DE1150106B - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Absorptionskuehlanlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

C 23537 Ia/17a

ANMELDETAG: 1. MÄRZ 1961

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGKSCHRIFT: 12. JUNI 1963

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Betriebes einer Absorptionskühlanlage unter Verwendung einer Salzlösung als Absorptionsflüssigkeit und eines damit mischbaren Stoffes als Kältemittel, bei dem zur Verminderung der Kapazität der Anlage Salz aus der im Austreiber befindlichen Lösung ausgefällt wird, indem mittels einer von der Temperatur des den Verdampfer verlassenden, abgekühlten Mediums gesteuerten Regulierungseinrichtung wenigstens ein Teil der an Kältemittel reichen Lösung direkt zur Auslaßleitung des Austreibers abgezweigt wird, ohne vom Heizmedium im Austreiber erhitzt zu werden, während bei Vollast die gesamte, an Kältemittel reiche Lösung zum Erhitzen durch das Heizmedium in den Austreiber hinein abgegeben wird, nach Patent 1 139 517.

Es handelt sich dabei um Absorptionskühlanlagen großer Leistungen, wie sie zum Klimatisieren zur Anwendung kommen, wobei als Absorptionsmittel vorzugsweise eine Lösung aus Wasser und Lithiumbromid verwendet wird.

Bei den bekannten derartigen Absorptionskühlanlagen geht der Betrieb so vor sich, daß das zu kühlende Medium (Kaltwasser) in den Verdampfer eingespritzt wird, wobei ein Teil des Kaltwassers infolge des dort herrschenden niedrigen Druckes verdampft, so daß der Rest des Kaltwassers abgekühlt und in die Klimaanlage zurückbefördert wird. Der entstandene Wasserdampf wird im Absorber von der in diesen eingespritzten, an Kältemittel (Wasser) armen Lithiumbromidlösung absorbiert. Die an Kältemittel (Wasser) reiche Lösung wird abgesaugt und ein Teil derselben durch einen Wärmetauscher in den Austreiber gefördert. Durch Beheizung mit Heizdampf wird aus der an Kältemittel reichen Lösung Wasserdampf ausgetrieben und im Verflüssiger wieder niedergeschlagen. Das Kältemittelkondensat (Wasser) gelangt in den Verdampfer, wo es sogleich mit einem Teil des eingespritzten zu kühlenden Mediums (Kaltwasser) verdampft. Die an Kältemittel (Wasser) arme Lösung verläßt den Austreiber, wird im Wärmeaustauscher gekühlt und anschließend in einem Mischoder Strahlapparat durch einen Teilstrom der an Kältemittel reichen Lösung mitgenommen und in den Absorber gefördert. Durch die Wirkung des Strahlapparates wird die Menge der über die Absorberkühlsysteme rieselnden Lösung vermehrt und damit sowohl die Wärmeübertragung wie auch die Saugwirkung des Absorbers erhöht, ohne daß der Wärmeaustauscher zu stark belastet wird oder eine zu große Austauschfläche erhalten muß.

Die Regelung des Betriebes dieser bekannten Ab-Verfahren und Vorrichtung
zur Steuerung von Absorptionskühlanlagen

Zusatz zum Patent 1139 517

Anmelder:

Carrier Corporation,
Syracuse, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. März 1960

(Nr. 12 351 und Nr. 12 352)

Louis Howell Leonard jun., Dewitt, N. Y.,
und Stuart Earl Johnson, East Syracuse, N. Y.

(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

Sorptionskühlanlage sieht zwei Leistungskontrollen vor, und zwar eine für den Austritt des abgekühlten Kaltwassers und eine für den Eintritt des Heizdampfes in den Austreiber. Bei Rückgang der Belastung, d. h. bei Absinken der Kaltwassertemperatur drosselt ein am Kaltwasseraustritt vorhandener Temperaturfühler ein Lösungsregelventil, um dadurch die Lösungsmenge, die im Austreiber konzentriert wurde, zu vermindern. Infolgedessen wird die Absorptionswirkung der im Absorber versprühten Lösung herabgesetzt und ein Rückgang des Verdampferdruckes verhindert, so daß auch ein weiterer Rückgang der Kaltwassertemperatur vermieden wird. Ein zweiter Temperaturfühler ist in den Austritt der an Kältemittel armen Lösung aus dem Austreiber eingebaut. Bei kleiner werdender Belastung wird auch der Lösungsumlauf kleiner. Um nun einen Anstieg der Lösungstemperatur zu vermeiden, wird der Heizdampfzutritt zum Austreiber in direkter Abhängigkeit von der Belastung vermindert. Mit dieser bekannten Regelung soll zur Gewährleistung eines einwandfreien Betriebes vermieden werden, daß die an Kältemittel arme Lösung im Austreiber erstarrt.

