Die
Erfindung betrifft eine Absorptionskälteanlage in Fahrzeugen, insbesondere
für Seeschiffe, bestehend
aus wenigstens je einem Verdampfer, einem Absorber, einem Austreiber
und einem Kondensator, wobei zumindest der Absorber und der Verdampfer
als horizontal angeordnete, nach oben offene Behälter ausgebildet sind.The
The invention relates to an absorption refrigeration system in vehicles, in particular
for seagoing vessels, consisting
from at least one evaporator, one absorber, one expeller
and a condenser, wherein at least the absorber and the evaporator
are formed as horizontally arranged, upwardly open container.
Die
Kühlung
auf Schiffen verursacht einen hohen Energieverbrauch, der den Einsatz
effektiver Technologien im Schiffbau erforderlich macht, um die Kosten
spürbar
zu senken. Generell wird gegenwärtig
die benötigte
Kälte in
etwa 90% aller Kälteerzeugungsprozesse
mit Hilfe von Kompressionskältemaschinen
erzeugt, die mittels elektrischer Energie angetrieben werden und
damit Primärenergie
verbrauchen. Eine Alternative zu herkömmlichen Kompressionskältemaschinen
liegt in der Verwendung von mit Wärmeenergie betriebenen Kälteanlagen,
die neben einer sehr geringen elektrischen Leistung lediglich einen
Heizwärmestrom
zur Kälteerzeugung
benötigen, bei
denen somit im wesentlichen Kälte
aus Wärme erzeugt
wird. Obwohl es sich hierbei um ein altes und bereits bewährtes Prinzip
handelt, wird es in modernen Anlagen bislang kaum eingesetzt.The
cooling
On ships causes a high energy consumption, the use of
More effective technologies in shipbuilding will be required to cover the cost
noticeable
to lower. Generally, it is becoming current
the needed
Cold in
about 90% of all refrigeration processes
with the help of compression refrigerators
generated, which are powered by electrical energy and
thus primary energy
consume. An alternative to conventional compression refrigerators
lies in the use of heat-powered refrigeration systems,
which in addition to a very low electrical power only one
heating power
for cooling
need, at
which thus essentially cold
generated from heat
becomes. Although this is an old and already proven principle
It is rarely used in modern plants.
An
Bord von Überwasserschiffen
wäre der für wärmebetriebene
Kälteanlagen
erforderliche Heizwärmestrom
durch die Abgasströme
der Dieselmotoren vorhanden. Bisher werden diese Abgase ohne weitere
Nutzung bei einer Temperatur von ca. 360°C bis 525°C in die Umgebung abgegeben,
so daß es
nahe läge,
diese ohnehin anfallenden Abwärmeenergie
unter anderem für
die Erzeugung von Kälte
zu nutzen. Eine solche mit Wärmeenergie
betriebene Kälteanlage
wäre im
Hinblick auf die eingesparte Energie und die daraus resultierenden
Kraftstoffeinsparung durchaus interessant, nicht zuletzt auch aufgrund
der sich daraus ergebenden Schonung der Umwelt. Trotz einer Reihe
wissenschaftlicher Publikationen zu diesem Thema sind jedoch bislang
keine wärmebetriebenen
Kälteanlagen
bekannt geworden, die auf Schiffen eingebaut und betrieben würden.At
Board of surface ships
that would be for heat-powered
refrigeration systems
required heating heat flow
through the exhaust gas streams
the diesel engines available. So far, these exhaust gases without further
Use at a temperature of about 360 ° C to 525 ° C in the environment,
so that it
close,
this waste heat energy
for, among other
the generation of cold
to use. Such with heat energy
operated refrigeration system
would be in
Regard to the energy saved and the resulting
Fuel saving quite interesting, not least because of
the resulting conservation of the environment. Despite a series
However, scientific publications on this topic are so far
no heat-powered
refrigeration systems
become known, which would be installed and operated on ships.
Der
wesentliche Grund dafür
dürfte
in der Tatsache liegen, daß in
jeder der die vier Hauptkomponenten derartiger Anlagen, nämlich dem
Verdampfer, dem Absorber, dem Austreiber und dem Kondensator, ein
Flüssigkeitsspiegel
befindet. Da diese Haupkomponenten in herkömmlichen Absorptionskälteanlagen üblicherweise
als nach oben offene Wannen ausgeführt sind, was der Steigerung
des Wirkungsgrades der Anlage dient, galt es wegen des ungünstigen
Seegangsverhaltens derartiger Anlagen bisher als nicht möglich, sie
auf Schiffen einzusetzen, weil diese Wannen im Falle des Einsatzes
an Bord von Schiffen bei Seegang überschwappen könnten. Wenn
auch ein solches Überschwappen
der Flüssigkeiten
nicht zum vollständigen
Ausfall einer derartigen Anlage führen würde, so würde daraus doch eine beträchtliche
Reduzierung des Wirkungsgrad resultieren.Of the
essential reason for that
might
lie in the fact that in
each of the four main components of such systems, namely the
Evaporator, the absorber, the expeller and the condenser, a
liquid level
located. Since these main components in conventional absorption refrigerators usually
as upwardly open tubs are executed, what the increase
the efficiency of the plant is used, it was because of the unfavorable
Seegangsverhaltens of such systems so far as not possible, they
to use on ships, because these trays in case of use
aboard ships on swells. If
even such a spill
of liquids
not to the full
Failure of such a system would lead to a considerable
Reduction of the efficiency result.
