DE1935601C - Absorptionskältemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absorptionskältemaschine mit einem Austreiber, einem Kondensator, einem Verdampfer für hohe Temperatur, einem damit verbundenen Hochdruckabsorber, einem Verdampfer für niedrige Temperatur, einem damit verbundenen Niederdruckabsorber, einer Rohrleitung, durch die starke Absorptionsmittellösung vom Austreiber dem Niederdruckabsorber zugeführt wird, einem Durchlaß für Lösung mittlerer Stärke vom Niederdruckabsorber zum Hochdruckabsorber, einer Rohrleitung vom Hochdruckabsorber zum Austreiber für die Zufuhr schwacher Absorptionsmittellösung zum Austreiber, einer Rohrleitung, durch die im Verdampfer für hohe Temperatur abgekühlte Kältemittelflüssigkeit dem ''erdampfer für niedrige Temperatur zugeführt wird, einer Rohrleitung, durch die Kältemittelflüssigkeit vom Kondensator dem Verdampfer für hohe Temperatur zugeführt wird, Wärmeaustauschvorrichtungen zur Kühlung des Kondensators und der Absorber und einem den Verdampfern zugeordneten Wärmetauscher zwecks Abkühlung des zu kühlenden Gutes.

Bei der bekannten Absorptionskältemaschine, von der die Erfindung ausgeht, sind der Nieder- und der Hochdruckabsorber sowie der Kondensator flüssigkeitsgekühlt. Als Absorptionsmittel wird Lithiumbromid und als Kältemittel Wasser verwendet, was sich sehr gut bewährt hat. Lithiumbromid ist ein preiswertes nichttoxisches Salz, Wasser ist ein preiswertes Kältemittel mit einer im Vergleich zu seinem Gewicht hohen latenten Verdampfungswärme, und infolge ihrer unterschiedlichen Dampfdrücke lassen sich das Kältemittel und das Absorptionsmittel leicht in einem Austreiber trennen, der im Vergleich zu Absorber und Verdampfer bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur und einem niedrigen Druckunterschied arbeitet. Bei dieser bekannten Maschine arbeiten die Verdampferslufen für hohe und niedrige Temperatur nicht adiabatisch. Die Kältemittelflüssigkeit aus beiden Verdampferstufen wird in einer Senke gesammelt, die mit einer Pumpe verbunden ist, durch die die Kältemittelflüssigkeit über Düsen in beide Verdampferstufen zurückgeführt wird.

Allgemein herrscht die Auffassung, daß die vielen Vorteile einer mit Lithiumbromid und Wasser betriebenen Anlage auf wassergekühlte Absorptionsma-

schinen beschränkt bleiben müssen, da sich bei luft gekühlten Anlagen schwerwiegende Probleme ergeben.

Eines der Hauptprobleme, die sich beim Bau einer wirtschaftlichen luftgekühlten Absorptionskailemaschine ergeben, besteht darin, daß die erreichbare Absorberlemperaiur etwa in der Größenordnung von : 52 ' C wesentlich höher als die Absorbertemperatur liegt, die bei einer wassergekühlten Maschine verwendet wird. Da der Dampfdruck der Lithiumbromidlösung für eine bestimmte Konzentration eine direkte Funktion der Temperatur ist, muß in einem luftgekühlten Absorber für hohe Temperatur zur Erzielung der gewünschten niedrigen Verdampfertemperatur eine konzentriertere Absorptionsmittellösung verwendet werden als bei einer wassergekühlten Maschine. Unglücklicherweise befindet sich jedoch die für einen luftgekühlten Absorber benötigte hochkonzentrierte Lithiumbromidlösung bei hoher Außentemperatur in gefährlicher Nähe ihres Kristallisationspunktes. Ein Abfall der Außentemperatur oder auch nur ei.. Betneb der Kältemaschine mit Unterbrechungen kann eine Erstarrung der hochkonzentrierten Absorptionsm'ttellosung herbeiführen, was komplizierte Verfahrens- ar schritte zur Beseitigung der Erstarrung der Absorplionsmittellösung notwendig macht, bevor die Maschine wieder in Betrieb genommen werden kann.