309 600/54

3 4

In dem Patent 1139 517 sind ein Verfahren und Ein äußerst vorteilhaftes Verfahren gemäß der Ereine Vorrichtung zur Regelung des Betriebes einer findung sieht vor, daß, wenn keine an Kältemittel Absorptionskühlanlage beschrieben, bei der ebenfalls arme Lösung aus dem Austreiber ausströmt, die Dampf als Heizmittel verwendet wird, um im Aus- Menge der dem Austreiber zugeführten Heizflüssigtreiber Kältemittel aus der an Kältemittel reichen 5 keit in Abhängigkeit von der Temperatur der den Aus-Lösung zu verdampfen und dadurch eine an Kälte- treiber verlassenden Heizflüssigkeit geregelt wird, um mittel arme Lösung zu erhalten. Im Gegensatz zu der die Temperatur der den Austreiber verlassenden Heizvorstehend beschriebenen Regelung, bei der Ausfällen flüssigkeit konstant zu halten und dadurch das Ärmerdes Salzes im Austreiber vermieden werden muß, ist werden der den Austreiber verlassenden Lösung an bei dieser Absorptionskühlanlage eine äußerst wirk- io Kältemittel über einen vorbestimmten Punkt hinaus same Steueranlage vorhanden, die bei Teilbelastung indirekt zu verhindern.

Niederschlagen von Salz der im Austreiber befind- Die Erfindung sieht ferner die Möglichkeit vor, daß

liehen, an Kältemittel reichen Lösung zur Verminde- die dem Austreiber zugeführte Heizflüssigkeit auf rung der Kapazität des Systems und Auflösen des einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird, niedergeschlagenen Salzes im Austreiber zur Er- 15 Eine Absorptionskühlanlage, deren Betrieb gemäß höhung der Kapazität des Systems bewirkt. In diesem dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 4 regelbar System wird bei Vollbelastung die maximale Lösungs- ist, besteht aus einem Absorber, einem Verdampfer, konzentration aufrechterhalten, weil sowohl der einem Austreiber, einem Verflüssiger und ist versehen Dampfdruck im Austreiber als auch die durch den mit Mitteln zur Förderung von an Kältemittel reicher Verflüssiger fließende Kaltwassermenge vorbestimmt 20 Lösung von dem Absorber zu dem Austreiber, mit sind. Mitteln zum Heranführen eines Heizmediums zum

Während diese Steueranlage sehr wirksam ist, wenn Austreiber, ferner mit einem Wärmetauscher für die im Austreiber Dampf als Heizmittel angewendet an Kältemittel arme und für die an Kältemittel reiche wird, wird sie problematisch, wenn ein flüssiges Heiz- Lösung, mit Mitteln zum Heranführen eines Kühlmittel, wie z, B. Wasser, im Austreiber zur Anwen- 25 mediums zum Verdampfer und mit Mitteln, die geeigdung kommt. net sind, bei Teilbelastung der Anlage Salz aus der im

Eine Absorptionskühlanlage wird nämlich immer Austreiber befindlichen Lösung niederzuschlagen, um mit einem Sicherheitsspielraum entworfen, d. h. mit die Kapazität der Anlage zu vermindern, und die feranderen Worten, es wird überschüssige Wärmeaus- ner geeignet ist, bei einem Anstieg der auf die Anlage tauschfläche vorgesehen. Bei voller Arbeitsbeanspru- 30 ausgeübten Belastung der in dem Austreiber befindchung fließt nun die den Absorber verlassende Lösung liehen Lösung ein Auflösen des niedergeschlagenen in den Austreiber und kommt in'Wärmeaustausch mit Salzes zu ermöglichen, um die Kapazität der Anlage dem heißen Wasser in den Austreiberrohren. Dadurch, wieder zu erhöhen.

daß die Temperatur des in den Austreiber geschick- Die Erfindung besteht darin, daß Regulierungs-

ten, als Heizmedium dienenden heißen Wassers sich 35 mittel vorhanden sind, um in an sich bekannter Weise aber oft ändert, während die Anlage voll in Betrieb die Menge des den Austreiber durchströmenden, flüsist, und daß der Austreiber und der Verflüssiger die sigen Heizmediums zu regeln und die Austrittstempe-Wärmeaustauschfläche so wirksam wie möglich aus- ratur der Heizflüssigkeit aus dem Austreiber konstant zunutzen versuchen, ergeben sich unerwünschte Ver- zu halten.

änderungen in der Konzentration der den Austreiber 40 Zweckmäßig sind Regulierungsmittel vorhanden, verlassenden Lösung mit dem sich daraus ergebenden die in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von Problem des möglichen Niederschlages von Salz in der Temperatur der den Austreiber verlassenden, dem Wärmeaustauscher. Selbst bei Anlagen, bei an Kältemittel armen Lösung arbeiten, denen die Temperatur des eintretenden heißen Was- Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungs-

sers relativ konstant bleibt, kann der Austreiber über- 45 gegenstandes zeichnet sich dadurch aus, daß zweite schüssige Fläche für die besondere Trennung haben, Regulierungsmittel vorhanden sind, die in Abhängigso daß sich ein voller Fluß des heißen Wassers in keit von der Temperatur der den Austreiber verlashohen Lösungskonzentrationen äußert, die wiederum senden Heizflüssigkeit arbeiten und dann wirksam ein Niederschlagen des Salzes im Wärmeaustauscher werden, wenn die ersten, in Abhängigkeit von der bewirken. Es ist äußerst schwierig, die Vollastlösungs- 50 Temperatur der den Austreiber verlassenden, an konzentration für eine Belastungserhöhung über die Kältemittel armen Lösung arbeitenden Regulierungs-Nennlastbedingungen hinaus zu überwachen, die eine mittel bei Aussetzen der Strömung von an Kältemittel Änderung in der Kondensationstemperatur oder einen armer Lösung aus dem Austreiber ausfallen. Temperaturanstieg des in den Austreiber geschickten Zweckmäßig kann gemäß der Erfindung eine zuheißen Wassers bewirkt, was die Konzentration und 55 sätzliche dritte Regulierungseinrichtung vorhanden Temperatur der an Kältemittel armen Lösung, die sein, um die dem Austreiber zugeführte Heizflüssigden Austreiber verläßt, ansteigen läßt. keit auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten.

Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes

diese bei Verwendung flüssigen Heizmittels auftreten- der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, den Schwierigkeiten dadurch, daß die dem Austreiber 60 Fig. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt zugeführte Menge Heizflüssigkeit in an sich bekannter die Absorptionskühlanlage und Steuervorrichtung ge-Weise in Abhängigkeit von der Belastung der Anlage maß der Erfindung; geregelt wird. Fig. 2 ist eine schematische Darstellung und zeigt

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Menge der eine abgewandelte Steuervorrichtung für die' Absorpdem Austreiber zugeführten Heizflüssigkeit in an sich 65 tionskühlanlage nach Fig. 1, und bekannter Weise in Abhängigkeit von der Tempera- Fig. 3 ist eine schematische Darstellung und zeigt

tür der den Austreiber verlassenden, an Kältemittel die Absorptionskühlanlage und eine abgewandelte armen Lösung geregelt wird. Steuervorrichtung.

5 6

In der Fig. 1 sind eine Absorptionskühlanlage und des Wärmeaustauschers 14 zu verbinden. Vorzugseine Steuervorrichtung gemäß der Erfindung schema- weise an der Verbindungsstelle der Leitung 25 mit der tisch dargestellt. Die Anlage besteht aus einem Man- Leitung 15 befindet sich ein Dreiwegeventil 26, das tel 2 mit mehreren Rohren 3, die zusammen mit dem einem im weiteren Verlauf dieser Beschreibung erMantel einen Absorber 3' bilden. Innerhalb des Man- 5 läuterten Zweck dient. Es ist wünschenswert, das tels 2 ist oberhalb des Absorbers 3' ein pfannenarti- Ventil 26 so nahe wie möglich an den Wärmeausger Körper 4 angeordnet, der mit dem Mantel 2 einen tauscher 14 heranzubringen, um sicherzustellen, daß Verdampfer 5 bildet. Der Verdampfer enthält meh- in der Leitung 15 für die an Kältemittel reiche Lösung rere Rohre 6, die sich oberhalb des Absorbers 3' in ein Gefälle besteht. Wenn nämlich das Ventil 26 so Längrichtung des Mantels erstrecken. Das zu küh- io eingestellt wird, daß der gesamte Durchfluß der an lende Medium fließt im Wärmeaustausch mit dem Kältemittel reichen Lösung durch die Nebenleitung darübergesprühten Kältemittel durch die Rohre 6 25 stattfindet, dann hindert das Gefälle in der Leitung hindurch. 15 die an Kältemittel reiche Lösung daran, zum Aus-

Oberhalb des ersten Mantels 2 ist vorzugsweise ein treiber 8' zu gelangen. Das Ventil 26 ist ein pneuma-

zweiter Mantel 7 angeordnet. Rohre 8 erstrecken sich 15 tisch zu betätigendes Ventil, das durch eine Steuerung

im unteren Abschnitt des Mantels 7 und bilden mit 27, die auf die von einem Temperaturfühler 28 ange-

dem Mantel 7 einen Austreiber 8'. In dem oberen Teil zeigten Temperatur anspricht, betätigt wird. Die

des Mantels 7 sind zur Bildung eines Verflüssigers 9' Funktion und der Betrieb dieser Steueranordnung ist

eine Anzahl Rohre 9 angeordnet. Diese Rohre 9 im folgenden ausführlicher beschrieben,

arbeiten mit dem pfannenartigen Körper 10 zur BiI- 20 Kondenswasser wird von einer nicht gezeigten

dung des Verflüssigers 9' zusammen. Pumpe durch eine Leitung 29 zu den Rohren 3 des