Aus
der GB 545 280 A und
der US 5 638 696 A sind
Absorptionskälteanlagen
zum Betrieb auf Fahrzeugen bekannt, die die erforderlichen Hauptkomponenten
aufweisen. Es ist aber nicht möglich, hierbei
die Anforderungen beim Betrieb auf Seeschiffen in energiesparender
Weise zu erfüllen.From the GB 545 280 A and the US 5 638 696 A Absorption refrigeration systems are known for operation on vehicles having the required main components. However, it is not possible to meet the requirements for operation on seagoing vessels in an energy-saving manner.
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Absorptionskälteanlage der eingangs genannten
Art derart auszubilden, daß sie
die für
den Einsatz auf Schiffen erforderliche Seetauglichkeit aufweist
und damit eine erhebliche Senkung der Betriebskosten und eine Vergrößerung der
Reichweite der Schiffe ermöglicht.task
The invention is an absorption refrigeration system of the aforementioned
Form such a way that they
the for
has seaworthiness required for use on ships
and thus a significant reduction in operating costs and an increase in the
Range of ships allows.
Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß sowohl
der Kondensator als auch der Verdampfer mit Auffangwannen ausgestattet
sind, die ebenso wie der Absorber mit zugeordneten Auffangbehältern verbunden
sind, und daß der Austreiber
als separater, aufrecht stehender Behälter ausgebildet ist.to
solution
this object is inventively provided
that both
the condenser and the evaporator equipped with drip pans
are, as well as the absorber connected to associated collection containers
are, and that the expeller
is designed as a separate, upright container.
Auf
diese Weise ist sichergestellt, daß sich innerhalb der genannten
Auffangwannen bzw. innerhalb des Absorbers keine Flüssigkeitsspiegel
bilden, und ein Überschwappen
von Kältemittel
bzw. ein Umspülen
von Absorberrohren somit ausgeschlossen ist.On
This way it is ensured that within the mentioned
Collecting trays or within the absorber no liquid level
form, and a spill
of refrigerant
or a wash around
is thus excluded by absorber tubes.
Damit
ist sichergestellt, daß die
in Verdampfer, Absorber und Kondensator befindlichen Flüssigkeiten
umgehend in geschlossene, seetaugliche Behälter abgeführt werden, von wo aus sie
dem Prozeß wieder
zugeführt
werden.In order to
is ensured that the
in evaporator, absorber and condenser located liquids
immediately be discharged into closed, seaworthy containers, from where they
the process again
supplied
become.
Die
Auffangbehälter
sind dabei ebenso wie der Austreiber jeweils als schmale, aufrecht
stehende Behälter
ausgebildet. Ferner sind in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung
die Wärmetauscherrohre
innerhalb des Verdampfers und des Absorbers mit scheibenförmigen Rippen
versehen, um ein Ablaufen von Flüssigkeitstropfen
entlang der Rohre zu verhindern.The
receptacle
are as well as the exporter each as narrow, upright
standing containers
educated. Furthermore, in an advantageous embodiment of the invention
the heat exchanger tubes
inside the evaporator and the absorber with disc-shaped ribs
provided to drain liquid droplets
along the pipes to prevent.
Nachfolgend
ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:following
The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. It
demonstrate:
1 und 2 in schematischer Darstellung eine Absorptionskälteanlage
in zwei zueinander senkrechten Ansichten, 1 and 2 in a schematic representation an absorption refrigeration system in two mutually perpendicular views,
3 und 4 Teile der Anlage in teilweise geschnittener
Darstellung und 3 and 4 Parts of the plant in a partially sectioned view and
5 einen Austreiber in schematischer,
geschnittener Darstellung. 5 an expeller in a schematic, cut representation.
Die
in den Figuren dargestellte Absorptionskältemaschine besteht im wesentlichen
aus vier Hauptkomponenten, nämlich
einem Absorber 1, einem Verdampfer 2, einem Kondensator 3 sowie
einem Austreiber 4. von diesen Haupkomponenten sind der Absorber 1 und
der Verdampfer 2 als horizontal angeordnete, nach oben
offene Behälter
ausgebildet. Der Kondensator 3 ist ebenfalls horizontal angeordnet,
jedoch nicht nach oben offen. Der Kondensator 3 gehört wie der
Austreiber 4 zum Hochdruckbereich der Anlage, und muß deshalb
dem Niederdruckbereich der Anlage gegenüber geschlossen sein. Die Komponenten 1 bis 4 sind über ein
System 5 von Rohrleitungen miteinander sowie mit zugeordneten
Auffangbehältern 6 bis 8 verbunden.
Die Anlage ist im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels
als einstufige Anordnung ausgebildet, wobei als Kältemittel
das für
den vorgesehenen Temperaturbereich besonders geeignete Arbeitsstoffpaar Wasser
und Lithiumbromid, LiBr, dient.The absorption chiller shown in the figures consists essentially of four main components, namely an absorber 1 , an evaporator 2 , a capacitor 3 as well as an exporter 4 , of these major components are the absorber 1 and the evaporator 2 formed as horizontally arranged, upwardly open container. The capacitor 3 is also arranged horizontally, but not open at the top. The capacitor 3 heard like the expeller 4 to the high pressure area of the plant, and must therefore be closed to the low pressure area of the plant opposite. The components 1 to 4 are about a system 5 of pipelines with each other and with associated collecting containers 6 to 8th connected. In the case of the exemplary embodiment described here, the installation is designed as a single-stage arrangement, the refrigerant used being the working substance pair water and lithium bromide, LiBr, which is particularly suitable for the intended temperature range.