Die zum Konzentrieren des Absorptionsmiltels in dem Austreiber benötigten hohen Temperaluren bedingen zusätzlich ein Korrosionsproblem. Wenn eine Absorptionsmittellösung geringerer Konzentration verwendet wird, die bei normalen Betriebsbedingungen nicht erstarrt, reicht der dabei entstehende höhere Dampfdruck des Absorptionsmittels nicht dazu aus, eine ausreichend niedrige Verdampfertemperatur für die für Klimatisierungszwecke erforderliche Luftentfeuchtung und Kühlung ..u ergeben.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Schwierigkeiten teilweise durch Verwendung von Verdamp- fern mit unmittelbarer Expansion zur unmittelbaren Kühlung der zu klimatisierenden Luft zu beseitigen und dadurch die Wärmeaustauschverluste herabzusetzen. Maschinen dieser Art erfordern, daß der Verdampfer auf einer höheren als der für eine einwand- freie Entfeuchtung gewünschten Temperatur betrieben oder eine übermäßig stark konzentrierte Absorplionsmittellösuni? verwendet wird, um einen annehmbaren Wirkungsgrad zu erhalten. Absorptionskältemaschinen mit Verdampfern mit unmittelbarer Ex- pansion, die zur Kühlung von Luft verwendet werden, haben außerdem zahlreiche andere Nachteile. Der Verdampfer muß so angeordnet sein, daß er einen integralen Bestandteil der Kälteanlage bildet, weil längere Dampfleitungen zwischen Verdampfer und Absorber nicht zugelassen werden können. Außerdem sind die von einem Verdampfer mit unmittelbarer Expansion ausgehenden Kältemitteldampfleitungen komplex und aufwendig infolge des großen Volumens des erzeugten Kältemitteldampfes, weil viele Dampfauslässe aus dem Verdampferinncren erforderlich sind. Der Verdampfer muß weiterhin eine sehr große Wärmeaustauschflächc aufweisen, damit gewährleistet ist, daß kein Anteil des Kältemittels den Verdampfer im flüssigen Zustand verläßt, da flüssiges Kältemittel das Absorptionsmittel in dem Absorber verdünnen würde. Durch eine Verdünnung der in dem Absorber befindlichen Lösung werden die Betriebskosten erheblich gesteigert, und die i\iapa/iu; und der Wirkungsgrad der Anlage werden herabgesetzt, indem der Betrag des Käitemitteldamples. der im Absorber absorbiert werden kann, begrenzt und Kältemittel ohne Erzeugung von Kälte verbraucht wird. Die erforderliche größere Wärmeaustauschflache führt außerdem zu einer unerwünschten Kostensteigerung für die Kältemaschine.

Es ist unerwünscht, die Abmessungen des Kaitemitteiverdampfcrs groß zu machen, weil dann ein Teil des Verdampfers zu warm ist. .um die durchgeführte Lull zu kühlen und eine ausreichende Luftentfeuclmmg zu bewirken.

Hs wird daher bereits seit langem angestrebt, eine andere Kombination von Absorptionsmittel und Kältemittel, wie beispielsweise Wasser und Ammoniak, in einer luftgekühlten Absorptionskältemaschine zis verwenden, auch wenn durch Verwendung dieser an deren Kombination die Komplexität des ganzen Ssstcms im allgemeinen ('-steigert wird. Verdampfer mit unmittelbarer Expansion haben zusätzliche bauartbedingte Nachteile innerhalb einer Kältemaschine, die auch eine Erwärmung bewirken muß, da die Möglichkeit besteht, daß sich das Heizmedium bei unterhalb des Gefrierpunktes liegenden Temperaturen auf den Oberflächen des Verflüssigen und des Absorbers verflüssigt und die Wärmeaustauschflächen in Mitleidenschaft zieht.

Es ist bei Absorptionskältemaschinen natürlich auch bekannt, adiabatische Verdampfer zu verwenden, in denen ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung durch Teilverdampfung eine Abkühlung der verbleibenden Kältemittelflüssigkeit bewirkt wird, die dann einem Kältemittelwärmeaustauscher zur Kühlung der Kühllast zugeführt wird. Bei diesen bekannten Anlagen ist jedoch jeweils nur ein Verdampfer vorgesehen.

Es ist ferner eine einfach aufgebaute Absorptionskältemaschine bekannt, bei der zur Kühlung Luft verwendet wird. Das verwendete Absorptionsmittel besteht aus einer wässerigen Lösung eines ersten Materials, das aus der aus Lithiumehiorat, Lithiumnitrat und Lithiumnitrit bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und eines zweiten Materials, das eine Lilhiumhalogenidverbindung aufweist, die aus der aus Lithiumbromid und Lithiumchlorid bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Dieses Absorptionsmittel ist unüblich und unzweckmäßig, hat jedoch den Vorteil, daß es bei einer luftgekühlten Maschine verwendbar ist. Lithiumbromid ist als Absorptionsmittel demgegenüber viel vorteilhafter, kann jedoch normalerweise bei luftgekühlten Maschinen aus den ojben angeführten Gründen nicht zur Anwendung kommen.

