DD238104A1 - PLATE WATER EXCHANGE FOR THE SOLUTION CIRCUIT OF ABSORPTION WATER PUMPS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwaermetauscher mit dem Ziel, diesen entsprechend den spezifischen Bedingungen des Loesungskreislaufs von Absorptionswaermepumpen so auszubilden, dass deren Betriebsverhalten verbessert und der Fertigungsaufwand und Platzbedarf verringert wird. Erfindungsgemaess sind in dem aus extrem duennwandigen Platten und dazwischen angeordneten Abstandsscheiben bestehenden Waermetauscher jeweils nebeneinander und uebereinander liegende Stroemungskanaele vorgesehen. Der Stroemungsquerschnitt fuer die arme Loesung ist um das 1,5- bis 2fache kleiner als der fuer die reiche Loesung. Der Waermetauscher ist in einem Druckausgleichsbehaelter untergebracht, aus dem die reiche Loesung von einem bestimmten Fluessigkeitsniveau in den Waermetauscher gelangt. Fig. 1The invention relates to a plate heat exchanger with the aim of this according to the specific conditions of the Loesungskreislaufs of absorption heat pumps in such a way that their performance improved and the manufacturing cost and space requirements is reduced. According to the invention, heat exchangers are provided side by side and above each other in the heat exchanger consisting of extremely thin-walled plates and spacers arranged therebetween. The flow cross section for the poor solution is 1.5 to 2 times smaller than that for the rich solution. The heat exchanger is housed in a surge tank from which the rich solution passes from a certain level of liquid into the heat exchanger. Fig. 1
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Sorptionswärmepumpen und -kältemaschinen und betrifft insbesondere die Ausbildung eines im Lösungskreislauf derartiger Anlagen angeordneten Plattenwärmetauschers.The invention relates to the field of sorption heat pumps and refrigerators and in particular relates to the formation of a arranged in the solution cycle of such systems plate heat exchanger.
Zur Verbesserung der Leistung von Absorptionswärmepumpen ist es bekannt, u. a. in deren Lösungskreislauf Wärmeübertrager zu verwenden. Dabei erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen der kalten Lösung aus dem Absorber und der heißen Lösung aus dem Austreiber. Die an Kältemittel arme Lösung wird abgekühlt und nach Entspannung in einem Expansionsventil oder einer Drossel in den Absorber geleitet, während die reiche Lösung, durch eine Lösungspumpe auf ein höheres Druckniveau gebracht und im Wärmeübertrager erwärmt, in den Austreiber gelangt.To improve the performance of absorption heat pumps, it is known u. a. to use heat exchangers in their solution cycle. In this case, there is a heat exchange between the cold solution from the absorber and the hot solution from the expeller. The low-refrigerant solution is cooled and passed into the absorber after expansion in an expansion valve or throttle, while the rich solution, brought by a solution pump to a higher pressure level and heated in the heat exchanger, enters the expeller.
Als Temperaturwechsler werden bekanntermaßen Apparate mit Rohrkanälen oder zwischen Platten gebildeten Wärmeaustauschkanälen eingesetzt, wobei es insbesondere bei Kleinabsorptionswärmepumpen darauf ankommt, Wärmetauscher mit möglichst geringen Abmessungen, d. h. in kompakter Bauform, bei gleichzeitig intensivem Wärmeübergang, vorzusehen.As a temperature changer apparatuses are known to be used with pipe channels or heat exchange channels formed between plates, which is important in particular for small absorption heat pumps, heat exchangers with the smallest possible dimensions, d. H. in a compact design, with simultaneous intensive heat transfer to provide.
Der Nachteil der bekannten, dem Lösungskreislauf von Absorptionskältemaschinen und -wärmepumpen zugeordneten Wärmetauscher besteht darin, daß diese den spezifischen Bedingungen des Lösungskreislaufs bezüglich der unterschiedlichen Volumina in Verbindung mit dem erforderlichen Druckniveau der armen und reichen Lösung nach Verlassen des Wärmetauschers nicht gerecht werden.The disadvantage of the known heat exchangers associated with the solution cycle of absorption chillers and heat pumps is that they do not do justice to the specific conditions of the solution cycle with respect to the different volumes in connection with the required pressure level of the poor and rich solution after leaving the heat exchanger.