Um
eine gute Seegangstauglichkeit der Anlage zu erreichen, werden die
in Wannen 11, 23 sowohl im Verdampfer 2 als
auch im Kondensator 3 aufgefangenen Flüssigkeiten innerhalb kürzester
Zeit über
Fallrohre in die zugeordneten geschlossenen Auffangbehälter 7 bzw. 8 geleitet.
Auf diese Weise wird ein Überlaufen
der Flüssigkeiten
infolge einer Krängung
bzw. Vertrimmung des Schiffes sowie ein Überschwappen der Flüssigkeiten
infolge der auftretenden Beschleunigungen vermieden. Die Anlage
ist dabei so gestaltet, daß auch
bei der größten anzunehmenden
Krängung
und Vertrimmung noch ein ungehindertes Abfließen der Flüssigkeiten aus den Wannen in
die Auffangbehälter 7 bzw. 8 gewährleistet
ist.In order to achieve a good seaworthiness of the plant, the in tubs 11 . 23 both in the evaporator 2 as well as in the capacitor 3 Trapped fluids within a very short time via downpipes in the associated closed collection container 7 respectively. 8th directed. In this way, an overflow of the liquids as a result of a heel or trim of the ship as well as spilling over of the liquids due to the occurring accelerations is avoided. The plant is designed so that even with the largest to be assumed heeling and trim still unhindered drainage of liquids from the tubs in the collection container 7 respectively. 8th is guaranteed.
Die
Flüssigkeiten
werden über
den Sumpf der jeweiligen Auffangbehälter 7 bzw. 8 dem
Prozeß wieder
zugeführt.
Dabei ist sichergestellt, daß der Sumpf
der Behälter
bei Seegang nicht trocken fällt. Um
ein Trockenfallen der Behältersümpfe zu
vermeiden, sind zudem die Auffangbehälter 6 bis 8 jeweils als
schmale, aufrecht stehende Tanks ausgebildet.The liquids are transferred via the sump of the respective collection container 7 respectively. 8th returned to the process. It is ensured that the bottom of the container does not fall dry in rough seas. In order to avoid a dry falling of the container sumps, are also the collection container 6 to 8th each formed as a narrow, upright tanks.
Das
flüssige,
siedende Kältemittel
fließt
vom Auffangbehälter 8 für Kondensat über ein
regelbares Drosselventil in den Auffangbehälter 7 für Kältemittel. Durch
den niedrigen Druck von etwa 8 mbar innerhalb des Auffangbehälters 7 verdampft
ein Teil des Kältemittels
und kühlt
den Rest auf die dem Druck entsprechende Verdampfungstemperatur
von ca. 3,6°C
ab. Der Kältemitteldampf
wird über
einen Bypass 13 in den Verdampferraum 1 zurück geleitet,
da er anderenfalls nicht abfließen
könnte
und das flüssige
Kältemittel
aus dem Auffangbehälter 7 herausdrücken würde. Die
flüssige
Phase sammelt sich im Sumpf des Auffangbehälters 7. Von hier
aus wird das flüssige
Kältemittel
zu einer oberhalb der Wärmetauscherrohre 9 liegenden
Sprühvorrichtung 10 gepumpt
und über
die Wärmetauscherrohre 9 versprüht.The liquid, boiling refrigerant flows from the catch tank 8th for condensate via an adjustable throttle valve in the collecting container 7 for refrigerants. Due to the low pressure of about 8 mbar inside the collection container 7 evaporates a part of the refrigerant and cools the rest to the pressure corresponding to the evaporation temperature of about 3.6 ° C. The refrigerant vapor is via a bypass 13 in the evaporator room 1 returned, otherwise he could not drain and the liquid refrigerant from the container 7 would squeeze out. The liquid phase collects in the sump of the collecting container 7 , From here, the liquid refrigerant becomes one above the heat exchanger tubes 9 lying spray device 10 pumped and over the heat exchanger tubes 9 sprayed.
Die
Wärmetauscherrohre 9 sind
mit ringförmigen
Rippen versehen, um ein Ablaufen des Kältemittels entlang der Rohre
und damit eine ungenügende
Benetzung zu vermeiden. Durch die Aufnahme von Wärme aus den Wärmetauscherrohren 9 verdampft
zudem ein weiterer Teil des Kältemittels.
Der gesamte Kältemitteldampf
strömt
zum Absorber 1, während
das in der flüssigen
Phase verbliebene Kältemittel
in die unterhalb der Verdampferrohre 9 liegende Auffangwanne 11 tropft.
Von dort aus strömt das
Kältemittel
durch Fallrohre 12 zurück
zum Auffangbehälter 7,
von wo aus es erneut umgepumpt wird.The heat exchanger tubes 9 are provided with annular ribs, in order to prevent drainage of the refrigerant along the tubes and thus an insufficient wetting. By absorbing heat from the heat exchanger tubes 9 In addition, another part of the refrigerant evaporates. The entire refrigerant vapor flows to the absorber 1 while the remaining refrigerant in the liquid phase in the below the evaporator tubes 9 lying drip tray 11 drips. From there, the refrigerant flows through downpipes 12 back to the collection container 7 from where it will be pumped again.