Eine Pumpe 11 saugt die an Kältemittel reiche Absorbers 3' geführt. Das Kondenswasser fließt von Lösung aus dem Absorber 3' durch eine Leitung 12 den Rohren 3 des Absorbers 3' durch die Leitung 30 ab und fördert die an Kältemittel reiche Lösung durch zu den Rohren 9 des Verflüssigers 9'. Das Kondenseine Leitung 13 zum Wärmeaustauscher 14, in wel- 25 wasser verläßt die Rohre 9 des Verflüssigers 9' durch chem die an Kältemittel reiche Lösung in Wärme- die Leitung 31. Über den Rohren 9 des Verflüssigers austausch mit der an Kältemittel armen Lösung ge- 9' ist eine Nebenleitung 32 angeordnet, die sich von bracht wird, die, wie im folgenden beschrieben ist, der Leitung 30 zu der Leitung 31 erstreckt. In der von dem Austreiber 8' zurückkehrt. Die an Kälte- Nebenleitung 32 ist ein von Hand zu betätigendes mittel reiche Lösung wird von dem Wärmeaustau- 30 Ventil 33 angeordnet. Diese Nebenleitung 32 gestatscher 14 durch eine Leitung 15 zum Austreiber 8' ge- tet bei der installierten Anlage eine Einstellung des führt, in den sie über eine Sprühanordnung 15' abge- Durchflusses des Kondenswassers durch die Rohre 9 geben wird. Die Sprühanordnung 15' kann aus zwei des Verflüssigers 9' bei Vollast; im Anschluß daran an jedem Ende des Austreibers 8' angeordneten Roh- ist gemäß der vorliegenden Erfindung keine Einstelren bestehen, wobei das der Überströmanordnung 16 35 lung des Durchflusses des Kondenswassers durch die zunächst liegende Rohr leicht unterhalb des anderen Rohre 9 des Verflüssigers 9' mehr erforderlich, angebracht ist, um mit sehr einfachen Mitteln auch Das zu kühlende Medium wird durch eine Pumpe bei Teillast einen befriedigenden Betrieb zu erreichen. (nicht gezeigt) durch die Leitung 35 zu den Rohren 6 Die an Kältemittel arme Lösung fließt vom Austrei- des Verdampfers gefördert. Das abgekühlte Medium ber 8' durch die Überlaufanordnung 16, die Leitung 40 verläßt die Rohre 6 über die Leitung 36 und wird zu 17, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 18 den Verbraucherstellen, wie beispielsweise die Zenzum Absorber 3', in dem sie vorzugsweise an dem tralstation einer Klimaanlage, geführt. Das zu küheinen Endbereich des Mantels 2 abgegeben wird; lende Medium kehrt nach dem Durchgang durch die d. h., die an Kältemittel arme Lösung strömt infolge Zentralstation durch die Leitung 35 zum Verdampder Schwerkraft vom Austreiber 8' zum Absorber 3'. 45 fer 5 zurück, um wiederum gekühlt und neu verwen-Es ist zu beachten, daß natürlich gegebenenfalls die det zu werden. Vorzugsweise wird der Temperaturan Kältemittel arme Lösung über die^ in dem Absor- fühler 28 der Steuervorrichtung 27 auf der Leitung 36 ber 3' befindlichen Rohre in diesen atigegeben werden angeordnet, um die Temperatur des den Verdampkann. fer 5 verlassenden abgekühlten Mediums, die der tat-

Die Pumpe 20 dient als Absorberpumpe und wird 50 sächlichen Belastung der Anlage entspricht, wieder-

zum Abziehen der Lösung mittlerer Konzentration zugeben.

über den Auslaß 21 und die Leitung 22 von dem Das Kältemittelkondensat (Wasser) verläßt die Absorber 3' verwendet. Die Pumpe 20 fördert die Pfanne 10 des Verflüssigers 9' durch eine Leitung 37 Lösung mittlerer Konzentration durch die Leitung 23 und wird zum Verdampfer 5 zurückgeführt und zur zur Sprühanlage 24 des Absorbers 3'. Die Sprüh- 55 Abkühlung der Rohre 6 des Verdampfers 5 benutzt, anlage 24 dient zur Verteilung der umgewälzten Selbstverständlich wird in der Lösung enthaltendes Lösung über sämtliche Rohre im Absorber 3'. Die an Kältemittel infolge des Wärmeaustausches mit dem Kältemittel reiche Lösung vermischt sich selbstver- durch die Rohre 6 hindurchströmenden abzukühlenständlich in gewissem Maß mit der im Absorber 3' den Medium vakuumgekühlt und dabei verdampft, befindlichen Lösung, und es findet durch die Förde- 60 Der durch die Vakuumkühlung entstehende Dampf rung der gemischten Lösung durch die Pumpe 20 eine strömt zum Absorber 3', um von der darin befindso vollkommene Vermischung statt, daß eine Lösung liehen Lösung absorbiert zu werden, mit einer Konzentration, deren Wert zwischen der Die Pumpe 38 dient zur Umwälzung des im VerKonzentration der an Kältemittel armen und der an dämpfer 5 gesammelten Kondensats oder Kälte-Kältemittel reichen Lösung liegt, umgewälzt wird. 65 mittels. Die Pumpe 38 ist über eine Leitung 39 mit

Im Bereich des Wärmeaustauschers 14 ist eine dem Verdampfer 5 verbunden, um das Kältemittel

Nebenleitung 25 angeordnet, die dazu dient, die Lei- von dort abzuziehen. Das Kältemittel wird von der

tung 15 mit der Leitung 17 auf der Austreiberseite Pumpe 38 durch die Leitung 40 zu der Versprühvor-

7 8

richtung 41 des Verdampfers 5 weitergeleitet. Das beträgt jedoch bei einem Betrieb der Anlage unter Kältemittel wird bei seiner Abgabe in den Verdamp- Vollast vorzugsweise 66 % und kann bei niedriger fer 5 vakuumgekühlt und verdampft teilweise. Das Teilbelastung bis auf 68 °/o ansteigen, verbleibende flüssige Kältemittel wird auf die Rohre 6 Das Ventil 26 ist mit einer pneumatischen Steue-

gesprüht, um das durch die Rohre 6 hindurchströ- 5 rung 27 verbunden, die wiederum durch den schon mende abzukühlende Medium zu kühlen. Durch den erwähnten, im Bereich der Leitung 36 angeordneten Wärmeaustausch zwischen dem durch die Rohre 6 Temperaturfühler 28 gesteuert wird, der sich in einer hindurchströmenden abzukühlenden Mediums und solchen Lage befindet, daß er die Temperatur des den dem flüssigen Kältemittel auf der Außenseite der Verdampfer 5 verlassenden abgekühlten Mediums Rohre 6 wird das flüssige Kältemittel verdampft, wo- io mißt. Es ist zu beachten, daß der Temperaturfühler bei der Dampf, wie bereits beschrieben, zum Absor- 28 je nach Bedarf entweder in Berührung mit der ber 3' strömt. Leitung 36 oder innerhalb der Leitung 36 angeordnet

Ein flüssiges Heizmedium, wie beispielsweise hei- werden kann.

