konzentration der Lösung konstant bleibt, sinkt ihre Temperatur auf etwa 70 C. Man beachte den Abstand der Linie 63 von der Kristallisationsgrenze k; dieser Abstand ist der kleinste, den die Linie 63 von der Kristallisationsgrenze beim Betrieb der Anlage haben kann. Eine Linie 64 stellt die Einführung der starken Lösung in den Absorber und ihre Mischung mit Lösung mittleren Konzentration dar.
Man stellt fest, dass die Konzentration der Lösung auf etwa 63,5,ö herabgesetzt wird, während die Temperatur der Lösung mittlerer Konzentration bei etwa 52 C liegt. Eine Linie 65 zeigt den Durchgang der Lösung durch den Absorber. Die Konzentration der Lösung wird dabei auf etwa 61% herabgesetzt, während die Temperatur auf etwa 43 C sinkt. Es ist klar, dass bei voller Belastung der Anlage keine schwache Lösung durch die Leitung 25 in die Leitung für die starke Lösung umgeleitet wird.
Fig. 7 zeigt einen Arbeitszyklus für den Betrieb der Anlage mit etwa 80% Belastung. Die Linien 60 bis 65 sind dieselben wie im Zusammenhang mit Fig.6 beschrieben. Beim Betrieb der Anlage mit
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etwa 8010 Belastung wird jedoch einen Teil der schwachen Lösung durch die Leitung 25 in die Leitung 17 für die starke Lösung umgeleitet. Wie obn erwähnt, ist die Grösse dieses Teiles der schwa- cbcn Lösung aus Fig. 5 zu entnehmen. Da ein Teil der Lösung umgeleitet und mit starker Lösung gemischt wird, ist es klar, dass der Arbeitszyklus ge- ändert wird. Eine Linie 66 stellt diese Änderung dar.
Da vreniger schwache Lösung durch den Kocher gefiihrt wird, ist es einleuchtend, dass die Temperatur der durch den Kocher fliessenden Lösung auf etwa 107 C erhöht wird gegenüber etwa 104 C bei Voll- lastbetrieb. Durch die Beimischung schwacher Lösung zur starken Lösung vor ihrem Eintritt in den Wärmeaustauscher wird die starke Lösung gleichzeitig abgekühlt und verdünnt. Dies wird durch die Linie 66 dargestellt. Man sieht, dan die Temperatur der in den Wärmeaustauscher eintretenden Lösung auf etwa 82 C herabgesetzt ist, während die Konzentration der starken Lösung von etwa 67?o auf etwa 64% verringert wird.
In anderen Beziehungen ist der Arbeitszyklus ähnlich wie der in Verbindung mit Fig. 6 beschriebene, welcher für die volle Belastung der Anlage gilt. Man beachte, dass sich die Linie 63 von der Kristallisationsgrenze entfernt hat. Dieser Teil des Arbeitszyklus ergibt bei anderen Anlagen gerne Anlass zu Salzausscheidungen, welche den Betrieb der Anlage gefährden.
Fig. 8 zeigt einen Arbeitszyklus, bei welchem die Anlage mit etwa 60ö Belastung arbeitet. Die verschiedenen Linien, welche den Durchgang der Lösung durch die verschiedenen Teile der Anlage darstellen, sind dieselben wie oben beschrieben. Auch in Fig. 9 sind die Linien, welche den Durchgang der Lösung durch die Anlage darstellen, dieselben wie beschrieben. Man stellt fest, dass im in Fig. 9 dargestellten Arbeitszyklus, welcher für eine Belastung der Anlage von etwa 40 ö gilt, die in den Kocher eintretende Lösung eine Temperatur von etwa 46 C hat und im Kocher auf etwa 70 C vorerwärmt wird. Fig. 5 zeigt auch für diese Belastung die Menge der dem Kocher zugeführten Lösung.
Aus Fig.9 ist ersichtlich, dass die Lösung im Kocher auf eine Temperatur von etwa 103 C erwärmt wird und dass die Konzentration der Lösung einen Wert erreicht, bei welchem Kristallisation eintritt. Eine beträchtliche Menge des Salzes in der Lösung ist also ausgeschieden worden und hat sich an den Rohren im Kocher niedergeschlagen, wodurch der Wärmeübergang durch die Wandungen derselben herabgesetzt ist. Die durch den Kocher fliessende Lösung hat ungefähr die Konsistenz eines dicken Sirups. In anderen Beziehungen, ist der Arbeitszyklus gleich wie die schon beschriebenen. Dasselbe gilt für die Fig. 10 und 11, wobei aus Fig. 5 ersichtlich ist, dass immer grössere Teile der schwachen Lösung umgeleitet werden und nicht in den Kocher gelangen.
Im Kocher erscheint die Lösung schliesslich als dicke, zähflüssige Masse, oder es ist so viel Salz ausgeschieden, dass die Lösung kleine Salzklumpen enthält. Fig. 12 stellt den Betrieb der unbelasteten Anlage dar. Bei unbelasteter Anlage ist die ganze im Kocher befindliche Lösung verfestigt, was jede Wärmezufuhr zur Anlage ausschliesst. Die ganze Menge der schwachen Lösung wird am Kocher vorbei geführt, ohne dass sich ihre Temperatur oder Konzentration wesentlich ändert, so dass die Arbeit der Anlage durch einen Punkt statt durch einen Linienzug dargestellt werden kann.
Während die Reguliereinrichtung der beschriebenen Absorptions-Kälteanlage eine pneumatische Steuerung aufweist, ist es klar, dass auch z. B. elektrische oder elektronische Steuerungen verwendet werden können. In Fig. 2 ist schematisch eine modifizierte Form einer Reguliereinrichtung dargestellt. In diesem Falle ist ein Regulierventil 80 in der Umgehungsleitung 25 angeordnet.
