DE1121088B

DE1121088B - Kuehlanlage in Absorptionsbauart

Info

Publication number: DE1121088B
Application number: DEG28422A
Authority: DE
Inventors: Harry Bury
Original assignee: General Electric Co PLC
Current assignee: General Electric Co PLC
Priority date: 1958-11-25
Filing date: 1959-11-24
Publication date: 1962-01-04
Also published as: US2979923A; GB868029A

Description

Die Erfindung betrifft Kühlanlagen in Absorptionsbauart mit einem Kocher mit Vorrichtungen zum Zuführen von Wärme.

Während des Betriebes einer Kühlanlage in Absorptionsbauart muß ununterbrochen Wärme an den Kocher der Anlage geliefert werden, während die Teile der Anlage, an die Wärme von dem Kühlmittel abgegeben wird, nämlich der Absorber, der Verflüssiger und der Rektifizierer, ständig gekühlt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die von einem oder mehreren dieser Teile abgegebene Wärme zum Erhitzen des Kochers zu verwenden, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage vergrößert wird.

In einer Kühlanlage der obigen Art weisen erfindungsgemäß die Vorrichtungen zum Zuführen von Wärme an den Kocher eine Thermoelementanordnung auf, deren warme Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Kocher und deren kalte Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit einem Teil der Kühlanlage stehen, an den Wärme von dem Kühlmittel abgegeben wird.

Auf diese Weise können die kalten Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Verflüssiger der Kühlanlage oder mit dem Absorber stehen.

Es kann auch eine zweite Thermoelementanordnung vorgesehen werden, deren warme Lötstellen ebenfalls in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Kocher und deren kalte Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit einem weiteren Teil der Kühlanlage stehen, der ein Rektifizierer sein kann.

Zum deutlichen Verständnis der Erfindung wird eine Kühlanlage nach der Erfindung nun als Beispiel an Hand der Zeichnung beschrieben, die eine schematische Darstellung der Anordnung der Kühlanlage zeigt.

Darstellungsgemäß besteht die Kühlanlage im wesentlichen aus einem Absorber 1, in dem Ammoniakgas in Wasser absorbiert wird, einer Pumpe 2 zum Zuführen von Ammoniaklösung von dem Absorber zu einem Kocher 3, Vorrichtungen zur Zuführung von Wärme an den Kocher, um das aufgelöste Ammonikgas von dem Wasser zu trennen, einem Rektifizierer 4, in dem Wasserdampf kondensiert und zu dem Kocher zurückgebracht wird, einem Verflüssiger 5, in dem das vom Wasser getrennte Ammoniak verflüssigt wird, aus einem Entspannungsventil 6 und aus einem Verdampfer 7, in welchem die Expansion des Ammoniaks die Kühlung bewirkt.

Diese Teile der Anlage sind in einem geschlossenen Strömungskreis angeordnet, wobei das expandierte Gas von dem Verdampfer zurück zu dem Absorber gelangt.

Kühlanlage in Absorptionsbauart

Anmelder:

The General Electric Company Limited,
London
Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37, und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 25. November 1958

Harry Bury, Wembley, Middlesex (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

Zwischen dem Kocher 3 und dem Absorber 1 ist ein Wasserrücklaufweg 8, der ein Ventil 9 enthält, vorhanden.

Solange sich die Kühlanlage in Betrieb befindet, muß an den Kocher 3 kontinuierlich Wärme geliefert werden. Dies geschieht mittels zweier elektrothermischer Einheiten 10 und 11, von denen jede eine Anzahl von Thermoelementen aufweist, die so geschaltet sind, daß sie warme und kalte Lötstellen bilden. Die ungleichartigen Elemente der Thermoelemente sind p- und η-Elemente aus Wismuttellurid oder aus halbleitendem Material mit einer Kristallstruktur, die der des Wismuttellurids gleichartig ist.