Die Aufgabe der Erfindung beiteht darin, eine Absorptionskältemaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die ohne Verwendung von Wasser als Kühlmedium für Absorber und Kondensator mit einer wässerigen Lösung eines Halogensalzes als Absorptionsmittel unabhängig von der Außentemperaturwirtschaftlich arbeitet.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden teilweise an sich bekannten Merkmale gelöst:

a) die Wärmeaustauschvorrichtungen für den Kondensator und die Absorber verwenden Luft als Kühlmittel;

b) die beiden Verdampfer sind als adiabatische

Verdampfer ausgebildet derart, daß über die und beispielsweise etwa 59,9 °/n Lithiumbromid ent-

Rohrleilung die im Verdampfer für hohe Tem- hall. Der Ausdruck »mittlere Lösung« bezeichnet

peratur abgekühlte Kältcmittclflüssigkeit aus- eine Lösung, deren Absorptionsvermögen und Kon-

schlicßlich dem Verdampfer für niedrige Tem- zcnlration mittlere Werte haben und zwischen der

peratur zugeführt wird; 5 starken und der schwachen Lösung liegen, wobei die

c) der Wärmeaustauscher zur Kühlung des zu küh- ^L™ ^un8 «^w» ⁶²'' °^/n Lithiumbromid enthält.

lendcnGu.cs ist zur Versorgung mit der im Vcr- '." ^dcf Rechnung ,st c.ne Absorpt.onskältema-

dampfer für niedrige Temperatur abgekühlten ^scmnc ^"^^est.^clIt- ^dl« ^au* ^cm™ Aurtreiber 10,

Kältcmittciriüssigkcit über eine Rohrleitung mit ^cincm KdI emit elkondcnsalor 11, einem adiabati-

diesem verbunden und zur Rückführung der ^{i0 schc}P Verdampfer fur hohe Temperatur 12. einem

Kiiltcmittclflüssigkcit über eine sveitcre Rohrlci- "diabat.schcn Verdampfer fur niedrige Temperatur

lung mit dem Verdampfer für hohe Temperatur '³· P^ln.^cm , Hochdruckabsorber 4CnCm N.cdcr-

vc hu id η druckabsorber 15. einem empfindlichen Kältemittel-

Wärmeaustauscher 16 und einem Wärmeaustauscher

Um die Wirtschaftlichkeit der Maschine zu erhö- 15 17 für Absorptionsmittcllösung besteht, die in einem hen. sieht die Erfindung vor, daß der Verdampfer für Kreislauf zur Erzeugung von Kälte miteinander verhohe Temperatur über dem Verdampfer für niedrige hunden sind. Line Rcinigungscinhcit Ig kann vorge-Tempcralur angeordnet ist und daß die die Vcr- sehen sein, um verhältnismäßig nichtkondensierbare dampferstufen verbindende Rohrleitung eine den Dämpfe aus der Maschine zu entfernen.
Abfluß abgekühlter Kältcmittclflüssigkcit gestat- ao Der Austreiber 10 weist einen Kessel vorzugsweise lendc. jedoch den Durchgang \on Kältemittcldampf mit einem Mantel 25. mehreren inneren Flammroliverhindernde und gleichzeitig den Druckunterschied ren 26, einer Wärmequelle wie beispielsweise einem /wischen beiden Verdampfern aufrechterhaltende Oasbrenner 27 und cincm Rauchgassammlcr 28 auf. Miissigkcitsfallc aufweist. Schwache Absorptionsmittcllösung tritt in den Aus-Cicmäß der Erfindung kann die Absorptionsmittel- as treiber ein und wird in diesem gekocht, wodurch die lösung aus einer wässerigen Lösung von Lithiumbro- Ab'-irptionsmittellösung durch Verdampfung von mid und das Kältemittel aus Wasser bestehen, wobei Kältemittel konzentriert wird. Diese konzentrierte für die Luftkühlung des Absorbers für niedrige Tem- oder starke Lösung wird von dem Austreiber durch peratur, des Absorbers für hohe Temperatur und des die Rohrleitung 30 für starVc Lösung abgegeben. An-Kondcnsaiors Geblase vorgesehen sind. 30 derc Typen bekannter Austreiber, die mit einem Line weiterhin vorteilhafte Ausbildung des Erfin- Heizbrennstoff oder einer Heizflüssigkeit wie beidiingsgcgcnsiandcs. durch die die Wirtschaftlichkeit spiclswcisc Dampf oder Wasser betrieben werden, tier Maschine noch weiter erhöht wird, zeichnet sich können ebenfalls zum Konzentrieren der Absorpdadurch aus, daß der Niederdruckabsorber über dem tionsmittcllösung verwendet werden.
Hochdruckabsorber angeordnet ist und daß der 35 Die den Austreiber verlassende starke Lösung Durchlaß für Lösung mittlerer Stärke vom Nieder- wird vorzugsweise dadurch abgekühlt, daß sie entdruckabsorber 711m Hochdruckabsorber aus einem lang der Wand durch den Lösungswärmeaustauscher Siphonrohr besteht, das den Druckunterschied zwi- 17 geführt wird. In der bevorzugten Ausführung wird sehen beiden Absorbern aufrechterhält. eine Pumpe 31 für die starke Lösung verwendet, um Line weitere vorteilhafte, zur Wirtschaftlichkeit 40 die starke Lösung von dem Wärmeaustauscher 17 der Anlage beitragende Ausbildung besteht darin, dem Niederdruckabsorber 15 zuzuführen. Die Verclaß der Auslaß für schwache Absorptionsmittel^- wendung einer Pumpe 31 für die starke Lösung ersung aus dem Hochdruckabsorber aus einem einen möglicht, daß der Austreiber 10 in bezug auf die an-Flüssigkcitsvcrschluß bildenden Siphonrohr besteht, deren Komponenten der Maschine in einer gecignedas einen Durchgang von Kältemitteldampf verhin- 45 ten und beliebigen Höhe angeordnet werden kann, clert. obwohl die Pumpe für die starke Lösung infolge des Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines be- Druckunterschiedes zwischen dem Austreiber 10 und \orzugtcn Ausführungsbeispicls näher erläutert wer- dem Nicdeidruckabsorber 15 nach Wur~ch auch in den. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Flußdia- Fortfall kommen kann.