Eine elektrische Steuerung 81 von irgendeiner gewünschten Art ist vorhanden, um das Ventil 80 zu betätigen und damit die Ströme von schwacher Lösung zu bestimmen, welche zum Kocher bzw. durch die Leitung 25 fliessen. Die elektrische Steuerung 81 wird von einem Thermometer 82 betätigt, das an der Leitung 38 angeordnet ist und die Temperatur des den Verdampfer verlassenden gekühlten Mediums misst. Das Ventil 80 wird so eingestellt, dass es einen Teil des Stromes der schwachen Lösung aus der Leitung 15 in die Leitung 17 für die starke Lösung übertreten lässt, wobei die Grösse dieses Teiles von der Belastung der Anlage abhängt. Die schwache Lösung mischt sich in der Leitung 17 vor ihrem Eintritt in den Wärmeaustauscher 14 mit starker Lösung.
Die Absorptions-Kälteanlage ist für den Betrieb mit einem bestimmten, gewünschten Heizdampfdruck konstruiert, z. B. für 0,85 kg/em2, da ein grosser Teil der bestehenden Dampfheizkessel Dampf mit diesem Druck liefert. Es können natürlich auch andere Drücke verwendet werden, und in solchen Fällen kann ein Druckreduzierventil in der Heiz- dampfleitung angeordnet werden, um dafür zu sorgen, dass dem Kocher Heizdampf mit dem gewünschten Druck zugeführt wird. Es ist auch eine Umgehungsleitung 32 für das Kühlwasser um die Rohre 9 des Kondensators beschrieben worden.
Es ist klar, dass in vielen Fällen eine solche Umgehungsleitung nicht nötig ist, dass sie aber wünschbar sein kann, um die Anlage richtig auf den Betrieb unter voller Belastung einzustellen. Nachdem die Anlage auf den Betrieb unter voller Belastung eingestellt ist, muss die Kondensator-Umgehungsleitung im weiteren Betrieb nicht mehr verstellt werden. Natürlich kann für diese Einstellung auch der Heizdampfdruck verändert werden.
Beim Betrachten des Betriebsverhaltens der Ab- sorptions-Kälteanlage wird es klar sein, dass beim Starten der Kocher eine grosse Menge ausgeschiedenen oder kristallisierten Lithiumbromidsalzes enthält. In manchen Fällen scheint es, wie wenn die Rohre des Kochers mit einem Haufen von weissem
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Schnee überzogen wären. Es wird einleuchten, dass bei abgestellter Anlage keine handbetätigten oder automatischen Heizdampfventile geschlossen sein müssen, da die geringe Wärmeleitfähigkeit des festen Salzes einen ausgezeichneten Isolator bildet und den Kocher vom heissen Dampf in den Rohren abschirmt.
Unter solchen Bedingungen wird sich das Salz bei abgestellter Anlage mindestens teilweise auflösen, wenn das Heizdampfventil geschlossen wird, was erwünscht ist. Die Lösung in den übrigen Teilen der Anlage einschliesslich des Wärmeaustauschers ist in einem sehr stark verdünnten Zustand. Wenn die Anlage gestartet wird, wird zu kühlendes Medium durch die Leitung 37 zu den Rohren 6 des Verdampfers 2, 4 gefördert, und das Medium verlässt die Rohre 6 durch die Leitung 38. Beim Starten der Anlage werden die Pumpen angelassen, worauf die Pumpe 11 schwache Lösung aus dem Absorber durch die Leitung 12 absaugt und durch die Leitung 13, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 15 zum Kocher 7, 8 führt.
Es ist klar, dass sich das Ventil 26 öffnet, um den ganzen Lösungsstrom zum Kocher fliessen zu lassen. Im Kocher fliesst die Lösuncr über den Salzhaufen, löst das feste Salz allmählich auf und kehrt als starke Lösung in den Absorber zurück, wo sie sofort zu arbeiten beginnt, um Kälte zu erzeugen. Man sieht also, dass nicht gewartet zu werden braucht, bis eine bestimmte Lösungskonzentration in der ganzen Anlage aufgebaut ist, sondern dass die aufgelösten Teile des gelagerten festen Salzes im Kocher sofort zu arbeiten beginnen. Dies ist bei jeder anderen Regulierung ausgeschlossen.
Kältemitteldampf wird aus der Lösung im Kocher 7, 8 ausgetrieben, gelangt zum Kondensator 9, 10 und wird in demselben kondensiert, worauf das kondensierte Kältemittel durch die Leitung 40 zum Verdampfer fliesst.
Starke Lösung verlässt den Kocher durch die Überlaufanordnung 16, die Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 18 und wird vorzugsweise über ein Ende des Rohrbündels im Absorber geleert. Die starke Lösung wird durch Verdampfung in geringem Masse gekühlt, wenn sie in den Absorber eintritt. Die starke Lösung mischt sich im Absorber mit der in demselben befindlichen Lösung, und die so gebildete Lösung mittlerer Konzentration wird aus dem Absorber durch den Auslass 21 und die Leitung 22 von der Pumpe 20 abgesogen und durch die Leitung 23 zur Sprüheinrichtung 24 im Absorber geführt, von welcher sie über die Rohre 3 verteilt wird.
Die Pumpe 41 saugt flüssiges Kältemittel aus der Schale 5 des Verdampfers 2, 4 durch die Leitung 42 ab und fördert es durch die Leitung 43 zur Sprüheinrichtung 44 im Verdampfer. Die Sprüheinrichtung 44 versprüht das flüssige Kältemittel über die Rohre 6 des Verdampfers. Diese Rohre werden vom Kältemittel benetzt, und das Kältemittel auf den Rohren nimmt vom durch die Rohre fliessenden Medium Wärme auf und verdampft. Der so gebildete Dampf gelangt nach unten in den Absorber 2, 3 und wird von der Lösung in demselben absorbiert.
Wenn die Anlage unter voller Belastung gestartet wird, sinkt die Temperatur des gekühlten Mediums rasch auf den durch die Konstruktion gegebenen Wert und das Ventil 26 bleibt geöffnet, so dass die ganze Menge der schwachen Lösung dem Kocher zugeführt wird und das feste Salz auflöst. Wenn die Anlage bei Teillast gestartet wird, sinkt die Temperatur des gekühlten Mediums stärker und das Thermometer 28 beeinflusst die Steuerung 27 so, dass der Strom der schwachen Lösung zum Kocher vom Ventil 26 gedrosselt wird und ein Teil der schwachen Lösung durch die Umgehungsleitung 25 in die Leitung 17 für die starke Lösung geführt und in derselben vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher 14 mit der starken Lösung gemischt wird.
