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Äbeorpiionakühlanlage. Die Erfindung betrifft eine Absorptionskühlanlage
mit einer Einrichtung zur Beseitigung'von Kristallen.
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In der am-2. August 1963 eingereichten U.S.A.-Patentanmeldung
mit der Serial No. 299 547 ist eine doppelt wirkende Kühlanlage mit zwei
in Reihe angeordneten Kühlmittelgeneratoren beschrieben. Der erste Generator wird
bei einem verhältnismäßig hohen Druck betrieben und erzeugt Kühlmitteldampf mit
verhältnismäßig hoher Temperatur beispielsweise 160 0 C. Vom
ersten Generator
wird auf mittlerem Druck befindliche Lösung den Außenflächen der Märmeaus.tauschrohre
des zweiten Generators zugeführt, während der auf hoher Temperatur befindliche Kühlmitteldampf
vom
ersten Generator durch die Wärmeaustauschrohre hindurchgeleitet wird, damit zusätzlich
Kühlmittel von den Rohroberflächen verdampft wird.
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Das verdampfte Kühlmittel wird einem wassergekühlten Kondensator zugeführt,
von dem aus es in flüssiger Phase mit niedrigerem Druck einem Rohrschalenverdampfer
zugeführt wird. Das verdampfte Kühlmittel wird dann über einen wassergefühlten
Ab-
sorber geleitet und schließlich zur,Beendigung des Kreislaufes zum ersten
Generator zurückgeführt.
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Eine Verbesserung des Wirkuhgsgrades der Kühlanlage wird dadurch erzielt,
daß die verhältnismäßig heiße Lösung vom zweiten Generator in Wärmeaustauschbeziehung
mit der verhältnismäßig kalten Lösung vom Absorber gebracht wird. Dadurch befindet
sich die dem ersten Generator zugeführte Lösung auf verhältnismäßig -hoher Temperatur,
wodurch der Wärmeverbrauch des ersten Generators niedriger wird, während sich die
dem Absorber zugeführte Lösung auf verhältnismäßig niedriger Temperatur befindet
und dadurch der Wirkungsgrad des Absorbers verbessert wird.
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Beim Betrieb der Anlage besteht die Möglichkeit, daß sich im Wärmeaustauscher
bei ungeeigneten Lösungstemperaturen und/ oder Lösungskonzentrationen Absorptionsmittelkristalle
bilden. Der Erfindung-liegt nun-die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen-,
durch welche ein nachteiliger Einfluß derartiger Kristalle auf die Arbeitsweise
der Anlage verhindert wird.
Die Einrichtung soll Fühler enthalten,
mit deren Hilfe eine Blockierung der Anlage durch Kristallbildung abgetastet werden
kann und die ohne menschliches-Zutun automatisch eine Vorrichtung zum Entfernen
der Kristalle betätigen. Die Einrichtung zur Beseitigung der Kristalle soll dabei
unter Aufwendung mögliehet geringer Kosten in die Kühlanlage eingebaut werden können.
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In der Zeichnung ist schematisch eine Ausführungsform einer Absorptionskühlanlage
nach der"Erfindung dargestellt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Absorptionskühlanlagehandelt
es sich Lim eine Ausführung, die in der am 2. August 1963 eingereichten U.S.A.-Anmeldung
mit'der Serial No. 299 547'rläher erläutert ist. Die Anlage enthält einen
oberen Zylinder' 10 mit einem ersten Generator, einen mittleren Zylinder
12 mit einem zweiten Generator 14 und, einem Kondensator 16,
einen unteren
Zylinder 18 mit einem Verdampfer 20 und einem Abeorbe#r# 22 und darüberhinaus
unterhalb des Zylinders 18 angeordnete Wärmetauscher 24- und 26. In
der Anlage können verschiedene Absorptionsmittel und Kühlmittel verwendet werden.
Zur Erläuterung der Anlage wird angenommen, daß das Absorptionsmittel Lithlumbromid
und das Xühlmittel Wasser ist. In der Zeichnung sind an verschiedenen Stellen der
Durchsatz in Kilogramm pro Minute, die Temperatur in Grad Celsius und der Absorptionsmittelgehalt
der Lösung in Prozent angegeben.
Der Zylinder 10 enthält
eine rohrförmige Brennkammer 28
für die Flamme eines Öl- oder Gasbrenners
30. Im Zylinder 10
befindet sich eine die Brennkammer 28-umgebende
Abeorptionsmitte.1-Kühlmittel-Lösung, deren Spiege-1 bei-32 angedeutet ist. Die
Lösung wird im Zylinder 10 erwärmt, so daß reiner Wasserdampf durch den Abscheider
34 in die Dampfleitung 36 geführt wird.