ßes Wasser, wird durch eine mit einem Kessel (nicht Bei Vollast strömt die gesamte, an Kältemittel

gezeigt) verbundene Leitung 55 in die Austreiber 8' 15 reiche Lösung durch die Leitung 15 in den Austreigeschickt. Vorzugsweise hat das in die Rohre 8 ge- ber 8'. Wenn sich jedoch die Belastung der Anlage schickte heiße Wasser eine Temperatur in dem Be- vermindert, was durch Sinken der Temperatur des reich von 10.0 bis 200° C, obwohl es bei der vorlie- den Verdampfer 5 verlassenden abgekühlten Wassers genden Erfindung nicht erforderlich ist, die Tempera- angezeigt wird, wird das Ventil 26 geöffnet, um einen tür des Heizwassers im wesentlichen konstant zu hai- 20 Teil des Durchflusses der an Kältemittel reichen ten. Das heiße Wasser verläßt die Austreiberrohre 8 Lösung durch die Leitung 15 durch die Nebenleitung durch die Leitung 60 und wird zum Kessel zurück- 25 zu der Leitung 17 für die an Kältemittel arme geführt. Lösung abzuzweigen. Ein derartiges Abzweigen der

In die Leitung 55 ist ein Dreiwegeregelventil 61 an Kältemittel reichen Lösung verändert die Konzeneingebaut, um sowohl die durch die Austreiberrohre 8 25 tration der in den Verdampfer 5 gemäß den Bedarf strömende als auch die die Austreiberrohre 8 um- an gekühltem Medium geführten Lösung. Im allgegehende Heißwassermenge regulieren zu können. Das meinen wird in den Austreiber 8' nur so viel Lösung Ventil 61 ist nämlich durch eine Leitung 62 mit der herangeführt, um die Erneuerung der Konzentration Leitung 60 verbunden, um dem heißen Wasser ein durchzuführen und damit die Absorptionslösung ge-Umgehen der Austreiberrohre 8 zu ermöglichen. Das 30 maß den durch die Belastung gegebenen Anforderun-Ventil 61 wird, wie nachfolgend beschrieben ist, auto- gen auf der gewünschten Konzentration zu halten, matisch gesteuert. Obwohl der Austreiber 8' bei Teillast an Kältemittel

Selbstverständlich können, falls erwünscht, auch äußerst arme Lösung erzeugen kann, die bisher inandere flüssige Heizmittel als Wasser verwendet wer- folge von Kristallisationsproblemen in dem Wärmeden, um den Austreiber mit Wärme zu versorgen. 35 austauscher 14 als betriebsunsicher betrachtet wurde,

Wenn das System stillgelegt ist, verschließt das schließt die Tatsache, daß die an Kältemittel äußerst Ventil 61 den Wasserdurchfluß durch die Leitung 55 arme Salzlösung, die den Austreiber 8' verläßt, sofort zu den Austreiberrohren 8 und erlaubt dem gesam- mit an Kältemittel äußerst reicher Lösung verdünnt ten heißen Wasser, durch die Nebenleitung 62 zu flie- wird, alle Verfestigungsprobleme in dem Wärmeausßen, ohne daß es durch die Austreiberrohre 8 fließt. 40 tauscher 14 aus.

Das Ventil 61 wird durch eine Kontrollvorrichtung 63 Zu beachten ist, daß, wenn heißes Wasser als Heizreguliert, die pneumatisch betrieben werden kann und mittel im Austreiber 8' verwandt wird, es erforderlich die durch einen Temperaturfühler 64 betätigt wird. ist, bei Vollast die Lösungskonzentration zu kontrol-Der Temperaturfühler 64 ist vorzugsweise in der lieren, um Verfestigungspropleme in dem Wärmeaus-Überströmvorrichtung 16 an einem Platz angebracht, 45 tauscher 14 zu vermeiden. Um eine zu hohe Tempean dem er von der den Austreiber verlassenden, an ratur der den Austreiber 8' verlassenden, an Kälte-Kältemittel armen Lösung überspült wird; falls er- mittel armen Lösung und eine dementsprechend wünscht, kann der Temperaturfühler selbstverständ- große Verminderung an Kältemittel (Wasser) in dielich auch in oder an der Leitung 17 angeordnet ser Lösung bei Vollast zu vermeiden, wird der Fluß werden. 50 des heißen Wassers durch die Austreiberrohre 8 ent-