Sowohl
für die
trichterförmige
Auffangwanne 11 des Verdampfers 2 als auch für die Fallrohre 12 ist ein Winkel
von wenigstens 30 Grad gegenüber
der Horizontalen erforderlich, um zu gewährleisten, daß auch bei
einer Krängung
des Schiffes von ± 30
Grad das Kältemittel
noch zuverlässig
in den Auffangbehälter 7 abfließen kann.
Deshalb ist im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels für den Verdampfer 2 ein
Winkel von 35 Grad gegenüber
der Horizontalen gewählt
worden.Both for the funnel-shaped drip tray 11 of the evaporator 2 as well as for the downpipes 12 An angle of at least 30 degrees to the horizontal is required to ensure that even with a heel of the vessel of ± 30 degrees, the refrigerant still reliable in the collection container 7 can drain away. Therefore, in the case of the embodiment described here for the evaporator 2 an angle of 35 degrees to the horizontal has been chosen.
Ein
weiterer Grund für
das Vorhandensein des Auffangbehälters 7 für Kältemittel
besteht darin, daß es
sich bei dem im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels gewählten Kältemittel
um Wasser handelt, das bei einem sehr niedrigen Druck von 8 mbar
bereits bei einer Temperatur 3,6°C
verdampft. Dadurch, daß der
Auffangbehälter 7 unterhalb
des Verdampfers 2 angeordnet ist, in den das Kältemittel nach
der Expansion ebenso wie auch das nicht verdampfte Kältemittel
abfließt,
wird die Bildung einer Flüssigkeitssäule um die
Wärmetauscherrohre
vermieden. Eine Flüssigkeitssäule um die
Wärmetauscherrohre
würde zu
einer Druckerhöhung
innerhalb des Verdampfers und somit zu einer veränderten, erhöhten Verdampfungstemperatur
des Kältemittels führen. Die
Kühlleistung
der Anlage würde
dadurch vermindert werden. Da in diesem Tank 7 ohnehin
keine Verdampfung stattfinden soll, ist die Bildung einer Flüssigkeitssäule und
die daraus resultierende Druckerhöhung hier unproblematisch.
Sie ist sogar insofern von Vorteil, als das Kältemittel vom Auffangbehälter 7 aus
mittels einer Pumpe 14 über
die Wärmetauscherrohre 9 versprüht wird.
Durch den hydrostatischen Druck, der am Saugstutzen der Pumpe 14 anliegt,
wird zudem die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Kavitation verringert.
Durch das Versprühen
des Kältemittels
auf die Wärmetauscherrohre 9 entsteht
keine Druckerhöhung,
so daß die
Einhaltung des Verdampferdrucks und der Verdampfungstemperatur gewährleistet
ist.Another reason for the presence of the collection container 7 for refrigerants is that the refrigerant selected in the case of the embodiment described here is water which evaporates at a very low pressure of 8 mbar already at a temperature of 3.6 ° C. Due to the fact that the collecting container 7 below the evaporator 2 is arranged, in which the refrigerant after expansion as well as the non-evaporated refrigerant flows, the formation of a liquid column is avoided around the heat exchanger tubes. A liquid column around the heat exchanger tubes would lead to an increase in pressure within the evaporator and thus to a changed, increased evaporation temperature of the refrigerant. The cooling capacity of the system would be reduced. Because in this tank 7 In any case, no evaporation should take place, the formation of a liquid column and the resulting pressure increase is unproblematic here. It is even advantageous insofar as the refrigerant from the catch tank 7 out by means of a pump 14 over the heat exchanger tubes 9 is sprayed. Through the hydrosta pressure at the suction port of the pump 14 In addition, the likelihood of the formation of cavitation is reduced. By spraying the refrigerant on the heat exchanger tubes 9 There is no pressure increase, so that the compliance of the evaporator pressure and the evaporation temperature is ensured.
Das
Kältemittel
tropft von den oberen Rohren auf die darunterliegenden, wobei ein
Teil verdampft wird. Dieser Dampf entweicht aus dem Verdampfer 2 und
gelangt in den darunter liegend angeordneten Absorber 1.
Der Anteil an Kältemittel,
der in der flüssigen
Phase verbleibt, tropft in die Auffangwanne 11 des Verdampfers
und wird von dort aus wieder in den Auffangbehälter 7 geleitet, von
wo es ein weiteres Mal umgepumpt wird.The refrigerant drips from the upper tubes to the lower ones, with a portion being vaporized. This vapor escapes from the evaporator 2 and enters the absorber located below 1 , The proportion of refrigerant remaining in the liquid phase drips into the drip tray 11 of the evaporator and is from there back into the collection container 7 from where it is pumped again.
Wie
bereits erläutert,
muß das
in der flüssigen
Phase verbliebene Kältemittel
möglichst
schnell aus der Auffangwanne 11 in den geschlossenen Auffangbehälter 7 abgeführt werden,
um ein Überlaufen der
Flüssigkeit
aufgrund von Seegangseinflüssen
zu vermeiden. Der Auffangbehälter 7 ist
dabei als relativ schmaler, hoher Behälter ausgebildet, da in einem solchen
Behälter
auch bei starkem Seegang ein Trockenfallen des Behältersumpfes
verhindert wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß am Ansaugstutzen
der nachgeschalteten Kältemittelpumpe 14 stets Flüssigkeit
anliegt.As already explained, the refrigerant remaining in the liquid phase must leave the collecting trough as quickly as possible 11 in the closed collection container 7 be discharged to prevent overflow of the liquid due to sea conditions. The collection container 7 is designed as a relatively narrow, high container, as in such a container, a dry falling of the container sump is prevented even in heavy seas. In this way it is ensured that the intake manifold of the downstream refrigerant pump 14 always liquid.
