DD126639B1 - Dampfstrahl-Kälteanlage - Google Patents

Description

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein« Dampfstrahl-Kälteanlage zur Erzeugung von Kälte mittels Sntspannungsverdampfer, Dampfstrahlνerdicht er und Verflüssiger.

c) Charakteristik der_ bekannten technischer. Lösungen

Bekannt sind Dampfstrahl-Kaiteanlagen, die aus einem Entspan-'nungsvcrdanpfer, einem als Kondensator ausgeführten Verflüssiger und einen außenliegenden, beide getrennt aufgestellte Apparate über Rohrleitungen verbindende DampfStrahlverdichter bestehen. Dabei wird das in den Entspannungsverdarapf er eingegebene zu kühlende V/asser, Kaltwasser von 20 bis max. 30 C, durch den ein Vakuum erzeugenden Dampfstrahlverdicht er einem Druck ausgesetzt, der unter dem Dampfdruck des V/assers liegt. Wasser verdampft und der Dampf wird vom Dampfstrahlverdichter unter hoher Geschwindigkeit abgesaugt und in den Kondensator verdichtet. Die Höhe des Druckes im Kondensator ist abhängig von der Temperatur und der ^enge des Kühlwassers· Der Hauptanwendungsbereich dieser Anlagen liegt bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes* Un das Verdichtungsverhältnis des Dampf-Strahlverdichters niedrig "u halten, ist die Verdichtungsarbeit in Stufen aufgeteilt. Dabei sind bisher mehrstufige Anlagen mit zwei, drei oder sechs Entsparmungastufen und zwei- oder dreistufigem Kondensator in Anwendung. Um den Kondensationsdruck zu senken, sind die Kondensatorenstufen mit wasserverteilenden. "Einbauten ausgestattet, die infolge der Kühlvassererwärmung einen häufigen Oberflächenviechsel des Kühlwassers herbeiführen.

Der Erhöhung der Anzahl der Verdichterstufen sind wegen der Bauhöhe der Apparate einerseits und wegen der notwendigen Montagefreiheit für die Dampfstrahlverdicht er andererseits Grenzen gesetzt. Mit dem Kühlwasser wird gelöste Luft in den Mischkondensator eingeschleppt, die frei wird und abgesaugt werden muß. Die Luft mit einem Dampfanteil wurde' an der kältesten Stelle atis einer dem I.Iischkondensator vorgeschalteten Vorkammer abgesaugt, in der der Gesamtdruck aus den Partialdrücken von Luft und Dampf kleiner oder gleich den Kondensatordrücken in den Mischkondensatorräumen ist. Dies hat bei geringen Temperatur- und Druckstufungen den Nachteil, daß der mit der Luft abzusaugende Dampfanteil sehr groß wird. Durch die hohen Geschwindigkeiten in den DampfStrahlverdichtern wird ein Lärmpegel bis zu 95 dB erreicht.

d) Ziel der Erfindung

Zweck der Erfindung ist die Senkung des apparativen Aufwandes, der Wegfall von Einbauten, die bisher den Wechsel der Viasseroberfläche in den einzelnen Kondensatorstufen bewirkten, die Schaffung einer Anlage, die geräuscharm, demzufolge umweltfreundlicher arbeitet und dazu günstigere Parameter bezüglich des Kühlwasserverbrauchs und des spezifischen Dampfverbrauche erreicht.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfstrahl-Kälteanlage zur Durchführung eines geräuscharmen Feinintervall-Vielstufen-Verfahrens zur Erzeugung von Kälte mit Entspannungsverdarnpfer, DampfStrahlverdichter und Verflüssiger unter Einhaltung eines geringen Bau- und Installationsaufwandes für die Anlage und die Unterbringung der technischen Ausrüstung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dampfstrahl -Kälteanlage ein die Entspannungsräume, die Mischkondensatorräume einen Eritlüftungsraim, die Vorkammer und die treibdampfgespeisten DampfStrahlverdichter einfassendes Gefäß darstellt. In dem Gefäß sind die Entspannungs- und Mischkondensatorräume durch eine Trennwand abgeteilt.

Die Dampfctrahlverdichter sind in die Entspannung- und Mischkondensat orräume eingeschlossen und durchdringen die Trennwand über eine das Drucktefälle zwischen beiden Räumen aufrechterhaltende Abdichtungen. Auch die Mischkondensatorräume sind, wie die Entspannungsräume, durch in gleicher Weise ausgebildete Trennboden, die als über den gesamten Querschnitt reichende perforierte wasserstauende Verteilervorr.ichtungen wirken, aufgeteilt. Es entstehen dadurch flache Entspannungs- und Mischkon-'densat orräume von gleicher Höhe mit gering gestuftem Druckunterschied zur nächsten Verdichterstufe, wobei als eine Verdichterstufe je ein mit dem Dampfstrahlverdichter verbundener Ertspannungs- und Mischkondensatorraum angesehen wird. Vor der ersten Verdichterstufe ist dem Entspannungsraum ein Entlüftungsraum vorgeschaltet. Dieser Entlüftungsraum ist mit der Vorkammer durch eine Öffnung für die Luft verbunden. Der Boden des Entlüftungsraumes ist mit einem im ersten Entspannungsraum mündenden druckabhängigen Plüssigkeitsdurchlaß ausgestattet. Die Vorkammer mit Entlüftungsraum und der erste Mischkondensatorraum sind mit separaten Luftaustrittstutzen ausgerüstet.