Die erforderliche Entspannung der armen Lösung bedingt einen Verlust an potentieller Energie und einen zusätzlichen apparativen Aufwand, während andererseits die reiche Lösung, die zudem ein größeres Volumen einnimmt, mit gleichbleibendem Druck in den Austreiber gelangen soll. Da die Pumpe im Lösungskreislauf notwendigerweise als periodisch fördernde Membranpumpe ausgebildet ist, kommt es zu mehr oder minder starken Druckschlägen, die einerseits zu einer dynamischen Belastung des Wärmetauschers führen und sich zum anderen auf den Stoffaustausch zwischen reicher und armer Lösung im Austreiber störend auswirken.The required relaxation of the poor solution requires a loss of potential energy and additional equipment expense, while on the other hand, the rich solution, which also occupies a larger volume, should reach the expeller with constant pressure. Since the pump in the solution circuit is necessarily designed as a periodically pumping diaphragm pump, there are more or less strong pressure surges, on the one hand lead to a dynamic load on the heat exchanger and on the other hand interfere with the mass transfer between rich and poor solution in the expeller.
Bezüglich der Ausführung des Temperaturwechslers wird der am nächsten liegende Stand der Technik durch einen Plattenwärmetauscher gebildet, der aus abwechselnd angeordneten Wärmeaustauschplatten und mit Ausnehmungen versehenen Abstandsschichten besteht, so daß zwischen den Platten im Wechsel ein Strömungskanal für das heiße bzw. das kalte Medium und ein Führungskanal für die Überleitung des Mediums durch die Wärmeaustauschplatte in den jeweils übernächsten Strömungskanal entstehen.With regard to the design of the temperature changer, the closest prior art is constituted by a plate heat exchanger consisting of alternately arranged heat exchange plates and recessed spacer layers, such that between the plates alternately a flow channel for the hot and the cold medium and a guide channel arise for the transfer of the medium through the heat exchange plate in the next but two flow channel.
Dieses an sich vorteilhafte Prinzip ist insofern nachteilig, als der Überströmbereich zwischen den Platten nicht für den Wärmeaustausch zwischen den Flüssigkeiten zur Verfügung steht und die Wärmeübertragung nur senkrecht zwischen den Platten erfolgt. Der Material- und Platzbedarf für den Wärmetauscher ist somit unter der Bedingung des Erreichens hoher Wärmeübertragungskoeffizienten relativ hoch.This inherently advantageous principle is disadvantageous in that the overflow region between the plates is not available for the heat exchange between the liquids and the heat transfer takes place only vertically between the plates. The material and space required for the heat exchanger is thus relatively high under the condition of reaching high heat transfer coefficients.
Bei einem anderen bekannten Plattenwärmeaustauscher ist der Plattensatz innerhalb eines Mantels angeordnet, wobei eines der beiden Medien über den Mantelraum nach außen geführt wird. Diese Lösung ist für den Wärmeaustausch zwischen unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten vorgesehen, wobei der Flüssigkeitsdruck von innen und von außen auf den Plattensatz wirkt und diesen somit entlastet.In another known plate heat exchanger, the plate set is disposed within a shell, wherein one of the two media is passed over the shell space to the outside. This solution is intended for the heat exchange between high-pressure liquids, the fluid pressure from the inside and from the outside acts on the plate set and thus relieved this.
Die für den Wärmeaustausch im Lösungskreislauf von Absorptionswärmepumpen erforderlichen Bedingungen werden mit dem dargestellten Mantelplattenwärmetauscher nicht erfüllt.The conditions required for the heat exchange in the solution cycle of absorption heat pumps are not met with the illustrated shell plate heat exchanger.
Die Erfindung verfolgt das Ziel, Absorptionswärmepumpen in bezug auf den Wärmetausch und die Ausbildung des Wärmetauschers im Lösungskreislauf sowohl wärmetechnisch als auch unter dem Blickwinkel der Materialökonomie und Platzersparnis fertigungstechnisch effektiv zu gestalten.The invention aims to make absorption heat pumps with regard to the heat exchange and the formation of the heat exchanger in the solution cycle both thermally and in terms of material economy and space savings production technology effectively.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Temperaturwechsler für die spezifischen Bedingungen des inneren Wärmeaustauschs im Lösungskreislauf von Absorptionswärmepumpen zu entwickeln. Der Wärmetauschersoll einfach herzustellen sein und eine maximale Nutzung sowohl der Wärmeaustauschflächen als auch der in der heißen Lösung vorhandenen potentiellen Energie gewährleisten.The invention has for its object to develop a temperature changer for the specific conditions of internal heat exchange in the solution cycle of absorption heat pumps. The heat exchanger set should be easy to manufacture and ensure maximum utilization of both the heat exchange surfaces and the potential energy present in the hot solution.