Die warmen Lötstellen jeder Thermoelementanordnung befinden sich in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Kocher 3, und die kalten Lötstellen befinden sich in Wärmeaustauschbeziehung mit einem Teil der Anlage, an den Wärme von dem Kühlmittel abgegeben wird. So sind die kalten Lötstellen der Thermoelementanordnung, welche die Einheit 10 bildet, in engem thermischem Kontakt mit der Wand des Rektifizierers 4, und die warmen Lötstellen sind in thermischem Kontakt mit einer Kammer 12, durch die eine Wärmeübertragungsflüssigkeit mittels einer Pumpe 13 umgewälzt wird, wobei die Flüssigkeit durch einen Wärmeaustauscher 14 in den Kocher 3

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fließt. In gleicher Weise befinden sich die kalten Lot- Kocher +93⁰C; 500 Kalorien (absorbiert);

stellen der Thermoelementanordnung, welche die Ein- Rektifizierer.... +55⁰C; 55 Kalorien (abgegeben);

heit 11 bildet, in thermischem Kontakt mit der Wand Verflüssiger .... +32⁰C; 292 Kalorien (abgegeben):

des Verflüssigers 5, und die warmen Lötstellen sind in Verdampfer .... —12°C; 333 Kalorien (absorbiert);

thermischem Kontakt mit einer Kammer 15, durch 5 Absorber +27⁰C; 472 Kalorien (abgegeben).

welche Wärmeübertragungsflüssigkeit mittels einer

Pumpe 16 umgewälzt wird, wobei diese Flüssigkeit Somit würde die elektrothermische Einheit 10,

durch einen zweiten Wärmeaustauscher 17 ebenfalls wenn, um Wärmeaustausch zu erreichen, zwischen

in den Kocher 3 strömt. dem Rektifizierer und den kalten Lötstellen sowie

Obgleich dies in der Anlage nicht dargestellt ist, io zwischen den warmen Lötstellen und dem Kocher

würde es möglich sein, die von dem Kühlmittel an den zusammen ein Temperaturabfall von 17°C zugelassen

Absorber 1 abgegebene Wärme in derselben Weise wird, mit einer Gesamttemperaturdifferenz von

zum Heizen des Kochers 3 zu verwenden. 93 — 55 + 17 = 55 ⁰C zwischen den warmen und

Da der Kocher 3 von den Teilen der Anlage, an die den kalten Lötstellen arbeiten.

von dem Kühlmittel Wärme abgegeben wird, erhitzt 15 Wenn das Halbleitermaterial, aus dem die Thermo-

wird, werden diese Teile von den elektrothermischen elemente hergestellt sind, eine »Bewertungs- oder

Einheiten notwendigerweise gekühlt. Diese Kühlung Güteziffer« von 3,0 · 10~³ [⁰K^-1] hat, ein typischer

wird vorzugsweise dadurch unterstützt, daß in dem Zahlenwert für Halbleiter in der Wismuttellurid-

Verflüssiger 5 und in dem Absorber 1 Kühlwasser gruppe, ist bei einem Temperaturunterschied von

durch Wärmeaustauscher 18 und 19 strömt. Die 20 55⁰C zwischen den warmen und kalten Lötstellen das

übliche Kühlung der letztgenannten Einheiten ist in Verhältnis der abgegebenen Wärmeleistung zu der

jedem Fall notwendig. zugeführten elektrischen Leistung in Kai, also das

Wenn man nun die thermodynamischen Kennwerte »Leistungsenergieverhältnis« der Einheit 10 1,6.

der beschriebenen Anlage betrachtet, so ist von Um die im Rektifizierer 4 frei werdenden 55 Kai

folgenden geeigneten Betriebstemperaturen und von 35 vollständig in den Kocher überführen zu können, sind

folgenden Wärmemengen je Gramm Ammoniak demnach der elektrothermischen Einheit 10 93 Kai in

(abgegeben oder absorbiert) in den verschiedenen Form von elektrischer Energie zuzuführen; denn es

Teilen der Anlage auszugehen: ist bei dem gegebenen »Leistungsenergieverhältnis« von

χ + 55 / Abgegebene Wärme in Kai

1,6 = —

Aufgenommene elektrische Energie in Kai
und damit ist

χ = ^-^ = 93 Kalorien.
0,6

Die elektrothermische Einheit 10 gibt damit an den eine Gesamt-Temperaturdifferenz zwischen den