gramm einer Absorptionskältemaschine mit gestuften 50 Der Niederdruckabsorber 15 enthält vorzugsweise luftgekühlten Absorbern und gestuften adiabatischen mehrere, in senkrechter Richtung angeordnete und Verdampfern, die erfindungsgemäß mit einem Kälte- mit Kühlrippen versehene Absorberrohre 36, die an mittelwärmeaustauscher verbunden sind ihren oberen Enden zu einem Niederdruck-Dampf-In der Absorptionskältemaschine, die als bevor- sammelrohr 35 hin offen sind. Die starke Lösung zugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ss wird von der Rohrleitung 30 für starke Lösung an ist. wird als Kältemittel Wasser und als Absorptions- einen Vorratsbehälter für starke Lösung oder an mittel eine wäßrige Lösung von Lithiumbromid ver- einen anderen Auslaß innerhalb des Niederdruckwendet. Dieser Losung können ein geeigneter Zusatz Darnpfsamnrelrohrs 35 des Niederdruckabsorbers 15 wie beispielsweise Octylalkohoi (2-Äthyl-n-Hexanol) abgegeben. Die unteren Enden der Absorberrohre 36 ζυτ Verbesserung des Wärmeaustausches und geeig- 60 münden in einem Niederdruck-Flüssigkeitssammelnete Korrosionshemmstoffe zugesetzt sein. rohr 38. In der Nähe der Absorberrohre 36 befindet Unter dem hier verwendeten Ausdruck »starke sich vorzugsweise ein Axialgebläse 39, durch das aus Lösung« soll eine konzentrierte Lösung von Lithium- der Umgebung kommende Kühlluft über die Außenbrornid verstanden werden, die ein starkes Absorp- flächen der Absorberrohre geleitet wird, um die intionsvermögen hat und beispielsweise etwa 64,5 Ge- 65 nerhalb der Rohre nach unten strömende Absorpwichtsprozent Lithiumbromid enthält. »Schwache tionsmittellösung zu kühlen. Obwohl das bevorzugte Lösung« ist eine verdünnte Lösung von Lithrumbro- Ausführungsbeispiel der Erfiödung auf eine luftgemid. die cm geringes Absorptionsvermögen aufweist kühlte Absorptionskältemaschine gerichtet ist, kann

an Stelle der hier dargestellten luftgekühlten Anordnung auch ein flüssigkeitsgekühlter Absorber verwendet werden, bei welchem das von einem Kühl turm kommende Wasser zum Kühlen der Absorptionsmittellösung dient. S

Die oberen Enden der Absorberrohrc 36 stehen nach tben in das Dampfsammeirohr 36 hinein vor und bilden einen Überlauf, durch welche die starke Lösung auf die Innenwände der Absorberrohre verteilt wird. Die starke Lösung strömt durch die Absorberrohre nach unten und wird dabei durch die Umgebungsluft gekühlt, welche die äußeren Oberflächen der Rohre bestreicht, so daß ein optimal niedriger Dumpfdruck oder Sättigungsdruck der Lösung aufrechterhalten wird. Der von dem Verdampfer 13 für niedrige Temperatur abgegebene Kältemiltcldampf tritt vom Dumpfsammclrohr 35 aus in die Enden der Absorberrohre 36 ein und strömt im Gleichstrom mit der starken Lösung durch diese hindurch nach unten. Dieser Kältcmittcldampf kommt damit innerhalb der Absorberrohre 36 in Berührung mit der starken Absorplionsmittcliösung, wird von dieser absorbiert und bildet eine Absorptionsmitlclliisung mittlerer Stärke.