Die Erfindung geht von einem Plattenwärmetauscher mit abwechselnd angeordneten Wärmetauscherplatten und zwischen diesen durch Abstandsscheiben gebildeten Kanälen aus, wobei erfindungsgemäß in den Abstandsscheiben nebeneinander zwei spiegelbildlich, aber seitenverkehrt zueinander versetzt angeordnete, deckungsgleiche Ausschnitte, die jeweils aus einem längs der Schmalseite verlaufenden und einem die Längsachse übergreifenden Überströmabschnitt, der mit Durchgangsschlitzen in den Wärmetauscherplatten korrespondiert, und einem Wärmeaustauschabschnitt bestehen, vorgesehen sind. In jeweils einem Ausschnitt verbleiben längs der nach außen weisenden Seite Verwirbelungsstege, so daß die Querschnittsfläche dieses Ausschnitts um das 1,5- bis 2fache geringer ist als die des daneben liegenden. Die Abstandsscheiben sind im Wechsel um 180° um die Längsachse gedreht angeordnet.The invention is based on a plate heat exchanger with alternately arranged heat exchanger plates and between these formed by spacers channels, according to the invention in the shims side by side two mirror images, but laterally offset from each other staggered, congruent cutouts, each extending from one along the narrow side and the longitudinal axis cross Overflow section, which corresponds to passage slots in the heat exchanger plates, and a heat exchange section are provided. In each case a section remain along the outward-facing side Verwirbelungsstege so that the cross-sectional area of this section is 1.5 to 2 times smaller than that of the adjacent lying. The shims are arranged alternately rotated by 180 ° about the longitudinal axis.
Durch die zwischen den Wärmetauscherplatten gebildeten Kanäle mit dem geringen Querschnitt fließt hochgespannte, arme Lösung aus dem Austreiber mit erhöhter Geschwindigkeit, so daß die erforderliche Entspannung der armen Lösung bereits innerhalb des Wärmetauschers erfolgt. Dabei wird die potentielle Energie der Lösung in kinetische Energie, d. h. in Strömungsgeschwindigkeit umgewandelt und somit zur Verbesserung der Wärmeübertragung genutzt.Due to the channels formed between the heat exchanger plates with the small cross-section flows high-tension, poor solution from the expeller with increased speed, so that the required relaxation of the poor solution already takes place within the heat exchanger. Thereby the potential energy of the solution in kinetic energy, i. H. converted into flow velocity and thus used to improve the heat transfer.
Die Kanäle mit dem größeren Strömungsquerschnitt stehen für die das größere Volumen umfassende reiche Lösung zur Verfugung.The larger flow cross-sectional channels are available for the rich solution comprising the larger volume.
Der Druckverlust zwischen Lösungspumpe und Austreiber wird dadurch in Grenzen gehalten.The pressure loss between solution pump and expeller is kept within limits.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Plattenwärmeaustauscher innerhalb eines Druckausgleichsbehälters untergebracht und zwar derart, daß die reiche Lösung zunächst in den Druckausgleichsbehältern und von einem bestimmten Flüssigkeitsniveau in den Plattenwärmetauscher und von dort in den Austreiber strömt. Indem Druckausgleichsbehälter entsteht oberhalb des Rohrstutzens für die in den Plattenwärmetauscherfliegende Lösung ein Luftpolster, so daß von der Lösungspumpe herrührende Druckschläge aufgefangen und nicht in den Wärmetauscher und den Austreiber weitergeleitet werden. Damit wird die dynamische Beanspruchung des Wärmetauschers verringert und der Entmischung der Lösung im Austreiber entgegengewirkt.According to a further feature of the invention, the plate heat exchanger is housed within a surge tank in such a way that the rich solution flows first in the surge tanks and from a certain level of liquid in the plate heat exchanger and from there into the expeller. By pressure equalization tank is formed above the pipe socket for the solution flying in the plate heat exchanger an air cushion, so that resulting from the solution pump pressure surges are collected and not forwarded to the heat exchanger and the expeller. Thus, the dynamic stress of the heat exchanger is reduced and counteracted the segregation of the solution in the expeller.