Der Temperaturfühler 64 nimmt die Temperatur sprechend der Temperatur der den Austreiber 8' verder den Austreiber verlassenden, an Kältemittel armen lassenden, an Kältemittel armen Lösung verändert. Da Lösung wahr, so daß die Kontrollvorrichtung 63 in die Menge des heißen Wassers, die in den Austrei-Übereinstimmung mit dieser Temperatur das Ventil ber 8' geschickt wird, entsprechend der Temperatur 61 zum Regulieren der Heißwassermenge, die in die 55 der den Austreiber 8' verlassenden, an Kältemittel Austreiberrohre 8 eintritt, und der Heißwassermenge, armen Lösung verändert wird, ist zu beachten, daß die die Rohre 8 umgeht, betätigt und dadurch eine im eine gewünschte Lösungstemperatur in dem Austreiwesentlichen konstante vorherbestimmte Temperatur ber 8' aufrechterhalten wird, wodurch jeder wesentder den Austreiber 8' verlassenden, an Kältemittel liehe Anstieg der Temperatur und der Konzentration armen Lösung aufrechterhält, was tatsächlich die 60 der den Austreiber 8' verlassenden Lösung verhindert Konzentration der den Austreiber 8' verlassenden, an und so eine mit den Lastbeanspruchungen überein-Kältemittel armen Lösung kontrolliert oder, mit ande- stimmende Konzentration der in den Absorber 3' geren Worten, die Konzentration der den Austreiber 8' schickten Lösung ermöglicht wird, verlassenden, an Kältemittel armen Lösung daran hin- Bei der Absorptionskühlanlage ist zu beachten,

dert, bei Vollast unter einen vorherbestimmten Punkt 65 daß der Austreiber 8' beim Anlassen eine große abzusinken. Menge niedergeschlagenen Lithiumbromidsalzes ent-

Die Konzentration der an Kältemittel armen hält. Wenn die Maschine angelassen wird, wird das Lösung, die den Austreiber verläßt, kann schwanken, abzukühlende Medium durch die Leitung 35 zu den

Rohren 6 des Verdampfers 5 geführt und verläßt die Rohre 6 des Verdampfers 5 durch die Leitung 36. Beim Anlassen werden ferner die Pumpen betätigt, wobei die Pumpe 11 die an Kältemittel reiche Lösung von dem Absorber 3' durch die Leitung 12 abzieht und diese Lösung durch die Leitung 13, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 15 zum Austreiber 8' weiterleitet. Zu beachten ist, daß sich das Ventil 26 allmählich öffnet, um einen vollkommenen Fluß der Lösung zum Austreiber 8' zu gestatten. Gleichzeitig wird das normalerweise geschlossene Ventil 61 geöffnet, um das Beliefern der Rohre 8 des Austreibers 8' mit heißem Wasser zu ermöglichen. In dem Austreiber 8' fließt die an Kältemittel reiche Lösung oben über den Salzhaufen hinweg und löst das feste Salz allmählich auf, Kältemittel verdampft, und die an Kältemittel arme Lösung wird zum Absorber 3' zurückgeführt, wo sie sofort zur Erzeugung einer brauchbaren Kühlung wirksam werden kann.

Der Kältemitteldampf wird durch Kochen der in dem Austreiber 8' befindlichen Lösung gewonnen, wobei der Kältemitteldampf zum Verflüssiger 9' strömt und darin kondensiert wird und wobei das Kältemittelkondensat durch die Leitung 37 zum Verdampfer 5 zurückkehrt.

Die an Kältemittel arme Lösung verläßt den Austreiber 8' durch die schon mehrfach erwähnte Überlaufvorrichtung 16, die Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14, die Leitung 18 und wird vorzugsweise über ein Ende des Rohrbündels des Absorbers 3' entlassen. Die an Kältemittel arme Lösung wird in schwachem Maße vakuumgekühlt und in den Absorber 3' abgegeben. Die entlassene, an Kältemittel arme Lösung vermischt sich mit der in dem Absorber 3' befindlichen Lösung und wird durch den Auslaß 21 und die Leitung 22 von der Pumpe 20 aus dem Absorber abgezogen, wobei die so gebildete Lösung mittlerer Konzentration durch die Leitung 23 zum Absorber 3' zurückgeführt und durch eine Sprühvorrichtung 24 über das Rohrbündel 3 versprüht wird. Zu beachten ist, daß die die Lösung mittlerer Konzentration bildende Mischung aus an Kältemittel armer Lösung und in dem Absorber vorhandener Lösung während des Umwälzens weitervermischt und gekühlt wird.

Beim Betrieb der Anlage bei Vollast kühlt sich das abzukühlende Medium schnell auf die Bedingungen der Anlage ab. Das Ventil 26 bleibt offen, um zu ermöglichen, daß das volle Volumen der an Kältemittel reichen Lösung in den Austreiber 8' geführt wird, um das feste Salz aufzulösen. Das Ventil 61 ist auch offen und erlaubt das Beschicken der Rohre 8 des Austreibers 8' mit heißem Wasser, wobei das heiße Wasser in Wärmeaustausch mit der im Austreiber 8' befindlichen Lösung gebracht wird.

Bei äußerst niedriger Teillast fließt bei Umleitung der gesamten an Kältemittel reichen Lösung über die Leitung 26 aus dem Austreiber 8' keine an Kältemittel arme Lösung mehr heraus, so daß der Temperaturfühler 64 keine Temperatur von aus dem Austreiber 8' kommenden, an Kältemittel armen Lösung messen kann; dadurch würde die vom Temperaturfühler 34 widergespiegelte Temperatur zu einer Fehlregelung führen, so daß eine falsche Menge heißen Wassers, das zur Aufrechterhaltung eines erwünschten mittleren wirksamen Temperaturunterschiedes in die Austreiberrohre 8' geschickt werden muß, zustande kommen würde.