Der
Auffangbehälter 7 ist
unterhalb der Auffangwanne 11 derart angeordnet, daß der Einlaufstutzen
auch im Falle gleichzeitiger maximaler Krängung und Vertrimmung tiefer
liegt als die tiefstgelegene Abflußöffnung des Verdampfers 2.
Auf diese Weise ist ein Rückfließen des
Kältemittels
vom Auffangbehälter 7 in
den Verdampfer 2 auch bei gleichzeitiger Krängung und
Vertrimmung ausgeschlossen.The collection container 7 is below the drip pan 11 arranged such that the inlet pipe is lower in the case of simultaneous maximum heeling and trim than the lowest outlet opening of the evaporator 2 , In this way, a backflow of the refrigerant from the collecting container 7 in the evaporator 2 also excluded with simultaneous heeling and trimming.
Im
Absorber 1 wird der aus dem Verdampfer 2 austretende
Kältemitteldampf
von der Armlösung, die
eine vergleichsweise geringe Konzentration an Kältemittel aufweist, absorbiert,
die auf die hier angeordneten Wärmetauscherrohre 15 rieselt,
und es entsteht eine kältemittelreiche
Lösung.
Der Absorber 1 beeinflußt die Leistung der Gesamtanlage
insofern ganz wesentlich, als von seiner Konstruktion die Dampf-Saugleistung,
vergleichbar derjenigen eines Verdichters, und die erzielbare Entgasungsbreite
in der Größenordnung
von etwa 8 bis 10 % abhängen. Der
Absorber 1 hat dabei zwei Aufgaben zu erfüllen. Zum
einen sollen günstige
Bedingungen für
den Stoffübergang,
bei dem der Kältemitteldampf
in die absorbierende Lösung übergeht,
geschaffen werden, und zum anderen soll ein hoher Wärmedurchgangskoeffizient
für die
Lösungswärme erzielt
werdenIn the absorber 1 gets out of the evaporator 2 leaking refrigerant vapor from the arm solution, which has a comparatively low concentration of refrigerant, absorbed on the here arranged heat exchanger tubes 15 trickles, and it creates a refrigerant-rich solution. The absorber 1 significantly affects the performance of the overall plant in that its construction will depend on the steam suction power, comparable to that of a compressor, and the achievable degassing width on the order of about 8 to 10%. The absorber 1 has to fulfill two tasks. Firstly, favorable conditions for the mass transfer, in which the refrigerant vapor passes into the absorbent solution, are created, and on the other hand, a high heat transfer coefficient for the heat of solution to be achieved
Der
Absorber 1 ist, wie auch in herkömmlichen Absorptionskälteanlagen üblich, als
liegender Rieselabsorber ausgebildet. Beim Berieseln der waagerecht
angeordneten Wärmetauscherrohre 15 mit der
Lösung
entsteht ein dünner
Flüssigkeitsfilm
mit einer großen,
für den
Stoffübergang
günstigen Übergangsfläche bei
gleichzeitig guter Wärmeübertragung
an die Rohrwände.
Der Absorptionsraum um das Bündel
der Wärmetauscherrohre 15 ist
dampfgefüllt.
Da keine Flüssigkeitssäulen vorhanden
sind, entfallen somit saugseitige Druckverluste. Der Dampf wird
sofort vom Kieselfilm aufgenommen. Da die Absorption ein exothermer
Vorgang ist, muß beim Übergang
des gasförmigen
Wasserdampfes in die Lösung entstehende Lösungswärme abgeführt werden,
weil ansonsten der Absorptionsvorgang zum Stillstand käme. Die
Absorption findet ausschließlich
an den Oberflächen
der Wärmetauscherrohre 15 statt,
da nur hier eine direkte Abfuhr der freiwerdenden Lösungswärme möglich ist,
während
im Absorptionsraum um das Bündel
der Wärmetauscherrohre 15 herum
dagegen keine Absorption stattfindet.The absorber 1 is, as usual in conventional absorption refrigeration systems, designed as a horizontal Rieselabsorber. When sprinkling the horizontally arranged heat exchanger tubes 15 The solution produces a thin film of liquid with a large transition surface, which is favorable for the mass transfer, and at the same time good heat transfer to the tube walls. The absorption space around the bundle of heat exchanger tubes 15 is steam filled. Since no liquid columns are present, thus eliminating suction pressure losses. The steam is immediately absorbed by the silica film. Since the absorption is an exothermic process, heat of solution resulting in the transition of the gaseous water vapor into the solution must be removed, otherwise the absorption process would come to a standstill. The absorption takes place exclusively on the surfaces of the heat exchanger tubes 15 instead, since only here is a direct removal of the released solution heat possible while in the absorption space to the bundle of heat exchanger tubes 15 on the other hand no absorption takes place.