Durch die dargestellte Ausbildung des Plattenwärmetauschers und dessen erfindungsgemäße Einbindung in den Lösungskreislauf wird das Betriebsverhalten der Absorptionswärmepumpe bezüglich des Austreibungsvorgangs und des inneren Wärmeaustauschs, aber auch im Hinblick auf Laufruhe und dynamische Belastung verbessert. Der Wärmetauscher ist bei intensiviertem Wärmeaustausch platzsparend ausgeführt und wenig fertigungsaufwendig.The illustrated embodiment of the plate heat exchanger and its integration into the solution cycle according to the invention improves the operating behavior of the absorption heat pump with regard to the expulsion process and the internal heat exchange, but also with regard to smoothness and dynamic load. The heat exchanger is designed to save space during intensive heat exchange and requires little manufacturing effort.
Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung in derThe invention will be described in an embodiment with reference to the drawing in the
Fig. 1: einen Längsschnitt durch den Plattenwärmetauscher und Fig.2: eine Explosionszeichnung des PlattenpaketesFig. 1: a longitudinal section through the plate heat exchanger and Figure 2: an exploded view of the plate pack
zeigt, näher erläutert.shows, explained in more detail.
Der Plattenwärmetauscher besteht aus einem Paket abwechselnd übereinander angeordneter Wärmetauscherplatten 1 und Abstandsscheiben 2 und ist in einem Druckausgleichsbehälter 3 untergebracht. Im Boden des Druckausgleichsbehälters 3 sind Bohrungen vorgesehen, durch die über Rohrleitungen 4.1 bzw. 4.2 die an Kältemittel arme Lösung „b" in die Strömungskanäle 8 b des Plattenwärmetauschers gelangt bzw. diese wieder verläßt.The plate heat exchanger consists of a package alternately stacked heat exchanger plates 1 and shims 2 and is housed in a pressure equalizing tank 3. In the bottom of the surge tank 3 holes are provided through which passes through pipes 4.1 and 4.2, the poor refrigerant solution "b" in the flow channels 8 b of the plate heat exchanger and leaves them again.
Die reiche Lösung „a" wird mittels der Lösungspumpe über den Rohrstutzen 5.1 in den Druckausgleichsbehälter 3 gefördert, wobei oberhalb des Rohrstutzens 5.2 ein Dampfpolster entsteht. Die Druckstöße der als Membranpumpe ausgelegten Lösungspumpe werden im Druckausgleichsbehälter abgebaut. Danach gelangt die Lösung über den Rohrstutzen 5.2 in den Plattenwärmetauscher und schließlich über die Rohrleitung 5.3 in den Austreiber.The rich solution "a" is conveyed by means of the solution pump via the pipe socket 5.1 into the pressure equalizing tank 3, whereby a steam cushion is formed above the pipe socket 5.2 The pressure surges of the solution pump designed as a membrane pump are reduced in the pressure equalization tank the plate heat exchanger and finally via the pipe 5.3 in the expeller.
Die Wärmetauscherplatten 1 bestehen aus sehr dünnem Stahlblech und sind entweder mit längs der Stirnseiten oder auf der Längsachse befindlichen Durchgangsschlitzen 6 bzw. 7 versehen. In die Abstandsscheiben 2 sind zwei deckungsgleiche Strömungskanäle8eingeschnitten, von denen einermit querschnittsvermindernden Verwirbelungsstegen 9 versehen ist. Jeder Strömungskanal 8 besteht aus einem an der Schmalseite und einem auf der Längsachse der Abstandsscheiben 2 angeordneten Überströmabschnitt 11 bzw. 12 und einem Wärmeaustauschabschnitt. Die Überströmabschnitte korrespondieren nach einer Seite mit den Durchgangsschlitzen 7 und in der entgegengesetzten Fließrichtung mit den Durchgangsschlitzen 6. Die Ausschnitte in den Abstandsscheiben 2 zur Bildung der Strömungskanäle 8 sind spiegelbildlich, aber seitenverkehrt und zueinander versetzt angeordnet.The heat exchanger plates 1 are made of very thin sheet steel and are provided either with along the end faces or located on the longitudinal axis through slots 6 and 7 respectively. In the spacer disks 2, two congruent flow channels 8 are cut, one of which is provided with cross-section reducing swirl webs 9. Each flow channel 8 consists of a on the narrow side and an arranged on the longitudinal axis of the spacer disks 2 overflow section 11 and 12 and a heat exchange portion. The overflow sections correspond to one side with the passage slots 7 and in the opposite flow direction with the passage slots 6. The cutouts in the shims 2 to form the flow channels 8 are mirror images, but laterally reversed and offset from one another.