Wenn der Strom schwacher Lösung zum Kocher abnimmt, steigt die Lösungskonzentration im Kocher; bei etwa 50% Last wird die Lösung im Kocher zu einem dicken Sirup. Bei etwa 25ö Last erscheint die Lösung als dicke, zähflüssige Masse. Obwohl jedoch die Konzentration der Lösung im Kocher zunimmt, sobald die Anlage bei Teillast arbeitet, wird die den Kocher verlassende Lösung durch die hinzugefügte schwache Lösung auf eine ungefährliche Konzentration verdünnt, bevor sie den Wärmeaustauscher erreicht, so dass eine Ausscheidung oder Kristallisation von Saltz im Wärmeaustauscher ausgeschlossen ist.
In gewissem Sinne wird also in der unbelasteten Anlage eine Lösung umgewälzt, zu welcher bei steigender Belastung der Anlage Salz oder dicke Lösung hinzugefügt wird., um eine Lösung höherer Konzentration zu schaffen, d. h. um eine erwünschte Konzentration der Lösung entsprechend der Belastung der Anlage zu erhalten.
Aus den Fig. 6 bis 11 ist ersichtlich, dass diejenigen Teile der Anlage, welche auf Kristallisation empfindlich sind, d. h. besonders der Wärmeaustauscher, weiter von der Verfestigungslinie entfernt sind, als es bei anderen Regulierungen möglich ist. Man wird einsehen, dass die Ausscheidung von Salz im Kocher den Betrieb der Anlage nicht stört; auch wenn Klumpen von festem Salz aus dem Kocher weggetragen werden, werden sie von der schwachen Lösung, die in die Leitung für die starke Lösung geleitet wird, sofort aufgelöst.
Die beschriebene Absorptions-Kälteanlage ermöglicht eine beträchtliche Abnahme des Heiz- dampfverbrauches bei Teillast. Die Kondensationstemperaturen im Kondensator bei Teillast erreichen die niedrigsten erzielbaren Werte; dadurch wird die Gefahr von Kesselsteinbildung in den Kondensatoren stark herabgesetzt. Unter allen Umständen kann die Anlage sicher bei Teillast und sogar ohne Last betrieben werden.
Ein Vorteil der Reguliereinrichtung der beschriebenen Absorptions-Kälteanlage liegt darin, dass die Reguliereinrichtung als integrierender Bestandteil zur
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Anlage gehört und keine besondere Anpassung> und Montageprobleme bietet. Die Reguliereinrichtung kann in der Fabrik konstruiert, montiert und geprüft werden.
In der beschriebenen Anlage wird Heizdampf mit einem bestimmten für alle Belastungen gleichbleibenden Druck verwendet, so dass bei der Aufstellung der Anlage keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden müssen, um für den Teillastbetrieb veränderliche Drücke des Heizdampfes zu erzeugen. Da der Heizdampfdruck unter allen Belastungsbedingungen gleich bleibt, entstehen auch keine Korrosionsprobleme durch die Einführung von Luft in das Dampfkondensationsssystem bei Teillast. Solche Probleme können sich bei Heizdampfsteuerungen ergeben, bei welchen der Heizdampf bei Teillast einen geringeren als den atmosphärischen Druck hab-n kann, so dass Luft in das Heizdampfsystem eintreten kann.
Beim normalen Betrieb sind keine automatischen oder handbetätigten Heizdampfven- tile erforderlich.
Die Leistung der Anlage wird durch einen Druckabfall in der Hauptheizdampfleitung nicht herabgesetzt.
Obwohl es auf den ersten Blick scheinen kann, dass durch die Verwendung der beschriebenen Regulierung ernste Probleme entstehen könnten, da Fachleute auf dem Gebiet bisher jede Kristallisation oder Verfestigung der Lösung unter allen Umständen für gefährlich hielten, nützt die Anlage eine Verfestigung von Salz im Kocher aus, um eine billigere und wirksamere Regulierung des Betriebes bei Teillastbedingungen zu schaffen.
Tatsächlich nützt die neue Regulierung etwas aus, das bisher als Hauptnachteil von Absorptions-Kälteanlagen mit Salzlösungen als Absorptionsflüssigkeit betrachtet wurde, zur Verbilligung der Regulierung und zur Erhöhung der Wirksamkeit derselben sowie zur Verhinderung von Kesselsteinbildung in den Kondensatorrohren. Lagerungsprobleme werden dabei stark vereinfacht, da die Lösung durch Entfernen von festem Salz verdünnt wird und nicht durch Verdünnen des gesamten Inhaltes.
Wenn die Anlage nicht luftdicht ist und wenn ein übermässiger Lufteintritt stattfindet, was gelegentlich vorkommen kann, dann kann eine Verfestigung von starker Lösung im Wärmeaustauscher 14 auf der Aussenseite der Rohre 14' auftreten. Eine solche Verfestigung von starker Lösung im Wärmeaus- tauscher verhindert den Durchgang starker Lösung zum Absorber, was zur Folge hat, dass die Anlage schliesslich keine Kälte mehr erzeugen kann.
Wenn sich starke Lösung im Wärmeaustauscher 14 auf der Aussenseite der Rohre 14' verfestigt hat, dann wird der Durchfluss starker Lösung zum Absorber teilweise oder vollständig versperrt. Unter solchen Umständen muss der Kühlwasserstrom durch die Rohre 9 des Kondensators unterbunden werden, und das Ventil 26 wird so eingestellt, dass es schwache Lösung aus den Rohren 14' des Wärmeaustauschers durch die Umgehungsleitung 25 zur Leitung 17 gelangen lässt.