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Die Dampfleitung 36 führt zu den Rohren 38 des Generators
14. Der Außenfläche der Röhre 38 wird über einen'Verteiler 40 der in der
am 1. August 1963 eingereichten U.S.A.-Patentanmeldung mit der Serial
No. 299 274 beschriebenen Art Lösung zugeführt. Die Lösung wird von der im
Zylinder 10 angeordneten Überlaufeinrichtung 42 über die nach unten fü]#rende
Leitung 44 durch die Zylinderseite des Wärmetauschers 24 und dann durch die nach
oben führende Leitung 46 über das Drosselorgan 48 zum Verteiler 40 geführt, mit
dessen.Hilfe die Lösung tropfenförmig der Außenfläche der Röhre 38 zugeführt
wird. Beim Hindurchführen der Lösung durch den Wärmetauscher'24 wird die Temperatur
der Lösung verringert, beispielsweise von 160 0 0 auf ungefähr
90 0 C.
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Der Druck im Zylinder l# wird auf einem Wert gehalten, der geringer
ist als der Druck im Zy linder 10, so daß auf hoher Temperatur befindlicher
Dampf durch die Rohre 38 strömt, so daß von der mit Lösungsmittel benetzten
Außenfläche der Rohre zusätzlicher
Kühlmitteldampf abdampft. Die
von der Oberfläche der Röhre 38 abtropfende absorptionsmittelreiche Lösung
wird im unteren Teil des Zylinders 12 gesammelt, wo sie normalerweise bis zu der
mit der Bezugszahl 49 bezeichneten Höhe steht.
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Die Generatorrohre 38 stehen mit einem Sammelraum in Verbindung,
von welchem durch eine Auslaßöffnung 50 ein aus flüssigem und dampfförmigen
Kühlmittel-bestehendes Gemisch in eine Kammer 52 ausströmen kann, die mit
dem Innenraum des Zylinders 12 über eine Öffnung 56 frei in Verbindung steht.
Das in der Kammer 52 befindliche flüssige Kühlmittel strömt in eine leitung
54, während das dampfförmige Kühlmittel über die Öffnung 56 in das Innere
des Zylinders 12 austritt. Das dampfförmige Kühlmittel wird dann im Zylinder 12
auf der Außenfläche der Kondensatorrohre 58 kondensiert. Das kondensierte
Kühlmittel wird in einem Trog 59 aufgefangen unddurch eine Leitung
60
abgeführt. Der von den Leitungen 54 -und 60 stammende Kühlmittelstrom
wird zusammengefaßt und über eine Drosselstelle 62 einem zweiten Tropfverteiler
40 zugeführtg der oberhalb der Rohre 64 des Verdampfers 20 angeordnet ist. Die Verdampferrohre
64 werden über eine Leitung 66 mit Wasser versörgt, das sich auf erhöhter
Temperatur befindet, beispielsweise eine Temperatur von 13 0 C hat. Bei der
Verdampfung wird das Wasser gekühlt und tritt dann,durch die Leitung 68 mit
verhältnis-0 mäßig niedriger Temperatur aus, beispielsweise mit 7 C. Nachdem
das gekühlte Wasser durch einen Verbraucher hindurchgeführt
worden
ist, beispielsweisq durch eine Reihe von Raumkühlaggregaten, wird es über die Leitung
66 in die Verdampferrohre 58
zurückgeführt.
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Das verdampfte Kühlmittel wird automatisch zu den Außenflächen der
Absorberrohre 70 gezogen, die über eine Pumpe 72
mit kaltem Wasser
versorgt werden. Das Wasser wird im Absorber erwarmt und über eine Leitung 74 den
Rohren 58 des Kondensators 16 zugeführt, von denen aus es dann zu
einem üblichen Kühlturm 76 gelangt. Das abgekühlte Wasser wird dann über
eine Leitung 78 wieder der Pumpe 72 zugeführt.
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Bei der beschriebenen Anlage wird der Absorber mit einer absorbtionsmittelreichen
Lösung beschickt, die im Zylinder 12 entsteht. Die im unteren Teil des Zylinders
12 sich bei 49 sammelnde Lösung wird über eine Leitung 80, die Zylinderseite
des Wärmetauschers 26, eine Leitung 82 und einem dritten Tropfverteiler
40 dem Absorber zugeführt. Das verdampfte Kühlmittel löst sich in der vom Verteiler
40 zugeführten Flüssigkeit, während die Wärme von dem durch die Rohre
70 strömenden Wasser aufgenommen wird. Die kühlmittelreiche Lösung tropft
auf Grund der Schwerkraft von den untersten Rohren 70 und sammelt sich im
unteren Teil des Zylinders 18. Der normale Flüssigkeitsspiege-1 ist bei 84
eingezeichnet. Die kühlmittelreiche Lösung wird über eine Leitung 86, eine
Pumpe 889 die Röhre des Wärmetauschers 26,
eine Leitung 90,
die Röhre des 'vVärmeta uschers 24 und ein6 Leitung 92 zum Generator 10 zurückgeführt.