Die Anordnung der Wärmetauscherplatten 1 mit verschiedenen Durchgangsschlitzen 6; 7 erfolgt jeweils im Wechsel. Jede zweite Abstandsscheibe 2 befindet sich um 180° um ihre Längsachse gedreht zwischen den Wärmetauscherplatten 1.The arrangement of the heat exchanger plates 1 with different passage slots 6; 7 takes place alternately. Each second spacer disk 2 is rotated by 180 ° about its longitudinal axis between the heat exchanger plates. 1
Die reiche Lösung „a" gelangt aus dem Druckausgleichbehälter 3 über den Rohrstutzen 5.2 und den Durchgangsschlitz 7a in den Strömungskanal 8a und über den Durchgangsschlitz 6a in den nächsten Strömungskanal 8a usf. bis schließlich in die Rohrleitung 5.3 und von dort in den Austreiber. Die arme Lösung „b" aus dem Austreiber fließt aus der Rohrleitung 4.1 über den Durchgangsschlitz 7 b durch den Strömungskanal 8 b usw. bis in die Rohrleitung 4.2 und weiter zum Absorber. Der Wärmeaustausch zwischen beiden Lösungen „a" und „b" erfolgt über die Wärmetauscherplatten 1 im Gegenstrom und zusätzlich über die Trennwand 10 zwischen den Strömungskanälen 8a und 8 b.The rich solution "a" passes from the surge tank 3 via the pipe socket 5.2 and the passage slot 7a in the flow channel 8a and via the passage slot 6a in the next flow channel 8a, etc. until finally in the pipe 5.3 and from there into the expeller Solution "b" from the expeller flows from the conduit 4.1 via the passageway 7b through the flow passage 8b, etc., to the conduit 4.2 and on to the absorber. The heat exchange between the two solutions "a" and "b" via the heat exchanger plates 1 in countercurrent and in addition via the partition wall 10 between the flow channels 8 a and 8 b.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragungsverhältnisse wird durch die Querschnittsverminderung des Strömungskanals 8b bewirkt, indem die erforderliche Entspannung der armen, heißen Lösung in eine hohe Strömungsgeschwindigkeit umgesetzt wird.Further improvement of the heat transfer conditions is effected by the necking of the flow channel 8b by translating the required relaxation of the poor, hot solution into a high flow rate.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD85277192A DD238104B1 (en) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | PLATE WATER TRANSFER FOR THE SEALING CIRCUIT OF ABSORPTION WATER PUMPS |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD85277192A DD238104B1 (en) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | PLATE WATER TRANSFER FOR THE SEALING CIRCUIT OF ABSORPTION WATER PUMPS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD238104A1 true DD238104A1 (en) | 1986-08-06 |
| DD238104B1 DD238104B1 (en) | 1988-06-08 |
Family
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| DD85277192A DD238104B1 (en) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | PLATE WATER TRANSFER FOR THE SEALING CIRCUIT OF ABSORPTION WATER PUMPS |
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| DD (1) | DD238104B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3613596A1 (en) * | 1986-04-22 | 1987-11-12 | Christian Dipl Ing Schneider | Heat exchanger and process for producing it |
-
1985
- 1985-06-10 DD DD85277192A patent/DD238104B1/en unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3613596A1 (en) * | 1986-04-22 | 1987-11-12 | Christian Dipl Ing Schneider | Heat exchanger and process for producing it |
Also Published As
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| DD238104B1 (en) | 1988-06-08 |
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