In der Fig. 2 ist eine abgewandelte Kontrollvorrichtung für den Betrieb der Anlage gezeigt, wenn keine an Kältemittel arme Lösung aus dem Austreiber 8' strömt oder nicht über eine Stelle fließt, an der der Temperaturfühler 64 die Temperatur der Lösung wahrnehmen kann. Es ist nämlich eine Kontrollvorrichtung 80 vorhanden, die von einem Temperaturfühler 81 betätigt wird, der die Temperatur des heißen Wassers, das den Austreiber 8' verläßt, mißt. Der ίο Temperaturfühler 81 ist auch mit dem Ventil 61 verbunden; so dient die Kontrollvorrichtung 80, wenn die Temperatur am Temperaturfühler 64 bei Teillastbedingungen unter einen vorherbestimmten Punkt absinkt und dadurch anzeigt, daß sie keine Temperatur von aus dem Austreiber 8' kommender, an Kältemittel armer Lösung wahrnimmt, dazu, die Kontrollvorrichtung 63 zu übersteuern und das Ventil 61 entsprechend der Temperatur des heißen Wassers, das aus dem Austreiber 8' kommt, zu betätigen.
Während die verschiedenen Steueranordnungen der Erfindung als pneumatische Steueranlagen beschrieben worden sind, ist doch zu beachten, daß jegliche elektrische oder elektronisch betätigte Steuerung vorgesehen werden kann.

In der Fig. 3 ist schematisch eine Absorptionskühlanlage ähnlich der in der Fig. 1 gezeigten Anlage gezeigt, nur daß die Kontrollanlage abgewandelt ist. Gleiche Ziffern beziehen sich auf gleiche Elemente der beiden Figuren.

In der Fig. 3 ist ein Heizkessel 56 gezeigt, der durch eine Leitung 55 heißes Wasser in die Austreiberrohre 8 liefert. Jeder geeignete Brenner kann zum Heizen des Wassers im Heizkessel 56 verwendet werden. In der Fig. 3 wird ein Gasbrenner 57 verwendet, und in die Gasleitung 58' ist ein Ventil 58 eingebaut, wobei dieses Ventil 58 durch einen auf der Leitung 55 angebrachten Temperaturfühler 59 entsprechend der Temperatur des heißen Wassers, das den Heizkessel 56 verläßt, gesteuert wird. Mit anderen Worten wird das Ausmaß der Erwärmung des Wassers im Heizkessel verändert, um eine im wesentlichen konstante Temperatur des austretenden Wassers aufrechtzuerhalten. Das heiße Wasser verläßt die Rohre 8 des Austreibers 8' über die Leitung 60 und wird zum Heizkessel 56 zurückgeführt.

Das Dreiwegeregelventil 61 ist beim Stillstand der Anlage gegen Wasserdurchfluß durch die Leitung 55 zu dem Austreiber 8' geschlossen, wobei aber Wasserdurchfluß durch die Umgehungsleitung 62 möglich ist, also ohne daß die Austreiberrohre 8 passiert werden. Das Ventil 61 wird durch eine Steuervorrichtung 63 betätigt, die pneumatisch betrieben werden und durch einen an der Austrittsleitung 60 für das heiße Wasser angeordnete Temperaturfühler 64' betätigt werden kann, der auf die Temperatur des den Austreiber 8' verlassenden heißen Wassers anspricht. Die Steuervorrichtung 63 regelt das Ventil 61, um die Durchflußmengen heißen Wassers durch die Rohre 8 des Austreibers 8' und durch die den Austreiber 8' umgehende Leitung 62 zu verändern.

Mit anderen Worten, das heiße Wasser wird bei einer vorbestimmten und im wesentlichen konstanten Temperatur zum Wärmeaustausch mit der in dem Austreiber 8' befindlichen Lösung in die Austreiberrohre 8 geleitet. Die Menge des in Wärmeaustausch mit der in dem Austreiber 8' befindlichen Lösung kommenden heißen Wassers wird demnach in Abhängigkeit von der Temperatur des den Austreiber 8'

309 600/54

verlassenden heißen Wassers geregelt oder verändert. Eine solche Regelung der Zufuhr des heißen Wassers zum Austreiber 8' hält die Temperatur des flüssigen Heizmediums, das den Austreiber 8' verläßt, im wesentlichen konstant und hält im wesentlichen eine konstante Durchschnittstemperatur des in dem Austreiber 8' befindlichen heißen Wassers aufrecht und steuert somit die Temperatur und die Konzentration der den Austreiber 8' verlassenden Lösung.

Die vorliegende Steueranordnung für eine Absorptionskühlanlage gestattet bei Teillastbetrieb niedrige Kondensationstemperaturen und vermindert dadurch stark die Neigung der Verflüssigerrohre 9 zu verzundern. Es wird unter allen Lastbedingungen, auch bei der Belastung Null, ein befriedigender Betrieb erreicht.

Mit der Steueranlage gemäß der Erfindung werden bei Verwendung eines flüssigen Heizmediums, wie beispielsweise heißen Wassers, dieselben Austreiberbedingungen erhalten, wie sie bei einem Austreiber mit konstantem Dampfdruck erreicht werden.

Die Steueranordnung gemäß der Erfindung hebt Verfestigungsprobleme im Wärmeaustauscher für die Lösung bei Vollast auf und verhindert eine zu schnelle Salzausfällung im Austreiber, wenn die Maschine einen Betrieb bei Teillast aufnimmt, was zu einer UnStabilität des Betriebes führen würde.

Die Erfindung verhindert ferner übermäßige Temperaturen im Austreiber bei Nullast, was bei langen Betriebszeiten Korrosionsprobleme mit sich bringen würde und zu eutektischen Mischungen führen könnte, 3<> die unlöslich sind.