In bekannter Weise besitzen die mehrstufigen Entspannungsräume in dieser Anlage auch wasserstauende und wasserverteil ende Trennboden· Diese Trennböden können statt der Perforation zum Zweck der' stufenweisen Abschaltung mit einem druckabhängigen Flüssikgeitsdurchlaß in Gestalt eines Syphons ausgestattet sein. In die Entspannungsräume münden der Zu- und Ablauf für das Kaltwasser. Der mehrstufige Mischkondensator besitzt eine Vorkammer zur Luftabscheidung, welche zum Mischkondensator mit einem druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß verbunden ist, sowie Trennböden und einen Zu- und Ablauf für das Kühlwasser. Die Trermböden haben Luftdurchlässe zwischen den Kondensatorstufen.

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Die Erfindung-soll im nachstehenden Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung' zeigt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Dampfstrahl-Kälteanlage im Schnitt.

Die Dampfstrahl-Kälteanlage besteht aus einem zylindrischen Gefäß 6, daß die einbautenlosen Entspannungsräume 1, die einbautenlosen Mischkondensatorräume 2, den Entlüftungsraum 3, die Vorkammer 4, eine raittig verlaufende senkrechte Trennwand 7 und die Dampf Strahlverdichter 5 einfaßt. Je ein Entspannungsraum 1 und ein Mischkondensatorraum 2 bilden zusammen mit dem DampfStrahlverdichter 5 eine Verdichterstufe 9, wobei beide Räume 1; 2 den treibdampfgespeisten Dampfstrahlverdichter 5 einschließen und der Dampfstrahlverdichter 5 die Trennwand 7 über eine ein Druckgefälle sichernde Abdichtung 8 durchdringt. Dazu wird der Dampfstrahlverdichter 5 von außen durch einen Stutzen am Gefäß 6 in den Entspannungsraum 1, durch die Trennwand 7 bis in den Mischkondensatorraum 2 ragend eingeführt, so daß beim anschließenden Vsrschr-auben des Dampf strahl ν erdichters 5 mit dem Plansch des Stutzens dor Planschteller des Dampfstrahlverdichters 5 die Abdichtung 8 gegen die Trennwand 7 drückt. Auf Grund der geringen Druckunterschiede kann eine Abdichtung auch mittels Labyrinthdichtung erfolgen. Der Entlüftungsr&um 3 ist mit der Vorkammer 4 über eine Öffnung 10 in der Trennwand 7 für den Luftdurchtritt verbunden. Der Entlüftungsraum 3 ist vom Entspannungsraum 1 durch einen Boden 11 getrennt, in der. ein druckabhängiger Flüssigkeitsdurchlaß 12 angebracht ist. Druckabhängige Plüssigkeitsdurchlässe 12 finden außerdem Verwendung in Verbindung mit geschlossenen Böden 11 zwischen den Entspannungsräumen 1 untereinander, wenn kein perforierter Trennboden" 17 eingesetzt wird oder zwischen der. Vorkammer 4 und dom ersten Mischkondensatorraum 2. Zum Zweck der teilweisen Abschaltung kann einer oder mehrere dieser geschlossenen Böden 11 zwischen jeweils zwei Entspannungsrän/леп 1 angeordnet sein. In den Entlüftungsraum 3 mündet ein Zulauf für Kaltwasser 13. Am untersten Entspannungeraum 1 ist der Ablauf für das Kaltwasser 14 angeordnet. In die Vorkammer 4 mündet der Zulauf für das Kühlwasser 15 und aus dem letzten Mischkondensatorraum 2 verläßt das Kühlwasser das Gefäß G. über den Ablauf für das Kühlwasser 16. Бісз

Entspannungsraune 1 sind über die perforierten Trennböden 17 voneinander abgeteilt. Gleicherweise ausgebildete Trennböden 18 teilen die in vertikaler Richtung angeordneten Mischkondensatorräume 2 voneinander ab. In den Trennböden 18 der Mischkondensat orräurae 2 ist jeweils ein Luftdurchlaß 19 angeordnet. Der oberste Mischkondensatorraun ist mit einem Luftaustrittstutzen 20 ausgestattet. Auch die Vorkammer 4 ist mit einem Luftaustrittstutzen 21 ausgestattet.