Wie
beim Verdampfer 2 ist auch im Absorber 1 der Einbau
von ringförmigen
Scheiben an den Wärmetauscherrohren 15 vorgesehen,
um ein Ablaufen der Lösung
entlang der Wärmetauscherrohre 15 zu vermeiden.
Ein positiver Nebeneffekt dabei ist, daß sich durch den Einbau solcher
Rippen die Stoffübertragungsfläche vergrößert und
damit der Absorptionsvorgang verbessert wird.As with the evaporator 2 is also in the absorber 1 the installation of annular discs on the heat exchanger tubes 15 provided to drain the solution along the heat exchanger tubes 15 to avoid. A positive side effect is that increases the mass transfer surface by the incorporation of such ribs and thus the absorption process is improved.
Nach
der Absorption tropft die entstandene Reichlösung, eine Lösung mit
vergleichsweise hoher Konzentration an Kältemittel, von den Wärmetauscherrohren 15 in
den Sumpf des Absorbers. Auch bei Seegang kann von hier aus keine
Flüssigkeit überschwappen,
da sich der Absorber im untersten Teil der Anlage befindet. Der
Einbau einer trichterförmigen
Wanne ist hier somit nicht erforderlich. Es muß aber auch hier für eine ungehinderte
Abfuhr der Reichlösung
gesorgt werden, damit im Falle einer starken Krängung und Vertrimmung die Wärmetauscherrohre 15 nicht
von der Reichlösung
umspült werden,
da dies zu einer Verkleinerung der Absorberfläche und somit zu einer Minderung
der Absorberleistung führen
würde.
Aus diesem Grund ist, wie beim Verdampfer 2 und dem Kondensator 3,
auch hier ein separater Auffangbehälter 6 in Form eines Tanks
vorgesehen, in den die Reichlösung
unmittelbar nach dem Herabtropfen von den Wärmetauscherrohren 15 abgeführt wird.
Die Reichlösung
wird dabei über
drei Fallrohre in ein gemeinsames Rohr und von dort aus in den mittig
unterhalb der gesamten Anordnung befindlichen Auffangbehälter 6 geleitet.After absorption, the resulting Reich solution, a solution with a comparatively high concentration of refrigerant, drips from the heat exchanger tubes 15 in the bottom of the absorber. Even in rough seas, no liquid can spill over from here because the absorber is located in the lowest part of the system. The installation of a funnel-shaped tub is thus not required here. But it must also be ensured here for an unimpeded removal of the Reich solution, so in the case of a strong heeling and trimming the heat exchanger tubes 15 not be lapped by the Reich solution, as this would lead to a reduction of the absorber surface and thus to a reduction of the absorber performance. This is why, as with the evaporator 2 and the capacitor 3 , also here a separate collection container 6 provided in the form of a tank into which the Reichlösung immediately after dripping off the heat exchanger tubes 15 is dissipated. The Reich solution is thereby three downpipes in a common pipe and from there into the centrally located below the entire arrangement collecting container 6 directed.
Der
Austreiber 4 wird mit den Abgasen der an Bord des Schiffes
betriebenen Dieselmotoren beheizt, wobei die Regelung der Anlage
unter anderem über
eine Drosselung der Abgaszufuhr erreicht wird. In diesem Fall werden
die Abgase mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten
Servoventils, das auch Zwischenzustände ansteuern kann, teilweise
in einen Bypass geleitet, der den Austreiber 4 umgeht. Die
Abgase treten dabei über
eine Zuleitung 20 in den Austreiber ein und verlassen ihn über einen
Auslaß 21.The expeller 4 is heated with the exhaust gases of the diesel engines operated on board the ship, wherein the control of the system is achieved inter alia by throttling the exhaust gas supply. In this case, the exhaust gases with the help of a in The drawing, not shown servo valve, which can also control intermediate states, partially passed into a bypass, the expeller 4 bypasses. The exhaust gases occur via a supply line 20 enter the exporter and leave via an outlet 21 ,
Anders
als bei den übrigen
Komponenten der Anlage werden die Rohre 16 des Austreibers 4 nicht
von einer Flüssigkeit
besprüht
oder von einem Gas umgeben. Sie werden vielmehr von der flüssigen Reichlösung umspült, die
vom Absorber 1 in den Austreiber 4 gepumpt wird.
Da bei einem horizontal liegenden Austreiber bei Seegang zwangsläufig ein Teil
der Absorberrohre in periodischen Abständen trocken fallen würde, was
zu starken Temperaturschwankungen in den Rohrwänden und damit zu werkstofftechnischen
Problemen führen
würde,
und da weiterhin ein Trockenfallen der Rohre die Kristallbildung
an den Rohroberflächen
begünstigen
würde, ist
der Austreiber 4 als schmaler, stehender Behälter ausgebildet,
der dadurch weitgehend seegangsunempfindlich ist. Der Austreiber 4 ist
daher nicht, wie bei Landanlagen üblich, zusammen mit den übrigen Anlagenkomponenten
in einen Gesamtbehälter
integriert, sondern er ist extern zu den übrigen Komponenten der Anlage,
die zu einer Baugruppe in einem Hauptbehälter 22 zusammengefaßt sind,
angeordnet.Unlike the other components of the system, the pipes are 16 the expeller 4 not sprayed by a liquid or surrounded by a gas. Rather, they are lapped by the liquid Reich solution, that of the absorber 1 in the expeller 4 is pumped. Since at a horizontal expeller in swell inevitably part of the absorber tubes would periodically dry, which would lead to strong temperature fluctuations in the tube walls and thus material problems, and further as a dry traps of the tubes would favor the formation of crystals on the pipe surfaces, is the exporter 4 designed as a narrow, upright container, which is characterized largely insensitive to the sea. The expeller 4 is therefore not integrated with the other system components in a total container, as is customary in land installations, but it is external to the other components of the system that form an assembly in a main container 22 are summarized arranged.