Die Lösung mittlerer Stärke wird in einem Flüssig- »5 kcilssnmmclrohr 38 gesammelt, von welchem sie durch ein Siphonrohr 40 abgeführt wird, das einen nach oben gewölbten Abschnitt 41 und einen nach unter geführten Zweig 42 aufweist. Der nach oben gewölbte Abschnitt 41 des Siphonrohrs 40 mündet in das FHissigkcitssammclrohr 38, und der nach unten geführte Zweig 42 mündet in ein Flüssigkcilssammclrotir 45 des Hochdruckabsorbers 14 unterhalb des Pcgclstandcs der darin befindlichen Flüssigkeit und bildet so einen Flüssigkeitsverschluß, der die Druckunterschiede zwischen dem Nicdcrdruckabsorbcr 15 und dem Hochdruckabsorber 14 im Gleichgewicht hält.

Der Hochdruckabsorber 14 weist in entsprechender Weise mehrere in senkrechter Richtung angeordnetc und mit Kühlrippen versehene Absorberrohre 46 auf, deren obere Enden in ein Hochdruck-Dampfsammclrohr 45 münden und vorstehen, um einen Pegclstand von Absorptionsmittcllösung mittlerer Stärke aufrechtzuerhalten. Die unteren Enden der 4s Hochdruck-Absorberrohre 46 münden in ein Hochdruck-Flüssigkcitssammelrohr 48. Die von dem Flüssigkeitssammclrohr 45 kommende AbsorptionsmiUcllösung mittlerer Stärke strömt zusammen mit dem von dem Hochtemperatur-Verdampfer 12 abgegebe- so nen Kältemitteldampf durch die Absorberrohre 46 nach unten, wobei die Absorplionsmittellösung durch ein Axialgebläse 49 gekühlt wird, das die äußeren Oberflächen der Absorberrohre nt Umgebungsluft bestreicht. Vorzugsweise befinde sich die Hochdnick-Absorbcrrohre 46 in senkrec. r Richtung unterhalb und in der gleichen Ebene mit den-Niedcrdruck-Absorberrdiren 36.

Durch die Absorption von Kältemitteldampf in die Absorptionsmittellösung mittlerer Stärke, die durch die Absorberrohre 46 nach unten strömt, wird die Lösung mittlerer Stärke verdünnt, und die sich daraus ergebende schwache Lösung wird im Flüssigkeitssanimelrohr 48 gesammelt. Die schwache Lösung verläßt das Flüssigkeitssammelrohr 48 durch ein Siphonrohr 50, das einen nach oben gewölbten Abschnitt 51 und einen nach unten geführten Zweig 52 aufweist und einen Flüssigkeitsverschluß bildet, durch den das Entweichen von Kältemitteldampf aus dem Hochdruckabsorber verhindert wird. Die schwache Lösung gelangt von dem Siphonrohr 50 durch eine Rohrleitung 60 für schwache Lösung in einen Vorratsbehälter 61 für schwache Lösung. Der Vorratsbehälter 61 für schwache Lösung kann in einem Stück mit dem Flüssigkeitssammelrohr 48 des Hochdruckabsorbers 14 ausgebildet sein.

Die von dem Vorratsbehälter 61 kommende schwache Lösung wird durch eine Pumpe 62 für schwache Lösung durch eine weitere Rohrleitung 63 für schwache Lösung und den inneren Durchlaß des Lösungswärmeaustauschers 17, in welchem sie erwärmt wird, zum Austreiber 10 zur erneuten Konzentration zurückgeführt.

Der durch Kochen der schwachen Lösung entstehende Kültcmittcldampf verläßt den Austreiber durch eine Kältemittcldampfleitung 65 und gelangt in das Dampfsammclrohr 70 des Kältcmittclkondcnsators 11, der vorzugsweise mehrere in senkrechter Richtung angeordnete und mit Kühlrippen versehene Vcrflüssigerrohre 71 aufweist, die oben in das Dampfsammclrohr 70 und unten in das Flüssigkeitssammelrohr 72 münden. Die äußeren Oberflächen der Kondensatorrohre 71 sind mit Kühlrippen versehen und werden mittels eines geeigneten Lüfters mit Kühlluft bestrichen. Die Kältemaschine ist vorzugsweise von einem Gehäuse umgeben, und die Kondensatorrohrc sind in Reihe im Wege der über die Absorberrohre hinwegslrcichendcn Luft angeordnet, so daß für den Verflüssiger kein besonderer Lüfter erforderlich ist.

Der innerhalb der Kondensatorrohrc 71 durch den Wärmeaustausch mit der Luft und dem kondensierten Kältemittel kondensierte Kältemitteldampf gelangt durch die Rohrleitung 74 für flüssiges Kältemittel in den Hochtemperatur-Verdampfer 12.