Die schwache Lösung kann jedoch nicht, oder zumindest nicht vollständig durch die Leitung 17 zum Wärmeaustauscher fliessen, da der Dürchfluss durch denselben auf der Aussenseite der Rohre 14' versperrt ist, so dass die schwache Lösung wesentlich in umgekehrter Richtung durch die Leitung 17 zum Kocher 7, 8 fliesst. Da im Kocher Heiz- dampf vorhanden ist, und da der Kühlwasserstrom durch die Kondensatorrohre 9 unterbrochen ist, wird die Lösung im Kocher rasch auf eine hohe Temperatur erhitzt, aber nicht konzentriert. Darauf wird die Pumpe 11 abgestellt,
so dass die erhitzte Lösung unter dem Einfluss der Schwerkraft den Kocher verlässt. Die erhitzte Lösung fliesst durch die Leitung 17, und ein Teil davon verflüssigt allmählich die verfestigte Lösung in der Leitung 17, legt den Zugang zum Wärmeaustauscher frei und beginnt auch die Lösung im Wärmeaustauscher zu verflüssigen. Der grössere Teil der erhitzten Lösung fliesst dabei in verkehrter Richtung durch die Umgehungsleitung 25 und einen Teil der Leitung 15 ins Innere der Rohre 14' und erwärmt die verfestigte Lösung auf der Aussenseite der Rohre 14', um sie zu verflüssigen.
Sobald der Durchgang durch den Wärmeaustauscher wieder geöffnet ist, wird der Rest der verfestigten Lösung rasch verflüssigt, und die Anlage kann dann wieder Kälte erzeugen. Es ist klar, dass dieser Vorgang wiederholt werden kann, wenn es nötig ist, um verfestigte Lösung im Wärmeaustauscher zu verflüssigen.
In Fig. 13 ist schematisch eine weitere Absorp- tions-Kälteanlage dargestellt. Diese Anlage weist ein Gehäuse 2 auf, welches eine Mehrzahl von Rohren 3 enthält, die mit dem Gehäuse zusammen einen Absorber bilden. Im Gehäuse 2 ist über dem Absorber ein schalenähnliches Glied 4 angeordnet, welches mit dem Gehäuse 2 zusammenarbeitet und mit ihm zusammen einen Verdampfer 5 bildet. Der Verdampfer 5 enthält eine Mehrzahl von Rohren 6, welche über der Schale 4 in der Längsrichtung des Gehäuses 2 verlaufen. Ein zu kühlendes Medium wird durch diese Rohre 6 geführt und gibt dabei Wärme an das über die Rohre versprühte flüssige Kältemittel ab.
Ein zweites Gehäuse 7 ist über dem ersten Gehäuse 2 angeordnet. Eine Mehrzahl von U-förmigen Rohren 8 verläuft im unteren Teil des Gehäuses 7 und bildet mit demselben zusammen einen Kocher. Ein Wehr 60' erstreckt sich quer durch den unteren Teil des Gehäuses 7 und trennt den Kocher in ein Rohrabteil 61' und ein Auslassabteil 62'. Das Wehr 60' erstreckt sich nach oben bis ungefähr auf die Höhe der zweitobersten Reihe von Rohren B. Ein Abteil eines Heizdampfkastens 63' ist an einem Ende des Kochers angeordnet und führt dem Inneren der Rohre 8 Heizdampf zu. Der kondensierte Heiz- dampf verlässt die Rohre 8 durch einen Auslass im Kasten 63'.
Eine Mehrzahl von Rohren 9 ist im oberen Teil des Gehäuses 7 angeordnet. Die Rohre 9 arbeiten mit
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einem schalenähnlichen Glied 10 zusammen, um einen Kondensator zu bilden.
Eine Pumpe 11 saugt schwache Lösung aus dem Absorber 2, 3 durch eine Leitung 12 ab. Die Pumpe 11 fördert schwache Lösung durch eine Leitung 13 zu einem Wärmeaustauscher 14, in welchem die schwache Lösung von starker Lösung, die vom Kocher zurückkommt, Wärme aufnimmt, wie im folgenden beschrieben. Die schwache Lösung wird dann vom Wärmeaustauscher 14 durch eine Leitung 15 zum Kocher 7, 8 geführt und dann durch ein Verteilglied 64' mit einem offenen Ende 65' verteilt.
Die in einem Ende des Kochers verteilte Lösung fliesst durch das Abteil 61' und nimmt dabei vom Heizmedium in den Rohren 8 Wärme auf, dann fliesst die Lösung über das Wehr 60' in das Abteil 62' und verlässt den Kocher durch einen Auslass 66'.
Starke Lösung fliesst vom Auslass 66' des Kochers 7, 8 durch eine Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14 und eine Leitung 18 zum Absorber und tritt in denselben in der Nähe eines Endes des Gehäuses 2 ein; die starke Lösung fliesst also unter der Einwirkung der Schwerkraft vom Kocher zum Absorber. Es ist natürlich auch möglich, die starke Lösung im Absorber über die darin befindlichen Rohre zu verteilen.
Eine Pumpe 20 dient als Absorberpumpe und wird dazu verwendet, Lösung mittlerer Konzentration aus dem Absorber 2, 3 durch einen Auslass 21 und eine Leitung 22 abzusaugen. Die Pumpe 20 fördert die Lösung mittlerer Konzentration durch eine Leitung 23 zu einer Sprüheinrichtung 24 im Absorber. Die Sprüheinrichtung 24 verteilt die Lösung mittlerer Konzentration über die ganze Länge der Rohre 3 des Absorbers. Es ist klar, dass sich die starke Lösung in gewissem Masse mit der im Absorber befindlichen Lösung mischt und dass eine vollständige Mischung erfolgt, wenn die Pumpe 20 die gemischte Lösung fördert, so dass eine Lösung mittlerer Konzentration umgewälzt wird.
Für eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung der Lösungsströme in der Anlage wird auf die USA-Patentschrift Nr. 2 840 997 vom 1. Juli 1958 hingewiesen.
Kühlwasser wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe durch eine Leitung 29 zu den Rohren 3 des Absorbers geführt. Das Kühlwasser gelangt aus den Rohren 3 des Absorbers durch eine Leitung 30 zu den Rohren 9 des Kondensators. Darauf verlässt das Kühlwasser die Rohre 9 des Kondensators durch eine Leitung 31. Eine Umgehungsleitung 32 verbindet die Leitung 30 unter Umgehung der Rohre 9 des Kondensators mit der Leitung 31. Ein handbetätigtes Ventil 33 ist in der Umgehungsleitung 32 angeordnet. Diese Umgehungsleitung 32 mit dem Ventil 33 gestattet eine Einstellung des Kühlwasserstromes durch die Rohre des Kondensators bei Voll- last während der Montage der Anlage.