Kocher 3 93 + 55 = 148 Kai ab. 40 warmen und den kalten Lötstellen von 93 — 32 + 17

Der Kocher 3 benötigt aber 500 Kai, so daß noch = 78°C. Das »Leistungsenergieverhältnis« dieser aus

500 — 148 = 352 Kai fehlen. Diese werden mittels demselben Halbleitermaterial wie die elektrother-

der mit dem Verflüssiger 5 in Verbindung stehenden mische Einheit 10 hergestellten Einheit 11 ist bei diesem

elektrothermischen Einheit 11 dem Kocher 3 zugeführt. Temperaturunterschied von 78°C 1,28.

Diese Einheit 11 hat bei einer Kochertemperatur von 45 Um die vom Kocher noch benötigten 352 Kai zu

93⁰C und einer Verflüssigertemperatur von 32° C und erreichen, sind daher der elektrothermischen Einheit 11

einem Temperaturabfall von zusammen 17°C zwischen 275 Kai in Form von elektrischer Energie zuzuführen;

dem Verflüssiger und den kalten Lötstellen sowie denn es ist bei dem gegebenen »Leistungsenergiever-

zwischen den warmen Lötstellen und dem Kocher hältnis« von

352 / Abgegebene Wärme in Kai

1,28 = —

Aufgenommene elektrische Energie in Kai
und damit ist

χ = Y^ = 275 Kalorien.

Der Verflüssiger 5 gibt demnach von der in ihm frei genommenen Wärmemenge zu der gesamten zuwerdenden Wärmemenge über die elektrothermische 60 geführten elektrischen Eingangsleistung in Kai, d. h. Einheit 11 an den Kocher 3 352 - 275 = 77 Kai ab. 333:(93 + 275) = 0,91.

Die restliche in ihm frei werdende Wärmemenge von Dies ist eine beträchtliche Verbesserung gegenüber 292 — 77 = 217 Kai muß mittels eines der bei dem Ergebnis, das ohne elektrothermische Unter-Absorptionskühlanlagen üblichen Kühlverfahren ab- Stützung erhalten worden wäre und nur zu dem nachgeführt werden. 65 stehenden Wert geführt hätte. Das Verhältnis der vom

Der Gesamt-Leistungskoeffizient der Anlage ist nun Verdampfer aufgenommenen Wärmemenge zu der

gegeben durch das Verhältnis der von dem Ver- dem Kocher zugeführten elektrischen Energie in Kai

dämpfer 7 aus dem Kühlraum oder Kühlgut auf- wäre nämlich dabei nur 333:500 = 0,67.

Bei der Anlage gemäß der Erfindung sind demnach zum Herausholen von 333 Kai aus dem Kühlraum oder Kühlgut nicht mehr 500 Kai wie bei den üblichen ohne Wärmerückgewinnung arbeitenden Absorptionskühlanlagen erforderlich, sondern nur noch 368 Kai, wobei sich alle diese Werte jeweils auf 1 g Ammoniak beziehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: IO

1. Kühlanlage in Absorptionsbauart mit einem Kocher mit Vorrichtungen zum Zuführen von Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Zuführen von Wärme an den Kocher (3) eine Thermoelementanordnung aufweisen, deren warme Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Kocher (3) und deren kalte Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit einem Teil der Kühlanlage stehen, an den Wärme abgegeben wird.

2. Kühlanlagenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kalten Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Verflüssiger (5) der Kühlanlage stehen.

3. Kühlanlagenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kalten Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Absorber (1) der Kühlanlage stehen.

4. Kühlanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Thermoelementanordnung, deren warme Lötstellen ebenfalls in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Kocher (3) und deren kalte Lötstellen in Wärmeaustauschbeziehung mit einem weiteren Teil der Kühlanlage stehen, an den Wärme abgegeben wird.

5. Kühlanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Teil der Kühlanlage ein Rektifizierer (4) ist.

6. Kühlanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zirkulierendes Wärmeübertragungsfluidum verwendet wird, um Wärme von dem genannten Teil der Kühlanlage zu den kalten Lötstellen zu transportieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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