Der adiubatischc Verdampfer 12 für hohe Temperatur besteht aus einem Gehäuse 80, von dem aus eine Rohrleitung 86 für Kältemitteldampf zu dem Dampfsammclrohr 45 des Hochdruckabsorbers 14 führt. Mehrere Drahtgitter oder ein anderes geeignetes Packungsmaterial innerhalb des Gehäuses 80 dient zum Wärmeaustausch für die adiabatischc Verdampfung der verdampften Kältcmittclflüssigkcil. Entsprechend der Erfindung ist sowohl der Hochlcmperatur-Vcrdampfer 12 als auch der Niedertempcratur-Vcrdampfcr 13 vom adiabatischen Typ. bei welchem dem innerhalb des Verdampfers befindlichen Kältemittel keine Wärme zugeführt und keine Warme von diesem abgeführt wird.

Das warme Kältemittel wird bei seinem Eintritt in den Hochtemperatur-Verdampfer 12 adiabatisch sofort auf den entsprechenden Absorberdruck und die Sättigungstemperatur abgekühlt (Flash-Kühlung). Da dem Kältemittel innerhalb des Verdampfers keine Wärme zugeführt wird, ist die adiabatische Ausdehnung des Kältemittels ein konstanter GesamtenthalpieprozcP. Der unvrrdampft größere Anteil des innerhalb des adiabatischen Verdampfers 12 befindlichen flüssigen Kältemittels wird infolge der von der Flüssigkeit bei der schlagartigen Verdampfung des kleinen Kältemittelantcils absorbierten Verdampfungswärme abgekühlt In der Praxis wird zur Abkühlung des übrigen Kältemittels nur eine Gesamtmenge von etwa I ·/· des Kältemittels innerhalb der beiden Verdampfer 12 und 13 verdampft.

Das den Boden des adiabatischen Verdampfers für

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hohe Temperatur erreichende abgekühlte flüssige hält einen empfindlichen Wärmeaustauscher zur Kältemittel fließt durch Schwerkraft über eine Rohr- Kühlung der gewünschten Kühllast oder des Kühlguleitung 85 für kaltes Kältemittel, in welcher sich eine tes, das in der hier dargestellten Ausführung aus Luft Flüssigkeitsfalle 86 befindet, in den adiabatischen besteht, die vermittels eines Axialgebläscs 103 in Verdampfer 13 für niedrige Temperatur. Der Nieder- 5 einer empfindlichen Wärmeaustauschbeziehung mit temperatur-Verdampfer 13 befindet sich geometrisch dem durch den Kältemittelwärmeaustauscher 16 auf einer geringeren Höhe als der Hochtemperatur- strömenden Kältemittel durch den Kanal 104 umge-Verdampfer 12, um das Abfließen des flüssigen Kai- wälzt wird. Die zu kühlende Luft strömt vorzugstcmittcls aus dem Hochtcmpcratur-Verdampfer in weise im Gegenstrom zu dem Kältemittel durch den den Nicdertcmperatur-Verdampfcr ohne die Zwi- io Kältcmittelwärmcaustauschcr 16, so daß das kälteste schenschaltung eines Flüssigkeitsbehälters zu crmög- Kältemittel die kälteste Luft abkühlt. Wenn an Stelle liehen. Die Flüssigkeitsfallc 86 bildet einen Flüssig- von Luft Wasser oder ein anderes Wärmcaustauschkcitsvcrschluß zwischen dem adiabatischen Ver- medium gekühlt werden soll, kann der Kältemitlclclampfcr für hohe Temperatur und dem adiabati- wärmeaustauscher auch aus einem Flüssigkeit-Flüsschen Verdampfer für niedrige Temperatur, durch 15 sigkcit-Wärmeaustauschcr bestehen. Das erwärmte den der Durchgang einer größeren Dampfmenge vcr- flüssige Kältemittel, das Wärme von der Kühllast hindert und der Druckunterschied zwischen den Vcr- aufgenommen hat, wird von dem Auslaßsammeirohr dampferstufen aufrechterhalten wird. 102 d"s Kältemittelwärmeaustauschers 16 abgegeben

Der iuliabatische Verdampfer 13 für niedrige Tem- und kehrt durch eine Rohrleitung 105 für warmes

peratur arbeitet unter erheblich niedrigerem Druck ao Kältemittel zu dem Hochtcmpcratur-Verdampfer zu-

und entsprechend niedrigerer Temperatur als der rück.