Die
oberen Bögen
der Rohre 16 weisen einen Mindestabstand zur Flüssigkeitsoberfläche auf, wodurch
gewährleistet
ist, daß sie
auch bei stärkster Krängung und
Vertrimmung noch vollkommen umspült
werden. Die durch die Rohre 16 gebildeten Rohrschlangen
nehmen dabei etwa 2/3 des gesamten Innenraumes des Austreibers 4 ein.
Die Reichlösung
wird oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche über einen
Zulauf 17 in den Austreiber 4 eingeleitet, während die
Armlösung über eine
Entnahmeöffnung 18 aus
dem Sumpf abgezogen wird.The upper bends of the pipes 16 have a minimum distance to the liquid surface, which ensures that they are still completely lapped even in the strongest Heeling and trim. The through the pipes 16 formed coils take about 2/3 of the entire interior of the expeller 4 one. The Reich solution is above the liquid surface via an inlet 17 in the expeller 4 initiated while the arm solution via a withdrawal opening 18 is withdrawn from the swamp.
Der
Raum oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche wird
von dem aufsteigenden Wasserdampf durchströmt. Wegen des großen Strömungsquerschnitts
ist die Strömungsgeschwindigkeit
des Dampfes hier relativ klein, so daß keine lithiumbromidhaltigen
Lösungstropfen
mitgerissen werden können.
Der reine Wasserdampf verläßt den Austreiber 4 über einen
Auslaß 19 am
Kopf der Anordnung und wird zum Kondensator 3 geleitet.The space above the liquid surface is traversed by the rising water vapor. Because of the large flow cross section, the flow velocity of the steam is relatively small, so that no lithium bromide-containing solution drops can be entrained. The pure water vapor leaves the expeller 4 over an outlet 19 at the head of the assembly and becomes the condenser 3 directed.
Für Abgase
von Verbrennungsmaschinen eignen sich als Austreiber insbesondere
sogenannte Rauchrohrkessel mit einem oder mehreren Zügen. Sie
sind wegen der oft explosionsartigen Nachverbrennungen in den Auspuffleitungen
druckfest. Die Gasgeschwindigkeit kann bis zu 25 m/s betragen, so daß die Heizflächen nicht übermäßig groß werden.For exhaust gases
of internal combustion engines are suitable as expeller in particular
so-called smoke tube boiler with one or more trains. she
are due to the often explosive afterburning in the exhaust pipes
pressure-resistant. The gas velocity can be up to 25 m / s so that the heating surfaces do not become excessively large.
Dadurch
daß, anders
als bei herkömmlichen Anlagen
dieser Art, der Austreiber 4 extern zur Anlage angeordnet,
verbleibt im Hochdruckbereich des Hauptbehälters 22 allein der
Kondensator 3. Der aus dem Austreiber 4 in den
Kondensator 3 eintretende Wasserdampf weist dabei einen
Druck von etwa 0,1 bar auf. Durch die Siedetemperatur der Reichlösung im
Austreiber 4 besitzt der Wasserdampf eine Temperatur von
ca. 95°C
und befindet sich damit in einem stark überhitzten Zustand. Der Kondensator 3 muß nun zunächst den überhitzten
Dampf auf die dem Druck entsprechende Kondensationstemperatur abkühlen und
anschließend
die zur Verflüssigung
benötigte
Kondensationsenthalpie abführen.The fact that, unlike conventional systems of this kind, the expeller 4 arranged externally to the system remains in the high pressure area of the main tank 22 only the capacitor 3 , The one from the expeller 4 in the condenser 3 entering water vapor has a pressure of about 0.1 bar. By the boiling temperature of the Reich solution in the expeller 4 The steam has a temperature of about 95 ° C and is thus in a very overheated state. The capacitor 3 must now first cool the superheated steam to the condensation temperature corresponding to the pressure and then dissipate the condensation enthalpy required for liquefaction.
Eine
Auffangwanne 23 ist ebenfalls als trichterförmig zulaufender
Auffangbehälter
ausgebildet, in den das Kältemittel
nach der Kondensation abtropfen kann. Für die Behälterwände ist wiederum ein Winkel von
mindestens 30° gegenüber der
Horizontalen vorgesehen, um ein Ablaufen des Kondensats auch bei größtmöglicher
Krängung
und Vertrimmung zu gewährleisten.
Die Kondensatorrohre 24 sind in diesem Fall nicht mit zusätzlichen
Rippen versehen, da ein Ablaufen von Kondensattropfen entlang der
Rohre keine negativen Auswirkungen auf den weiteren Kondensationsvorgang
haben würde.A drip tray 23 is also designed as a funnel-shaped collecting container into which the refrigerant can drain after condensation. For the container walls in turn an angle of at least 30 ° relative to the horizontal is provided in order to ensure drainage of the condensate, even with the greatest possible heeling and trim. The condenser tubes 24 are in this case not provided with additional ribs, as a drainage of condensate drops along the tubes would not have a negative impact on the further condensation process.