Später ist keine Einstellung des Kühlwasserstromes durch die Kondensatorrohre mehr erforderlich. Heizdampf wird den Rohren 8 des Kochers durch den Kasten 63' zugeführt. Wenn es erwünscht ist, kann in einer Speiseleitung 164' des Kastens 63' ein geeignetes (nicht dargestelltes) Druckregulier- ventil angeordnet sein, um im Kocher einen gewünschten Dampfdruck einzustellen. Normalerweise verwendet die Anlage jedoch Heizdampf mit einem Druck von 0,85 kg/em2, wie er von den in der Industrie gebräuchlichen Heizkesseln geliefert wird. Der kondensierte Heizdampf verlässt die Rohre 8 des Kochers durch ein Abteil des Kastens 63'.
Ein zu kühlendes Medium wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe durch eine Leitung 37 zu den Rohren 6 des Verdampfers gefördert. Das gekühlte Medium verlässt die Rohre 6 durch eine Leitung 38 und wird dann zu einer Verwendungsstelle wie z. B. zur Zentrale einer Luftkonditionsierungsanlage geführt. Das Medium wird von der Verwendungsstelle durch die Leitung 37 zum Verdampfer 5 zurückgeführt, um wieder gekühlt zu werden.
Kondensiertes Kältemittel verlässt die Schale 10 des Kondensators durch eine Leitung 40 und wird dem Verdampfer zugeführt und in demselben über die Rohre 6 verteilt, um diese Rohre zu benetzen. Es ist klar, dass das Kältemittel durch die Wärme, die es vom durch die Rohre 6 fliessenden Medium aufnimmt, verdampft wird. Der Kältemitteldampf gelangt in den Absorber und wird von der darin befindlichen Lösung absorbiert.
Eine Pumpe 41 wälzt flüssiges Kältemittel, das sich im Verdampfer ansammelt, in demselben um. Die Pumpe 41 ist über eine Leitung 42 mit dem Verdampfer verbunden, um flüssiges Kältemittel aus demselben abzusaugen. Die Pumpe 41 fördert das flüssige Kältemittel durch eine Leitung 43 zu einer Sprüheinrichtung 44 im Verdampfer. Das aus der Sprüheinrichtung 44 austretende Kältemittel verdampft zum Teil und wird zu einem anderen Teil dazu verwendet, die Rohre 6 zu benetzen. Das flüssige Kältemittel auf der Aussenseite der Rohre 6 nimmt Wärme vom durch die Rohre fliessenden Medium auf und verdampft, wobei der Dampf wie beschrieben zum Absorber gelangt.
Eine geeignete Reinigungseinrichtung 45 ist vorhanden, um nicht kondensierbare Gase aus dem Absorber zu entfernen. Ein Ejektor 46 der Reinigungseinrichtung 45 ist über einer Leitung 47 mit einer Reinigungsleitung 48 verbunden, die längs durch den Absorber verläuft. Eine Kühlschlange 49 der Reinigungseinrichtung 45 ist über eine Leitung 50 mit der Leitung 37 und über eine Leitung 51 mit der Leitung 38 verbunden, so dass das gekühlte Medium zur Kühlung der Lösung in einem Reinigungstank 52 verwendet werden kann.
Die Reguliereinrichtung der Anlage nach Fig. 13 ist auch in Fig. 14 dargestellt. Ein Verteilglied 64' in der Form eines Rohres ist bei 70 verstellbar mit der Leitung 15 für die schwache Lösung verbunden. Das Rohr 64' erstreckt sich über den Rohren 8 in der Längsrichtung des Kochers und verteilt schwa-
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ehe Lösung in der Nähe des einen Endes des Kochers. Das Rohr 64' endigt in einem abwärts gerichteten Teil mit einem offenen Ende 65' mit parallelo- grammförmigem Querschnitt.
Ein Rohr 72 ist im Kocher angeordnet und erstreckt sich vom Auslassabteil 62' über das Wehr 60' und durch das Rohrabteil 61' bis zu einem Punkt in der Nähe des offenen Endes 65' des Rohres 64'. Das Rohr 72 endigt in einem aufwärts gerichteten Teil mit einem offenen Ende 73 mit ebenfalls parallelo- grammförmigem Querschnitt. Die aufeinanderpassen- den Enden 65' und 73 der Rohre 64' und 72 ergeben ausgezeichnete Drosseleigenschaften.
Das Verteilrohr 64' mit seinem Ende 65' wirkt tatsächlich als Regulierventil, da die aufeinanderpassendän Enden der Rohre 64' und 72 die Regulierung des Stromes der Lösung gestatten, die mit den Heizrohren 8 in Berührung kommen soll.
Wie oben erwähnt, ist das Rohr 72 im Kocher fest angeordnet. Das Rohr 64' ist bei 70 schwenkbar mit der Leitung 15 für die schwache Lösung verbunden, so dass es in einer horizontalen Ebene ver- schwenkt werden kann. Geeignete Schienen 74 können unter dem Rohr 64' angeordnet sein, um dasselbe zusätzlich zu stützen. Eine Stange 75 ist bei 76 am Rohr 64' befestigt, und am anderen Ende der Stange 75 ist eine Zahnstange 77 befestigt. Die Stange 75 durchstösst das Gehäuse 7; die dazu vorgesehene öffnung im Gehäuse ist durch einen Balg 78 abgedichtet. Ein reversibler Motor 79 ist ausserhalb des Gehäuses 7 angeordnet; seine Welle 80' trägt ein Ritzel 81', welches mit der Zahnstange 77 in Eingriff steht.