Die Anzahl der Verdichterstufen 9, also der Entspannungsräume 1, der Dampfstrahlverdichter 5 und der Mischkondensatorräume 2, wird auf ein Vielfaches der bis jetzt ausgeführten und bekannten vergrößert, zum Beispiel von bisher 6 auf 24 Verdichterstufen. Bei einer solchen Anlage, in der 150 m Wasser je Stunde von 15 G auf 5 C zu kühlen sind, wird z» B. Kaltwasser von 15 ⁰C in den Entlüftungsraum 3 des Gefäßes б eingegeben und dem' Wasser die gelöste Luft durch das über die Öffnung 10 und den Luftaustrittstutzen 21 anliegende Vakuum entzogen. Das Kaltwasser gelangt vom Boden 11 über den druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß 12, in Form eines Siphons, in den obersten Entspannungsraum 1 . Im obersten Entspannungsraum 1 wird vom treibdampfgespeisten Dampfstrahlverdichter ein Vakuum von -12,5 Torr erzeugt. Dadurch dampft das Kaltwasser aus, und es tritt ein'e Temperatursenkung um 0,4 C ein. Der Dampfstrahlverdichter 5 Baugt diesen Dampf an und fördert ihn in den obersten Mischkondensatorraum 2, Über den Zulauf für das Kühlwasser 15 gelangt das Kühlwasser mit einer Temperatur von 28 C in die Vorkammer 4 und wird dort ebenfalls über das am Luftaustrittstutzen 21 anstehende Vakuum, das niedriger iat als das Vakuum im obersten Ent spannungsгатя 1 und im obersten Mischkondensatorraurn 2, entgast, wobei 45 kg/h Luft und 37 kg/h Dampf entzogen werden. Die Entlüftung des Kaltwasser? und des Kühlwassers ist dabei so wirkungsvoll, daß nur Spuren von Luft verbleiben und dadurch die mit abgesaugte Dampfmenge wesentlich gesenkt wird gegenüber herkömmlichen Anlagen. Der Druckunterschied zwischen der Vorkammer 4 von 49,7 Torr und dem obersten Mischkondensatorraum von 30,8 Torr ist groß im Verhältnis zu den nachfolgenden Mischkondensatorräumen 2 unter-

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einander. Über den im Boden 11 der Vorkammer 4 angeordneten druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß 12 gelangt das Kühlwasser in den obersten und zugleich kältesten Mischkondensatorraum 2, wo der Dampf aus dem obersten Entspannungsraum 1 zusammen mit dem Treibdampf bei einem Druck von 30,8 Torr, der niedriger ist als in der Vorkammer 4, kondensiert. Der perforierte Trennboden 17 des obersten Entspannungsraumes 1, auf dem sich das Kaltwasser staut und durch den es mit 14,6 C nur fein verteilt in den zweiten Entspannungsraum 1 gelangt, gewährleistet die für die Druck abs tufting um 0,3 mm Quecksilbersäule und weitere Temperatursenkung um 0,4 C notwendige Trennung der untereinander angeordneten Entspannungсräume 1 und verhindert das Übertreten des Dampfstromes aus dem obersten Entspannungsraum 1 mit dem höheren Druck in den zweiten. Über den Trennboden 18 des obersten Mischkondensatorraumes 2 mit einem Druck von 30,8 Torr wird durch den Stau des Kühlwassers einerseits der Abschluß vom zweiten Mischkondensatorraum 2 mit einem Druck von 31,5 Torr sowie die Verteilung des Kühlwassers in diesen hinein erreicht. Die in den Trennböden 18 der Mischkondensatorräume 2 angeordneten Luftdurchlässe 19 vom wärmsten bis zum kältesten Mischkonden'satorraum -2 gestatten den geringen buftbeimengungen aus dem Treibdampf der Dampfstrahlverdichter 5 den Durchfluß in den obersten Mischkondensatorraum 2. Obwohl im obersten Mischkondensatorraum 2 der Dampfanteil sehr hoch ist, bleibt infolge der sehr kleinen Luftmengen von 5 kg/h, die aus dem kältesten Mischkondensatorraum mit dem niedrigsten Druck über den Luftaustrittstutzen 20 abgesaugt wird, die mit abgesaugte absolute Dampfmenge; mit 88 kg/h gegenüber bisherigen Anlagen aus denen 50 kg Luft je Stunde zusammen mit 280 kg Dampf je Stunde abgesaugt werden müssen, klein.