Da
die herkömmliche
Vorgehensweise, das Kondensat mittels einer am Kondensatorboden
installierten Drosselblende in den Niederdruckbereich zu entlassen,
bei dem hier vorgesehenen Einsatzzweck nicht möglich ist, weil ein zeitweiliges
Trockenfallen der Drosselblende infolge von Seegang vielmehr einen
Druckausgleich zwischen Hoch- und Niederdruckbereich hervorrufen
würde,
wird das Kondensat zunächst über Fallrohre
in den Auffangbehälter 8 geleitet.
Dieser ist ebenfalls so gestaltet, daß sein Sumpf nicht infolge Seegang
trockenfallen kann, d.h. er ist ebenfalls als hoher, schmaler Behälter ausgebildet.
Das Kondensat wird von hier aus über
den Sumpf des Auffangbehälters 8 abgeführt und
zu einem Expansionsventil geleitet, das in den Auffangbehälter 7 für das Kältemittel
im Niederdruckbereich der Anlage mündet.Since the conventional approach to dismiss the condensate by means of an installed on the condenser bottom orifice in the low pressure range, in the intended use here is not possible because a temporary dry falling of the orifice would cause a pressure equalization between high and low pressure area due to sea state, the Condensate first via downpipes into the collecting container 8th directed. This is also designed so that its swamp can not dry due to swell, ie it is also designed as a tall, narrow container. The condensate is from here via the sump of the collecting container 8th discharged and directed to an expansion valve, which is in the collection container 7 for the refrigerant in the low pressure area of the plant opens.
Vervollständigt wird
die Anlage noch durch einen Wärmetauscher 25,
welcher in den Lösungsmittelkreislauf
zwischen Absorber und Austreiber geschaltet ist. Dieser Wärmeaustauscher
dient der Leistungssteigerung.The system is completed by a heat exchanger 25 , which is connected in the solvent circuit between the absorber and expeller. This heat exchanger serves to increase performance.
Die
siedende Armlösung,
welche den Austreiber 4 über die Entnahmeöffnung 18 verläßt, erwärmt im Wärmetauscher 25 die
Reichlösung,
welche den Absorber 1 verläßt. Die auf diese Weise gekühlte Armlösung gelangt
in den Absorber 1, wo sie über die Wärmetauscherrohre 15 gesprüht wird. Durch
die bereits erfolgte Vorkühlung
ist weniger Kühlleistung
im Absorber erforderlich.The boiling arm solution, which is the expeller 4 over the removal opening 18 leaves, heated in the heat exchanger 25 the Reich Solution, which is the absorber 1 leaves. The cooled in this way arm solution enters the absorber 1 where they pass over the heat exchanger tubes 15 is sprayed. Due to the pre-cooling already carried out, less cooling power is required in the absorber.
Die
Reichlösung
verläßt den Absorber 1, wird
durch die siedende Armlösung
im Wärmetauscher 25 vorgewärmt, und
gelangt über
den Zulauf 17 in den Austreiber 4. Durch die bereits
erfolgte Vorwärmung
ist weniger Heizenergie im Austreiber 4 erforderlich.The Reichsolution leaves the absorber 1 , is caused by the boiling arm solution in the heat exchanger 25 preheated, and passes over the inlet 17 in the expeller 4 , Due to the already existing preheating is less heating energy in the expeller 4 required.
Die
in den Figuren gezeigte Anlage stellt eine mögliche Anordnung der einzelnen
Komponenten zueinander dar, wobei der extern angeordnete Austreiber
möglichst
nah an der Anlage angeordnet ist, um Rohrreibungsverluste möglichst
gering zu halten. Andere Anordnungen dieser Komponenten zueinander
sind jedoch ebenfalls möglich.The
The plant shown in the figures represents a possible arrangement of the individual
Components to each other, wherein the externally arranged expeller
preferably
is arranged close to the plant, in order to minimize pipe friction losses
to keep low. Other arrangements of these components to each other
However, they are also possible.
-
11
-
Absorberabsorber
-
22
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VerdampferEvaporator
-
33
-
Kondensatorcapacitor
-
44
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Austreiberexpeller
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55
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System
von Rohrleitungsystem
of pipeline
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66
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Auffangbehälterreceptacle
-
77
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Auffangbehälterreceptacle
-
88th
-
Auffangbehälterreceptacle
-
99
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WärmetauscherrohreHeat exchanger tubes
-
1010
-
Sprühvorrichtungsprayer
-
1111
-
Auffangwanne
(Verdampfer)drip tray
(Evaporator)
-
1212
-
Fallrohredownspouts
-
1313
-
Bypassbypass
-
1414
-
Pumpepump
-
1515
-
WärmetauscherrohreHeat exchanger tubes
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1616
-
Rohre
(Austreiber)Tube
(Expeller)
-
1717
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Zulauf
(Austreiber)Intake
(Expeller)
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1818
-
Entnahmeöffnungremoval opening
-
1919
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Auslaßoutlet
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2020
-
Zuleitungsupply
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2121
-
Auslaßoutlet
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2222
-
Hauptbehältermain tank
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2323
-
Auffangwanne
(Kondensator)drip tray
(Capacitor)
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2424
-
Kondensatorrohrecondenser tubes
-
2525
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Wärmetauscherheat exchangers