Der Motor 79 wird von einer elektronischen Steuerung 82' betätigt, welche einen Verstärker und ein Relais (nicht dargestellt) enthält und welche eine Temperaturanzeige eines Thermometers 83 in der Leitung 38 für das gekühlte Medium in ein elektrisches Signal umwandelt, das den Motor 79 in Abhängigkeit von der Temperatur des den Verdampfer verlassenden, gekühlten Mediums betätigt. Der Motor 79 wird also von der Steuerung 82' betätigt, welche ihrerseits vom Thermometer 83 betätigt wird, und dabei verändert der Motor die Lage des Rohres 64' und wählt damit die Stelle, an der die schwache Lösung in den Kocher eintritt, d. h. das Rohr 64' entleert einen Teil der Lösung in das Rohr 72, durch welches die Lösung zum Auslass- abteil 62' gelangt.
Bei Vollast leert das Rohr 64' die ganze Menge der schwachen Lösung in das Ende des Kochers, die Lösung fliesst in Längsrichtung durch den Kocher und wird dabei vom Dampf in den Rohren 8 erwärmt. Wenn jedoch die Belastung der Anlage abnimmt, wird die Lage des Rohrres 64' so verändert, dass ein Teil der schwachen Lösung in das Rohr 72 gelangt und durch dieses Rohr zum Auslassabteil 62' fliesst. Wenn die Belastung weiter abnimmt, wird das Rohr 64' weiter verschoben, bis die offenen Enden 65' und 73 übereinander liegen, so dass die ganze Menge der schwachen Lösung in das Rohr 72 gelangt und durch dasselbe zum Auslass- abteil 62' fliesst, wobei die Heizung durch die Rohre 8 vollständig umgangen wird.
Obwohl hier eine elektronische Steuerung verwendet wird, ist es klar, dass auch irgendwelche anderen, z. B. pneumatischen Steuerungen verwendet werden können, wie sie im Handel erhältlich sind.
Bei voller Belastung der Anlage fliesst also die ganze Menge der schwachen Lösung durch die Leitung 15 und das Rohr 64', um in der Nähe des einen Endes des Kochers in denselben zu gelangen. Wenn jedoch die Belastung der Anlage abnimmt, was durch die Temperatur des den Verdampfer verlassenden gekühlten Mediums angezeigt wird, so wird die Lage des Rohres 64' so geändert, dass ein Teil des Stromes der schwachen Lösung in das Rohr 72 gelangt und durch dasselbe zum Auslassabteil 62' fliesst, wodurch die Menge der durch den Kocher fliessenden Lösung verringert wird.
Dieses Umleiten von schwacher Lösung verändert die Konzentration der dem Absorber zugeführten Lösung entsprechend den Anforderungen. Allgemein gesprochen, ist zwar die Menge der zum Kocher geführten Lösung im wesentlichen konstant, aber es wird ein solcher Teil dieser Lösungsmenge von den Heizrohren 8 ferngehalten, dass die Absorberlösung auf der durch die Belastung der Anlage gegebene Konzentration gehalten wird.
Die Absorptions-Kälteanlage ist für den Betrieb mit einem bestimmten, gewünschten Heizdampfdruck z. B. von etwa 0,85 kg/cm2 konstruiert, da ein grosser Teil der bestehenden Dampfheizkessel Dampf mit diesem Druck liefert. Es können natürlich auch andere Drücke verwendet werden, und in solchen Fällen kann ein Druckreduzierventil in der Heiz- dampfleitung angeordnet werden, um dafür zu sorgen, dass dem Kocher Heizdampf mit dem gewünschten Druck zugeführt wird. Es ist auch eine Umgehungsleitung für das Kühlwasser um die Rohre 9 des Kon- densators beschrieben.
Es ist klar, dass in vielen Fällen eine solche Umgehungsleitung nicht nötig ist, dass sie aber wünschbar sein kann, um die Anlage richtig auf den Betrieb bei voller Belastung einzustellen. Nachdem die Anlage auf den Betrieb bei voller Belastung -eingestellt ist, muss die KondensatorUmgehungsleitung im weiteren Betrieb nicht mehr verstellt werden. Natürlich kann für diese Einstellung auch der Heizdampfdruck verändert werden.
Beim Betrachten des Betriebsverhaltens der Ab- sorptions-Kälteanlage wird es klar sein, dass beim Starten der Kocher eine grosse Menge ausgeschiedenen oder kristallisierten Lithiumbromidsalzes enthält. In manchen Fällen scheint es, wie wenn die Rohre des Kochers mit einem Haufen von weissem Schnee bedeckt wären. Es wird einleuchten, dass bei abgestellter Anlage keine handbetätigten oder automatischen Ventile geschlossen sein müssen, da die geringe Wärmeleitfähigkeit des festen Salzes einen ausgezeichneten Isolator bildet und den Kocher vom heissen Dampf in den Rohren abschirmt. Unter solchen Bedingungen wird sich das Salz bei abgestellter Anlage mindestens teilweise auflösen, wenn das
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Heizdampfventil geschlossen wird, was erwünscht ist.
Die Lösung in den übrigen Teilen der Anlage einschliesslich des Wärmeaustauschers ist in einem sehr stark verdünnten Zustand.
Wenn die Anlage gestartet wird, wird zu kühlendes Medium durch die Leitung 37 zu den Rohren 6 des Verdampfers gefördert, und das Medium verlässt die Rohre 6 durch die Leitung 38. Beim Starten der Anlage werden die Pumpen angelassen, worauf die Pumpe 11 schwache Lösung aus dem Absorber durch die Leitung 12 absaugt und durch die Leitung 13, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 15 zum Kocher 7, 8 fördert. Die schwache Lösung wird durch das Rohr 64' in das eine Ende des Kochers geführt und fliesst dann durch die ganze Länge des Kochers, wobei sie durch die Rohre 8 erwärmt wird. Dann fliesst die Lösung über das Wehr 60' in das Abteil 62' und verlässt den Kocher durch den Auslass 66'.
Im Kocher fliesst die Lösung über den Salzhaufen, löst das feste Salz allmählich auf und kehrt als starke Lösung in den Absorber zurück, wo sie sofort zu arbeiten beginnt, um Kälte zu erzeugen. Man sieht also, dass nicht gewartet zu werden braucht, bis eine bestimmte Lösungskonzentration in der ganzen Anlage aufgebaut ist, sondern dass die aufgelösten Teile des gelagerten festen Salzes im Kocher sofort zu arbeiten beginnen.