Hochdruck-Verdampfer 12. Der niedrigere Druck im . Mit der Erfindung wird die Verwendung einer AbVerdampfer 13 ist darauf zurückzuführen, daß die sorptionsmittellösung wie beispielsweise Lithiumbromittlere Konzentration der durch die Absorberrohrc mid für luftgekühlte Absorptionskältemaschinen er-36 des Niederdruckabsorbers 15 strömenden Ab- »5 möglicht, und die früher auftretenden Probleme eines sorptionsmittellösung höher ist als die mittlere Kon- zu niedrigen Dampfdruckes, einer zu hohen Tcmpczcntration der durch die Absorberrohrc 46 des ratur, der Erstarrung der hochkonzentrierten Ab-Hochdruckabsorbers 14 strömenden Absorptionsmit- sorplionsmiltellösung und eines niedrigen Wirkungstellösung. Infolge des hier verwendeten Stufcnabsor- grades sind gelöst. Dieses Ergebnis wird durch die bcrs ist der Betrag der Verdünnung uci Märken Lo- 3= Verwendung mehrstufiger adiabatischer Verdampfer sung in der Absorberstufe 15 nur gering. Auch dann, in Verbindung mit einem empfindlichen Kältcmittclwcnn beide Absorberstufen durch Umgebungsluft wärmeaustauscher erzielt, der jede Verdünnung des angenähert gleicher Temperatur gekühlt werden, ist durch die Absorber strömenden Kältemittels durch der sich ergebende Dampfdruck der Absorptionsmit- nichtvcrdampftes Kältemittel verhindert und dadurch tcllösung innerhalb des Niederdruckabsorbers gerin- 35 einen wirksamen Einsatz der starken Lösung zur Ergcr als der innerhalb des Hochdruckabsorbers und ziclung eines ausreichend niedrigen Dampfdruckes zugleich geringer als der in einem einstufigen Absor- ermöglicht. Dadurch, daß die stärkste, innerhalb der her. Da der Betrag der Absorplionsmittelverdünnung Maschine befindliche Absorptionsmittellösung dcrjcin jeder Stufe gering ist, gestattet die Stufenanord- nigcn Absorberstufe zugeführt wird, welche Dampf nung bei Gutem Wirkungsgrad einen großen Gesamt- 40 von der auf der niedrigsten Temperatur befindlichen bereich von Konzentrationen, ohne daß die Ver- Verdampferstufc erhält, ergibt sich für eine vorgcgedampfertemperatur darunter leidet. benc Konzentration ein niedrigerer Dampfdruck der

Folglich wird das von dem adiabatischen Ver- Absorptionsmittcllösung innerhalb des Niederdruckdampfer 12 für hohe Temperatur an den adiabati- absorbers und eine niedrigere Vcrdampfcrtcmpcratur, sehen Verdampfer 13 für niedrigen Druck abgege- 45 als sie mit einem einstufigen Absorber erreichbar bcnc, abgekühlte Kältemittel wiederum adiabatisch sind. Außerdem gestattet die Verwendung von entsofort oder blitzartig auf eine noch niedrigere Tem- sprechend der Erfindung gestuften Absorbern in peratur abgekühlt. Die den Boden des adiabatischen Verbindung mit adiabatischen Verdampfern einen Verdampfers 13 für niedrige Temperatur errei- größeren Gesamtbereich von Konzentrationen und chende. abgekühlte Kältemittelflüssigkeit wird durch so ermöglicht einen höheren Wirkungsgrad als bei beSchwerkraft über eine Rohrleitung 95 für kalte Kai- kannten Maschinen, bei denen entweder nichtadiabatemittelflüssigkeit einem geeigneten Vorratsbehälter tische Verdampfer oder ein einstufiger Absorber ver-96 für kaltes Kältemittel zugeführt, der sich in senk- wendet werden. Der empfindliche Kältemittelwärmerechter Richtung unterhalb des Niedertemperatur- austauscher zur Kühlung der Kühllast ermöglicht, Verdampfers befindet und in einem Stück mit diesem 55 daß der gleiche Wärmeaustauscher dazu verwendet ausgebildet sein kann. Obwohl das Kältemittelkon- wird, nach Wunsch auch ein flüssiges Heizmedium in densat vorzugsweise vom Kondensator 11 dem einen Wärmeaustausch mit der zu klimatisierenden H'Khtemperatur-Verdampfer 12 zugeführt wird, da Last ru bringen.

die Menge des Kältemittelkondensats nur etwa 1 ·.'· Oas bevorzugte Absorptionsmittel ist Lithiumbro-

der gesamten Umwälzmenge beträgt, kann das Kon- 60 mid, und das bevorzugte Kältemittel ist Wasser, wo-

densat nach Wunsch auch unmittelbar in den V.r- bei sich jedoch auch andere Kombinationen von Ab-

dampfer 13 für niedrige Temperatur -Ingeführt wer- sorptionsmittel und Kältemittel wie beispielsweise

den. Gemische von hygroskopischen Halogensalzen oder

Die abgekühlte ^äliemittelflüssigkeit wird dann organische Absorptionsmittel-Kältemittel-Kombina-

durch eine Kältemittelpumpe 97 über die Rohrlei- 65 tionen verwenden lassen, die für eine Verwendung in

tung 98 für fkWges Kältemittel in das Einlaßsam- bekannten Absorptionskältemaschinen in vielen Fäl-

melrohr 101 des Kältemittelwärmeaustauscr-ers 16 len nicht tragbar waren.