Die
bisher beschriebenen Teile der Anlage sind bereits in der bereits genannten U.S.A.-Patentanmeldung
299 547 beschrieben. Die vorliegende Erfindung befaßt sich besonders mit
einer Vorrich:tung zur Beseitigung-von Absorptionsmittelkristalleng die sich versehentlich
im Zylinder des Wärmetauschere 26 bilden können. Kristalle bilden sich beispielsweise,
wenn die Lösung im Wärmetauscher eine Lithiumbromidkonzentration von über
66% und*eine Temperatur von unter ungefähr 50 oc aufweist. Die Kristalle
haben zur Folge, daß der Lösungsstrom durch die Leitungen 80 und
82 abgebremet wird, wodurch die Arbeitsweise der Anlage beeinträchtigt wird.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zur Beseitigung der
Kristalle besteht aus zwei elektrischen Fühlern 94 und 96, die in einer Kammer
98 angeordnet sind,-die in der Anlage derart angeordnet.ist, daß in ihr die
Flüssigkeit auf der gleichen Höhe steht wie der Flüssigkeitsspiegel 49 im Zylinder
12. Gegebenenfalls können die Fühler 94 und 96 unmittelbar am Zylinder 12
angeordnet werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, stehen die Fühler 94 und
96 über Leitungen 97 und 99 mit einer Relaisspule
100 in Verbindung. Steigt nun die Flüssigkeit in der Kammer 98 aufgrund
von Kristallbildung auf der Zylinderseite des Wärmetauschers 26 an, dann
berührt die Flüssigkeit schließlich den oberen Fühler 96, wodurch der Erregerstromkrei.s
der Relaisepule 100 geschlossen wird. Das Schaltelement 102 des Relais wird
dadurch von seiner Normallage nach unten bewegt und schließt einen Stromkreis, der
von einer Leitung 104, der
Erregerspule eines normalerweise geschlossenen
Magnetventil s
106, einer Leitung 108 und der Leitung
99 gebildet wird.
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Bei normalem Betrieb (ohne Kristallbildung)-ist das Ventil
106 geschlossen, so daß leine Flüssigkeit durch die Leitung 110 fließen
kann. Falls jedoc h der£-Fühler 96 anzeigt, daß im Wärmetauscher
26 Kristalle vorhanden sind, wird das Ventil 106
geöffnet, do daß warme
Lösung vom Generator 10 durch die Leitung 110 in den Zylinder
18 strömen kann. Die Pumpe 88 läuft weiter und fördert daher heiße
Lösung durch die-Röhre des Wärmetauschers 26, wodurch die auf der Zylinderseite
gebildeten Kristalle zum Schmelzen gebracht werden. Die Drosselöffnung 4ö bewirkt
zusammen mit der erhöhten Anordnung des Zylinders 12, daß keine Lösung durch die
Leitung 46 strömen kann. Der Generator 14 wird also dadurch von der Anlage abgeschaltet.
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Das Schmelzen der Kristalle wird dadurch erleichtert, daß beim Schmelzvorgang
das Schaltelement 102 nicht nur das Ventil 106 öffnet, sondern auch den Motor
112 für die#Pumpe 72 abschaltet. Durch Abschalten der Pumpe wird erreicht,
daß kein Kühlwasser mehr durch die Absorberrohre 70 und die Kondensatorrohre
58 strömen kann. Der Leitung 60 wird daher vom Kondensator kein kondensiertes
Kühlmittel mehr zugeführt, während im Absorber kein verdampftes Kühlmittel mehr
auf der Außenseite der Rohre 70 kondensiert. Der Kondensator und der Absorber
werden also dadurch von der Anlage abgetrennt, so daß die Temperatur der in der
Leitung 86 befindlichen Flüssigkeit sehr
schnell auf einen
die Temperatur im Generator 10 übersteigenden Wert ansteigt. Die Beseitigung
der Kristalle wird also durch Ab-#schaltung der Pumpe 72 beschleunigt.
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V Sobald die Kristalle geschmolzen sind, sinkt der Flüssigkeitsspiegel
in der Kammer 98, so daß.der Fühler 96 nicht mehr von Flüssigkeit
umspült wird und daher die Relaisspule 100 stromlos wird. Das Schaltelement
102 wird also in die in der Zeichnung dargestellten Lage gebracht, in welcher das
Ventil 106 geschlossen und der Motor 112 der Pumpe 72 angeschaltet
ist.
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Die Beseitigung der Kristalle erfolgt also automatisch ohne menschlich6s
Zutun. Die dazu erforderliche Vorrichtung ist einfach und verteuert die Anlage nicht
merklich.
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In der Zeichnung sind zwar für das Ventil 106 und den Motor
112 elektrische Abtast- und Steuereinrichtungen dargestellt, jedoch kann gegebenenfalls
wenigstens ein Teil der elektrischen Einrichtungen durch pneumatische Einrichtungen
ersetzt werden. Die Leitung 110 mündet bei der in der Zeichnung dargestellten
Anlage in den Zylinder 18, jedoch kann gegebenenfalls die Leitung
110 unmittelbar in die Leitung 86
eingeführt werden. Falls die Pumpe
88 auf der Abstromseite des Wärmetauschers 26 angeordnet wird, kann
die Leitung 110
unmittelbar mit den Rohren des Wärmetauschers verbunden werden.