Kältemitteldampf wird aus der Lösung im Kocher 7, 8 ausgetrieben, gelangt zum Kondensator 9, 10 und wird in demselben kondensiert, worauf das kondensierte Kältemittel durch die Leitung 40 zum Verdampfer fliesst.
Starke Lösung verlässt den Kocher durch den Auslass 66', die Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 18 und wird vorzugsweise über ein Ende des Rohrbündels im Absorber geleert. Die starke Lösung wird durch Verdampfung in geringem Masse gekühlt, wenn sie in den Absorber eintritt. Die starke Lösung mischt sich im Absorber mit der in demselben befindlichen Lösung, und die so gebildete Lösung mittlerer Konzentration wird aus dem Absorber durch den Auslass 21 und die Leitung 22 von der Pumpe 20 abgesogen und durch die Leitung 23 zur Sprüheinrichtung 24 im Absorber geführt, von welcher sie über die Rohre 3 verteilt wird.
Die Pumpe 41 saugt flüssiges Kältemittel aus der Schale 5 des Verdampfers durch die Leitung 42 ab und fördert es durch die Leitung 43 zur Sprüheinrichtung 44 im Verdampfer. Die Sprüheinrichtung 44 versprüht das flüssige Kältemittel über die Rohre 6 des Verdampfers. Diese Rohre werden vom Kältemittel benetzt, und das Kältemittel auf den Rohren nimmt vom durch die Rohre fliessenden Medium Wärme auf und verdampft. Der so gebildete Dampf gelangt nach unten in den Absorber 2, 3 und wird von der Lösung in demselben absorbiert.
Wenn die Anlage unter voller Belastung gestartet wird, sinkt die Temperatur des gekühlten Mediums bald auf den durch die Konstruktion gegebenen Wert. Die ganze Menge der dem Kocher zugeführten Lösung wird durch das Rohr 64' in das eine Ende des Kochers geleert, so dass der ganze schwache Lösungsstrom durch den Kocher fliesst und dabei von den Rohren 8 erwärmt wird, wobei die schwache Lösung das an den Rohren haftende feste Salz auflöst, so dass alles in der Anlage vorhandene Salz gelöst wird.
Wenn die Anlage bei Teillast gestartet wird, sinkt die Temperatur des gekühlten Mediums stärker, und das Thermometer 83 beeinflusst die Steuerung 82 so, dass dieselbe den Motor 79 betätigt, welcher dann das Rohr 64' in einer horizontalen Ebene ver- schwenkt, so dass ein Teil der schwachen Lösung aus dem Rohr 64' in das Rohr 72 gelangt und durch dasselbe in das Auslassabteil 62' fliesst. Dieser Teil der schwachen Lösung umgeht also die Heizrohre des Kochers.
Wenn der Strom schwacher Lösung zum Kocher abnimmt, indem ein grösserer Teil der schwachen Lösung in das Rohr 72 gelangt und direkt zum Auslassabteil 62' fliesst, so steigt die Lösungskonzentration im Kocher bei den Rohren 8 allmählich; bei etwa 501'0 Last wird die Lösung bei den Rohren 8 zu einem dicken Sirup. Bei etwa 257o Last erscheint die Lösung als dicke, zähflüssige Masse.
Obwohl jedoch die Konzentration der Lösung im Kocher bei den Rohren 8 zunimmt, sobald die Anlage bei Teillast arbeitet, wird die den Kocher verlassende Lösung durch die hinzugefügte schwache Lösung im Auslassabteil 62' auf eine ungefährliche Konzentration verdünnt, bevor sie den Wärmeaus- tauscher erreicht, so dass eine Ausscheidung oder Kristallisation von Salz im Wärmeaustauscher ausgeschlossen ist.
Bei unbelasteter Anlage gelangt im wesentlichen der ganze dem Kocher zugeführte Strom schwacher Lösung aus dem Rohr 64' in das Rohr 72 und fliesst durch dasselbe zum Auslassabteil 62', so dass die Lösung die Rohre 8 umgeht, was die Ausscheidung von Salz auf denselben ermöglicht, da das Wehr 60' die Lösung im Abteil 61' nicht in das Auslass- abteil 62' fliessen lässt. Das Kühlmittel in der Lösung im Abteil 61' wird ausgetrieben, so dass sich ausgefälltes Salz bei den Rohren 8 ansammelt.
In gewissem Sinne wird also in der unbelasteten Anlage eine Lösung umgewälzt, zu welcher bei steigender Belastung der Anlage Salz oder dicke Lösung hinzugefügt wird, um eine Lösung höherer Konzentration zu schaffen, d. h. um eine erwünschte Konzentration der Lösung entsprechend der Belastung der Anlage zu erhalten.
Man wird einsehen, dass die Ausscheidung von Salz im Kocher den Betrieb der Anlage nicht stört. Auch wenn Klumpen von festem Salz aus dem Kocher weggetragen werden, werden sie von der schwachen Lösung aufgelöst, bevor sie den Wärmeaus- tauscher erreichen.
Fig. 15 zeigt eine Modifikation der Reguliereinrichtung nach den Fig. 13 und 14. In dieser Reguliereinrichtung ist das Rohr 64' fest angeordnet, während
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das Rohr 72 schwenkbar montiert ist, wobei die Stange 75 am Rohr 72 befestigt ist. Wenn schwache Lösung die Rohre des Kochers umgehen soll, wird die Lage des Rohres 72 so verändert, dass mehr oder weniger schwache Lösung aus dem Rohr 64' in das Rohr 72 gelangt.
In Fig. 16 ist eine modifizierte Reguliereinrichtung dargestellt. In dieser Reguliereinrichtung ist ein Verteilrohr 85 in geringem Abstand über dem einen Ende des Bündels der Rohre 8 drehbar an der Leitung 15 für die schwache Lösung befestigt. Das Verteilrohr 85 ist in einer vertikalen Ebene drehbar. Wenn das Rohr 85 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird, gelangt die daraus austretende Lösung weniger weit in den Kocher hinein. Bei voller Belastung ist natürlich das Rohr 85 so eingestellt, dass die Lösung über die ganze Länge der Rohre 8 verteilt wird.
Wenn jedoch die Belastung der Anlage abnimmt, wird das Rohr 85 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, wodurch die Länge des Strahles der austretenden Lösung verkürzt wird. Aufprallplatten 86 sind vorhanden, um dafür zu sorgen, dass die Lösung nicht in den Kondensator gelangt. Die Platten 86 haben jedoch solche Abstände voneinander, dass der im Kocher entstehende Kältemitteldampf frei zum Kondensator strömen kann. Die Aufprallplatten helfen mit, die Lösung im Kocher zu verteilen. Wenn die Belastung der Anlage abnimmt, tritt der grösste Teil der Lösung näher beim Wehr 60' in den Kocher ein, so dass ein unnötiges Auflösen kristallisierten Salzes vermieden wird.
Eine Stange 87 ist mit einer Welle 88 eines Motors 89 verbunden, wobei der Motor 89 von einer (nicht dargestellten) elektronischen . Steuerung betätigt wird, wie im Zusammenhang mit Fig. 14 beschrieben.
In Fig. 17 ist eine Modifikation der Reguliereinrichtung nach Fig. 16 dargestellt. In diesem Falle liegt das Verteilrohr 85 in einem gewissen Abstand über den Rohren B. Das Rohr 85 kann im Uhrzeigersinn verschwenkt werden, um die Länge des daraus austretenden Lösungsstrahles zu verkürzen, wenn die Belastung der Anlage abnimmt.
Fig. 18 zeigt eine Reguliereinrichtung, in welcher sich ein erstes Rohr 70' vom Auslassabteil 62' über das Wehr 60' und durch das Abteil 61' bis zu einem Punkt in der Nähe des Endes 65' des Verteil- gliedes 64' erstreckt. Ein zweites Rohr 71' ist am Rohr 70' befestigt und erstreckt sich von einem Punkt im Abteil 61' in der Nähe des Wehres 60' bis zum einem Punkt in der Nähe des Endes 65' des Verteilgliedes. Die Enden der Rohre 70' und 71' in der Nähe des Endes 65' des Verteilgliedes 64' sind mit einem Kasten 72' verbunden, welcher in zwei Abteile 72a und 72b unterteilt ist, die dit den Rohren 70' bzw. 71' in Verbindung stehen.
Wie schon erwähnt, ist das Rohr 71' am Rohr 70' befestigt. Das Rohr 70' ist in einer Trägerplatte 73' schwenkbar montiert, die sich quer durch das Abteil 62' erstreckt, so dass die Rohre 70' und 71' mit- einander in einer horizontalen Ebene verschwenkt sind. Eine Schiene 74' ist unter den Rohren 70', 71' angeordnet, um dieselben zusätzlich zu stützen. Eine Stange 75' ist bei 76" am Rohr 70' befestigt, und am anderen Ende der Stange 75' ist eine Zahnstange 76' befestigt. Die Stange 75' durchstösst das Gehäuse 7, die dazu in demselben vorgesehene Öffnung ist durch einen Balg 77' abgedichtet. Ein reversibler Motor 77" ist ausserhalb des Gehäuses 7 angeordnet. Eine Welle 78' dieses Motors trägt ein Ritzel 79', welches mit der Zahnstange 76' in Eingriff steht.
Natürlich könnte statt der Rohre 70', 71' das Ver- teilglied 64' schwenkbar montiert und mit der Stange 75' verbunden sein. Der Motor 77 wird wie in der Anlage nach Fig. 13 von einer elektronischen Steuerung 82' betätigt, welche einen Verstärker und ein Relais (nicht dargestellt) enthält und welche eine Temperaturanzeige des Thermometers 83 in der Leitung 38 für das gekühlte Medium in ein elektrisches Signal umwandelt, das den Motor 77" betätigt. Der Motor 77" wird in Abhängigkeit von der vom Thermometer 83 gemessenen Temperatur des den Verdampfer verlassenden, gekühlten Mediums so betätigt, dass er die Lage der Rohre 70', 71' und des Kastens 72' und damit die Eintrittsstelle der Lösung in den Kocher ändert.
Bei voller Belastung der Anlage tritt die schwache Lösung aus dem offenen Ende 65' des Verteilgliedes 64' in ein Ende des Kochers ein und fliesst längs durch denselben, um dabei von den Rohren 8 erwärmt zu werden. Wenn die Belastung der Anlage abnimmt, wird der Kasten 72' verschoben und nimmt einen Teil der schwachen Lösung auf, die dann durch das Rohr 71' fliesst und in der Nähe des Wehres 60' in das Abteil 61' eintritt. Wenn die Belastung weiter abnimmt, wird der Kasten 72' weiter verschoben, bis schliesslich bei unbelasteter Anlage die ganze Menge der Lösung in das Abteil 72a gelangt und durch das Rohr 70' zum Auslassabteil 62' fliesst, ohne mit den Heizrohren 8 in Berührung zu kommen.
Bei voller Belastung der Anlage fliesst die ganze Menge der schwachen Lösung durch die Leitung 15 und das Rohr 64' zur Öffnung 65' und gelangt in das eine Ende des Kochers. Wenn jedoch die von der Temperatur des den Verdampfer verlassenden, gekühlten Mediums angezeigte Belastung der Anlage abnimmt, wird die Lage der Rohre 70', 71' verändert, so dass ein Teil der Lösung nicht durch die ganze Länge des Kochers fliesst und von den Rohren 8 erwärmt wird. Dieses Umleiten von schwacher Lösung verändert die Konzentration der dem Absorber zugeführten Lösung entsprechend den Erfordernissen.
Allgemein gesprochen ist zwar die Menge der dem Kocher zugeführten Lösung im wesentlichen konstant, aber ein Teil der Lösung gelangt nicht in Berührung mit den Rohren 8, so dass die Lösung im Absorber auf einer der Belastung der Anlage entsprechenden Konzentration gehalten wird.
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