Der Kältemitterwärmeaustauscher 16 ent- Zur Vereinfachung der Beschreibung ist die erfin-

dungsgemäße Maschine mit nur einer einzigen Hochdruck-Absorber- und Verdampfersiufe und mit nur einer einzigen Niederdruck-Absorber- und Verdampferstufe dargestellt worden. Entsprechend des erfindungsgemäßen Prinzips kann jedoch jede beliebige

Anzahl von Stufen verwendet werden. Noch bessere Ergebnisse lassen sich bei geringer Kostensteigerung durch Verwendung von drei oder mehr erfindungsgemäß angeordneten Absorptions- und Verdampfungsstufen erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentanspruch·.::

1. Absorptionskältemaschine mit einem Austreiber, einem Kondensator, einem Verdampfer für hohe Temperatur, einem damit verbundenen Hochdruckabsorber, einem Verdampfer für niedrige Temperatur, einem damit verbundenen Niederdruckabsorber, einer Rohrleitung, durch die starke Absorptionsmittellösung vom Austreiber dem Niederdruckabsorber zugeführt wird, einem Durchlaß für Lösung mittlerer Stärke vom Niederdruckabsorber zum Hochdruckabsorber, einer Rohrleitung vom Hochdruckabsorber zuir .Austreiber für die Zufuhr schwacher Absorptionsmiuellösur.g zum Austreiber, einer Rohrleitung, durch die im Verdampfer für hohe Temperatur abgekühlte KältemiUelflüssigkeit dem Ver- db¹ "V. für niedrige Temperatur zugeführt wird, eim. Rohrleitung, durch die Kältemittelflüssig- ao keit vom Kondensator dem Verdampfer für hohe Temperatur zugeführt wird, Wärmeaustauschvorrichtungen zur Kühlung des Kondensators und der Absorber und einem den Verdampfern zugeordneten Wärmetauscher zwecks Abkühlung des zu kühlenden Gutes, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden teilweise an sich bekannten Merkmale:

a) die Wärmeaustauschvorrichtungen (39, 36, 49, 46) für Jen Kondensator (11) und die Absorber (14. 15/ verwenden Luft als Kühlmittel;

b) die beiden Verdampfer sind als adiabatische Verdampfer (12, 13) ausgebildet derart, daß über die Rohrleitung (85) die im Verdämpfer (12) für hohe Temperatur abgekühlte Kältemittelflüssigkeit ausschließlich dem Verdampfer (13) für niedrige Temperatur zugeführt wird;

c) der Wärmeaustauscher (16) zur Kühlung des zu kühlenden Gutes ist zur Versorgung mit der im Verdampfer (13) für niedrige Temperatur abgekühlten Kältemittelflüssigkeit über eine Rohrleitung (95, 98) mit diesem _4ä verbunden und zur Rückführung der Kältemittelflüssigkeit über eine weitere Rohr leitung (105) mit dem Verdampfer (12) für hohe Temperatur verbunden.

2. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer

(12) für hohe Temperatur über dem Verdampfer

(13) für niedrige Temperatur angeordnet ist und daß die die Verdampferstufen (12, 13) verbindende Rohrleitung (85) eine den Abfluß abge- kühlter Kältemittelflüssigkeit gestattende, jedoch den Durchgang von Kältemitteldampf verhindernde und gleichzeitig den Druckunterschied zwischen beiden Verdampfern aufrechterhaltende Fli'ssigkeitsfalle (86) aufweist.

3. Absorptionskältemaschine nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsmittellösung aus einer wässerigen Lösung von Lithiumbromid und das Kältemittel aus Wasser besteht und daß für die Luftkühlung des Ab- sorbers (15) für niedrige Temperatur, des Absorbers (14) für hohe Temperatur und des Kondensators (11) Gebläse (39, 49) vorgesehen sind.

4. Absorptionskältemaschine nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber (15) für niedrige Temperatur über dem Absorber (14) für hohe Temperatur angeordnet ist und daß der Durchlaß für Lösung mittlerer Stärke vom Absorber für niedrige Temperatur zum Absorber für hohe Temperatur aus einem Siphonrohr (42) besteht, d.s den Druckunterschied zwischen beiden Absorbern aufrechterhält.

5. Absorptionskältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß iür schwache Absorptionsmittellösung aus dem Absorber (14) für hohe Temperatur aus einem einen Flüssigkeitsverschluß bildenden Siphonrohr (50) besteht, das einen Durchgang von Kältemitteldampf verhindert.