Macht sich eine Anpassung der Leistung der Dampfstrahl-Kälteanlage an veränderte Kühlwasserternperaturen, auf Grund der jahreszeitlichen Schwankungen, oder eine Anpassung an einen veränderten Kältebedarf notwendig, so ist es möglich, zum Zwecke der Kälteleistungsminderimg einzelne oder mehrere darüberliegende Dampfstrahlverdichter 5 abanschalten» Für diesen Fall sind statt der perforierten Trennböden 17 zwischen zwei Entspannungsräumen 1 easchlo.ssene Böden 11 mit dem druckabhan-

gigen Flüssigkoitsdurchlaß 12 vorgesehen, weil rait' dem Abschalten der Dampfstrahlverdichter 5 der Druck in den obenliegenden Entspannungsräumen 1 gegenüber dem untenliegenden Entspannungsraum 1 mit arbeitenden Darapfstrahlverdichter 5 ansteigt. Die Wasserverteilung nach dem Ausströmen aus dem Syphon kann, wie in der Zeichnung dargestellt, durch eine Verteilerplatte oder durch um die Siphonmündung am Rohrumfang angeordnete enge Durchflußöffnungen erfolgen·

Die Darapfstrahl-Kälteanlage besitzt eine Anzahl wesentlicher Vorteile, so die Geräuscharmut - der Schallpegel erreicht einen Wert um 50 dB -, die Verkleinerung des umbautзп Raumes "und der Grundflache, den Y/egfall aufwendiger'Rohrleitungen. Es können kleine Dampfstrahlverdichter verwendet werden· Die Masse der Anlage ist gering. Aufwendige Einbauten für den Oberflächenwechsel des Kühlwassers in den Kondensatorräumen entfallen. Durch die große Anzahl von Stufen kann das Druckv.erhältnis zwischen den Kondensatorräunen und den Ent spannungsräum.en und zwischen den einzelnen Verdichterstufen gegenüber den bekannten Bauformen verkleinert werden. Es wird eine beliebige Annäherung des tatsächlichen Druckverlaufes in den Entspannungs- und Mischkondensatorräumen an den theoretischen Druckverlauf erreicht. Mit dieser Anlage wird deshalb der spezifische Dampfverbrauch und der Kühlwasserverbrauch gegenüber den bekannten Anlagen gesenkt. Darüber hinaus wird der mit der Luft aus den Kondensatorräumen abzusaugende Dampf verringert und die zu verwendende Vakuumpumpe kann kleiner gehalten werden.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Dampfstrahl-Kälteanlage unter Verwendung von einem mehrstufigen Entspannungsraum mit wasserstauenden und -verteilenden perforierten Trennböden, für die stufenweise Abschaltung mit einem am geschlossenen Boden angeordneten Syphon ausgestattet, sowie dem Zu- und Ablauf für das Kaltwasser, einem mehrstufigen Mischkondensator mit Vorkammer zur Luftabscheidung, welche zum Mischkondensator mit einem druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß verbunden ist, mit dem Zu- und Ablauf für das Kühlwasser, den Trennböden, den Luftdurchlässen zwischen den Kondensatorstufen sowie einem gemeinsamen Luftaustritt stutzen aus der Vorkammer und der ersten Kondensatorstufe und mehreren treibdampfgespeiston DampfstrahlVerdichtern, die zwischen den Entspannungsräunen und Kondensatorräur.ien angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß ein Gefäß (6) die Entspannungsräume (1), die Mischkondensatorräume (2), einen Entlüftungsraum (3), die Vorkammer (4) und die DampfStrahlverdichter (5) einfaßt, in dem eine Trennwand (7) die Entspanmmgs- und Mischkondensatorräume (1, 2) teilt und die. Trennwand (7-) über Druckgefälle sichernde Abdichtungen (8) von in die Entspannung s- und Mischkondencatorräume (1, 2) eingeschlossenen DampfStrahlverdichtern (5) durchdrungen ist, auch die Mischkondensatorräume (2) durch Trennböden (18), die als über den gesamten Querschnitt reichende perforierte wasserstauende Verteilervorrichtungen dienen, aufgeteilt sind, so daß mehrere, jeweils eine Verdichterstufe (9) ergebende, flache Entspanmmgs- und Mischkondensatorräume (1, 2) von gleicher Höhe mit gering gestuften Druckunterschieden zur nächsten Verdichterstufe (9) gebildet werden, vor der ersten Verdichterstufe (9) dem Entspannungsraum (1)· der Entlüftungsraum (3) vorgeschaltet ist, welcher mit der Vorkammer (4) durch eine Öffnung (10) verbunden ist, der Boden (11) des Entlüftungsraumes (3) mit einem.im ersten Entspannungsraum (1) mündenden druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß (12) ausgestattet ist und die Vorkammer (4) mit

   dem Entlüftunssraum (3) wie auch der oberste Mischkondensatorraum (2)-mit separaten Luftaustrittstutsen (20, 21) ausgerüstet sind.

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