Die Erfindung gestattet eine wirkungsvolle Anwendung eines flüssigen Wärmemediums, wie beispielsweise heißes Wasser, im Austreiber, um die Lösung zu erwärmen, und ist so ausgelegt, daß eine erwünschte durchschnittliche wirksame Temperaturdifferenz im Austreiber aufrechterhalten wird, ungeachtet der auf die Maschine ausgeübten Belastung. Die Steueranordnung dient zur Steuerung des in der Lösung bei Vollast enthaltenen Kältemittels und verhindert, daß die Lösung bei Vollast zu arm an Kältemittel für die in der Anlage vorgesehene Bedingungen wird.

Bei Teillastbetrieb steuert die Steuervorrichtung die Temperatur und die Konzentration der den Austreiber verlassenden Lösung bei äußerst geringer Belastung unmittelbar, beispielsweise wenn von dem Austreiber keine an Kältemittel arme Lösung fortströmt, weil die Steueranordnung dann eine Regelung der Anlage in Abhängigkeit von der Temperatur des den Austreiber verlassenden heißen Wassers gestattet.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE: 55

1. Verfahren zur Regelung des Betriebes einer Absorptionskühlanlage unter Verwendung einer Salzlösung als Absorptionsflüssigkeit und eines damit mischbaren Stoffes als Kältemittel, bei dem zur Verminderung der Kapazität der Anlage Salz aus der im Austreiber befindlichen Lösung ausgefällt wird, indem mittels einer von der Temperatur des den Verdampfer verlassenden abgekühlten Mediums gesteuerten Regulierungseinrichtung wenigstens ein Teil der an Kältemittel reichen Lösung direkt zur Auslaßleitung des Austreibers abgezweigt wird, ohne vom Heizmedium im Austreiber erhitzt zu werden, während bei Vollast die gesamte an Kältemittel reiche Lösung zum Erhitzen durch das Heizmedium in den Austreiber hinein abgegeben wird, nach Patent 1139 517, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizmedium eine Flüssigkeit verwendet wird, deren dem Austreiber (8') zugeführte Menge in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Belastung der Anlage geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der dem Austreiber (8') zugeführten Heizflüssigkeit in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Temperatur der den Austreiber (8') verlassenden, an Kältemittel armen Lösung geregelt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn keine an Kältemittel arme Lösung aus dem Austreiber (8') ausströmt, die Menge der dem Austreiber (8') zugeführten Heizflüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur der den Austreiber (8') verlassenden Heizflüssigkeit geregelt wird, um die Temperatur der den Austreiber (8') verlassenden Heizflüssigkeit konstant zu halten und dadurch das Ärmerwerden der den Austreiber (8') verlassenden Lösung an Kältemittel über einen vorbestimmten Punkt hinaus indirekt zu verhindern.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Austreiber (8') zugeführte Heizflüssigkeit auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.

5. Absorptionskühlanlage, deren Betrieb gemäß dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 4 regelbar ist, mit einem Absorber, einem Verdampfer, einem Austreiber, einem Verflüssiger, mit Mitteln zur Förderung von an Kältemittel reicher Lösung von dem Absorber zu dem Austreiber, mit Mitteln zum Heranführen eines Heizmediums zum Austreiber, ferner mit einem Wärmetauscher für die an Kältemittel arme und für die an Kältemittel reiche Lösung, mit Mitteln zum Heranführen eines Kühlmediums zum Verdampfer und mit Mitteln, die geeignet sind, bei Teilbelastung der Anlage Salz aus der im Austreiber befindlichen Lösung niederzuschlagen, um die Kapazität der Anlage zu vermindern, und ferner geeignet sind, bei einem Anstieg der auf die Anlage ausgeübten Belastung der in dem Austreiber befindlichen Lösung ein Auflösen des niedergeschlagenen Salzes zu ermöglichen, um die Kapazität der Anlage wieder zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß Regulierungsmittel (61, 63, 64; 80, 81; 58, 59) vorhanden sind, um in an sich bekannter Weise die Menge des den Austreiber (8') durchströmenden flüssigen Heizmediums zu regeln und die Austrittstemperatur der Heizflüssigkeit aus dem Austreiber (8') konstant zu halten.

6. Absorptionskühlanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Regulierungsmittel (61, 63, 64), die in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Temperatur der den Austreiber (8') verlassenden, an Kältemittel armen Lösung arbeiten.

7. Absorptionskühlanlage nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch zusätzliche zweite Regulierungsmittel (80, 81), die in Abhängigkeit von der Temperatur der den Austreiber (80 verlassenden Heizflüssigkeit arbeiten

und dann wirksam werden, wenn die ersten, in Abhängigkeit von der Temperatur der den Austreiber (8') verlassenden, an Kältemittel armen Lösung arbeitenden Regulierungsmittel (61, 63, 64) bei Aussetzen der Strömung von an Kältemittel armen Lösung aus dem Austreiber (8') ausfallen.

8. Absorptionskühlanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu-

sätzliche dritte Regulierungsmittel (58, 59) vorhanden sind, um die dem Austreiber (8') zugeführte Heizflüssigkeit auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Handbuch der Kältetechnik, herausgegeben von Rudolf Plank, Springer Verlag Berlin, 1959, VII. Band, S. 454, 455, 516 und 522 bis 526.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen