DE2009377A1 - Honzontalbefeuerter Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

Horiζontalbefeuerter Wärmsaustaueeher

Die Erfindung besieht sich auf flammen-befeuerte Wärmeaustauscher, ss.B. durch einen ölbrenner oder einem Gasbrenner befeuerte Wärmeaustauscher und insbesondere auf eine solche Konstruktion und Anordnung der Seile, daß eine Erwärmung mittels eines horizontalen Stromes heißer Verbrennungspro« dukte längs des Kessels oder eines anderen den Wärmeaustauscher bildenden Gefäßes herbeigeführt wird«

Erfindung ist anwendbar auf EeiEeinriehtungen allgemein mit Warmwaseerbereitern, ein besonderes Anwendungegebiet ist jedooh die Erwärmung des Kühl- Dampferzeugers in einer Absorptionskälteanlage.

1 ass 33/ms

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Absorptionskältesysteme umfassen als Baeieeleaiente einen Wärme austauscher, der auch oft der "Generator" genannt wird, der verwendet wird» vm eine Absorberlösung au erwärmen, derart» daA Kühlmitteldampf fortgetrieben wird. Sie Absorberlösung kann beispielsweise eine wässrige Ammoniaklösung sein, wobei in diesen Fall das fortgetriebene Kühlmittel aus Aaaonur besteht. Das Gas wird au einem Kondensator geleitet, wo es bei relatiT hohem Druck durch Wärmeaustausch mit einem Umgelmngsfluid, beispielsweise Kühlwasser oder atmosphärischer Luft kondensiert wird und dann durch eine Verengung, beispielsweise ein Expansionevent11, au einem Verdampfer geleitet wird, wo der Kühleffekt hervorgerufen wird.

Das Gas strömt dann bei relativ niedrigem Druck au eine* Absorber, wo es in Kontakt mit der vom Generator erhaltenen Flüssigkeit kommt und in diase absorbiert wird. Die resultierende Absorptionslösung wird dann zum Generator geleitet, wo ein Kühlgas von relativ hohem Druck durch Erwärmung wieder auegetrieben wird.

Die Generatoreinheit bei dieser Bauart von Kühleinheit besteht grundsätzlich aus einem Gefäß zur Aufnahme der Absorptionslösung und des freigesetzten Dampfes, während Wärme an die Lösung abgegeben wird· Oft liegt das Gefäß in Form eines länglichen, vertikal angeordneten Hohlzvlinders mit einer Innenkonstruktion und - anordnung von LeIt- oder Umlenkblechen vor, wodurch die Kontaktfläohe zwischen Dampf und Flüssigkeit analog der Arbeitsweise einer Destillationskolonne vergrößert wird. Insbesondere wird ein Lösungekörper im unteren fell des Gefäßes erwärmt und der aufsteigende Dampf tritt vosi Kopf des Gefäßes aus, nachdem er in Gegenstromkontakt alt einem einströmenden Lösungsetrom fließt. Als praktischer Faktor ist der Generator bezogen auf eine relativ kleine Maschine, wie sie beispielsweise bei einer 5 Tomun-Luftkonditionierungsvorrichtung verwendet werden kann, ein beachtlicher Faktor hinsichtlich der Geeamthöhe der Gesamtkoitbination, da der Qenerator-wirkungsgrad in Beziehung zu seiner Höhe gesetzt lsi

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- 4 -Fig« 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in fig» 1.

In Hg. 1 ist in vereinfachter Form eine Absorptionskältemaschine sur Verwendung beispielsweise bei einer 5 Tonnen Luftkonditionierungsvorrlohtung dargestellt, die als Grundelemente einen Verdampfer 12, einen Absorber 14, einen KUhI-dampfgenerator 16 und einen Kondensator 18 aufweist. Der Verdampfer 12 umfaßt ein Expansionsventil 22 oder dergleichen, um den Druck auf einen Strom eines Hoohdruckflüselgkeitskühlmlttels su reduzieren, wobei die hierdurch erzeugte Kälte verwendet wird, um einen Luftstrom su kühlen oder entsprechend ■k der Darstellung eine Schlange 24» die ein Sekundärkühlnlttel enthält* Kühlmitteldampf relativ niedrigen. Druckes vom Verdampfer 12 wird zum Absorber 14 geleitet» wo es in Kontakt mit einem Strom einer Absorberlöeung kommt und hiervon absorbiert wird» welche vom Generator 16 über eine Leitung erhalten wird. Letstere enthält eine Verengung 26» da die Lösung den Generator 16 bei relativ hohem Druck verläßt« Die Wärme wird vom Absorber 14 auf irgendeine zweckmäßige Welse, beißpielBveise über eine Kühlschlange 50 abgeführt.

Die Lösung vom Absorber 14 wird durch eine Pumpe 32 unter Druck gesetzt und über eine Leitung 54 an den Generator 16 gegeben, wo sie erwärmt wird, ua das Kühlmittel in Dampfform freisuseteen. Der Dampf tritt über eine Leitung 36 in den Kondensator 18 ein, der von der luftgekühlten Bauart sein kann, wobei das kondensierte Kühlmittel dann sua Verdampfer 12 gleitet wird. Der KUhlmitteldampf la oberen Abschnitt des Generators 16 strömt unter Wärmeaustausch alt der Lösung in der Leitung 34 durch eine Rektifisiereinriohtung 53, wo Wasserdampf aus dem Kühldampf kondensiert wird» Die Lösung In der Leitung 24 tritt, bevor sie in den Generator 16 eintritt» in Wärmeaustausch mit der Lösung, die dth Generator 16 duroh die Leitung 26, verläßt,'wobei ein Wärmeaustauscher 35 für diesen Zweck vorfc«*ehen 1st·

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Der Generator 16 ist nach der Darstellung von der sogenannten "Analyser"-Bauart, durch die ein Gegenstromkontakt aes freigesetzten Kühldampfes mit einem ankommenden Strom aus Absorberlösung in einer Ansahl von Folgestufen vorgenommen wird, wobei der Dampf durch den Generator nach oben tritt und die Lösung nach unten während des Gegenstromkontaktes geführt ist. Erreicht werden kann dies mittels einer Vielzahl von Innenplatten- oder Scheibenkonstruktionen, die dafür sorgen daß die Lösung quer über die Generatoreäule hin- und zurückströmt* Bekanntlich hängt die Leistung hinsichtlich des Wirkungsgrades bei dieser Art von Generator direkt mit der Anzahl von Stufen und damit mit der Höhe des Generators zusammen. Entsprechend der Darstellung sind eine Vielzahl horizontaler, unter Vertikalabstand j vorgesehener Platten 38 vorgesehen, von denen eine jede mit einer STrömungsöffnung 40 ausgestattet ist, die bezüglich der Öffnungen in den benachbarten Platten versetzt ist. Die heiße Lösung tritt nach Freigabe des Kühldampfes in Gegenstrom-Wärmeaustausch mit der einströmenden Kühlerlösung, indem sie durch ein Rohr 42 nach oben strömt, welches durch die Platten 38 sum Kopf der Generatorsäule 16 geführt ist.

Sämtliche der obengenannten bisher beschriebenen Komponententeile sowie deren dargestellte Zuordnung zueinander sind von üblicher Bauart und wurden allgemein beschrieben, damit die Verbesserung unter den richtigen Umgebungsbedingungen dargestellt werden konnte. Wie bereits erwähnt, wurde, wenn der f Generator 16 mittels einer Gasflamme erwärmt wird, der Gas- ' brenner direkt unterhalb des unteren Endes des Generators angeordnet, wodurch die Höhe der Generatorkombination und die Geeaathöhe der Kühlanlage vergrößert wurden. Erfindungsgemäß 1st dafür gesorgt, daß der Generator 16 von der Seite beheizt wird, so daß keinerlei susätzliche Höhe durch das Vorhandensein der Brennerkonponententeile notwendig ist« Entsprechend der Darstellung kann dies mittels wenigstens eines' vertikal angeordneten Brennerrohres 44 erreicht werden, welches parallel zum Generator 16 angeordnet ist, sowie einer Tuch?- oder Kaminanordnung 46 auf der gegenüberliegenden Seite

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dee Generators 16, wobei die Kaminanordnung 46 so ausgebildet ist, daß sie einen neohaniechen Zug liefert, der die natürlichen vertikalen Konvektlonsströme überlagert, so daß die Strömung der Yerbrennungsprodukte in wesentlichen horisontal quer über den unteren Teil des Generators 16 geht. Die Iamlnanordnung kann verschiedene Umlenkbleche umfassen und mit Rippen auf dem Generator zusammenwirken, beispielsweise der Spiralrippe 48, um den notwendigen Zug zu erzeugen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Konfiguration und die relativen Anordnungen dieser Teile von Maschine zu Maschine entsprechend Größe und Verhältnis der Komponententeile im XUhI-zyklUs variieren können. Fach der dargestellten Ausführungsform wird der notwendige Horizontalzug erhalten, in-dem ein einziges vertikales Brennerrohr zusammen mit der Spiralrippe 46 auf dem unteren Ieil des Generators 16 sowie ein einfachos Yerbrennungsgasauslaßrohr 50 verwendet wird, welches auf der dem Brennerrohr gegenüberliegenden Seite des Generators 16 angeordnet ist und vom oberen Ende eines umschlossenen Raumes 52 abgeht, der den untere Seil des Generators umgibt. Das Auelaßrohr 50 ist gs₆tn die Atmosphäre an einer zweckmäßigen Stelle entlüftet; es können geeignete üalenkbelche und Entlüftungsanordnungen vorgesehen sein, um für den notwendigen Zug zu sorgen·

Entsprechend der Sarstellung besteht der umschlossene Raum 52 aus einer kastenartigen Konstruktion mit Kopf- und Boden» wandungen 54 und 56, aus Isoliermaterial und drei Seitenwandungen 58, £0 und 62 aus Isoliermaterial. Die verbleibende Seitenwandung 64 und das Aualaßrohr 54 können aus Metallblech hergestellt sein, Vorzugsweise ruht das untere Ende des Generators 16 auf der Bodenwandung 56. Sie Seitenwandung 58, die sich in der Fähe desfBrennerrohree 44 befindet, ist mit geeigneten öffnungen 66 zum Einführen von Sekundärluft zur Unterstützung der Verbrennung versehen. Primärverbrennungsluft tritt in das Brennerrohr 44 durch irgendeine übliche Anordnung, wie beispielsweise bei 68 gezeigt, ein. Sowohl die Primär- vie die Sekundärluft können als Teil der

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Anordnung eingestellt sein, welche den horizontalen Zug duroh den umschlossenen Bai» 52 bewirkt.

Andere formen von Brennern kennen verwendet werden. Beispiel·- weise kenn der Brenner kuri unterhalb der Kopfwandung 54 vorgesehen und so konstruiert sein, daß eine nach unten verlaufende Flamme erseugt wird, die im allgemeinen parallel bub unteren Teil des Generators verlauft und die gleiche Er-βtreckung wie dieser aufweist.

Torstehend wurde gezeigt, daß die Rorisontalbefeuerung des Generators 16 von der Anlage die Höhe abschneidet, die von Brennern und dem Verbrennungsraum sonst eingenommen wird» wenn der Generator 16 rertikal von einer Stelle unterhalb des unteren Endββ des Generators 16 befeuert wird. Biese Einsparungen in der Höhe kSnnen gans beachtlich bei einer Maschine raltlv geringen fassuugsvermugene sein» wo die gesamte !faschine aus einer einheitlichen Konstruktion in den Sinne besteht» daft »amtliche Ktthlkoaponententeile innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind« wobei letsteres bei 70 In Fig. 1 dargestellt 1st*

Bur Seit besteht das Bedürfnis an solchen Maschinen In kc pakten Mschinen und insbesondere Maschinen, die niedrig In der Höhe bauen. Weiterhin kennen Rippenhöhe, Dicke und das Verfahren eur Befestigung an der Wandung des Generators " 16 flexibler mit der horisontalbefeuerten Anordnung optimiert werden. Die Anordnung ist auch vorteilhaft, da sie wirksam Warne an einen vertikalen fluldstrom innerhalb Ass Generators 16 liefert. Auch ermöglichen varialle RippenhOhen einen variablen Eingang hinsichtlich des Fassungsvermögens innerhalb bestimmter Grensen im Gsgensats su einer Bodenfeuerung·

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Claims (1)

1. ■» ' ΪΟ0Θ377

   Patentansprüche

   U. )forrichtung sum Srwärnen eines Fluids innerhalb eines Gefäßes ait einer im wesentlichen stehenden Wandung, durch welche Wärme in daß darin enthaltene Fluid geleitet wird, ^kennzeichnet durch Einrichtungen sun Erwärmen der stehenden Wandung mittels eines im wesentlichen horizontalen Stromes, gasförmiger Verbrennungsprodukte entlang dieser stehenden Wand, wobei diese Einrichtungen einen Brennetoffluidbrenner umfassen, um eine Flamme zu erzeugen, die sich 1* wesentlichen parallel au und in gleioher Erstreckung zu dieser Wand erstreckt und wobei neohanische Zug induzierende Einrichtungen die natürlichen vertikalen Konfektionaetroue überlagern und heiße Verbrennungsprodukte τοη der Flamme in einer im wesentlichen horisontalen Richtung führen*

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet# daß dieses Gefäß ein vertikal angeordnetes längliches Daapfgene - mtorgefäß ist, um Kühldampf aus einer Lösung aussutreiben, wobei dieser Generator in eine Kahlmaschine eingeschlossen ist, die auch einen Kahlmittelkondensator aufweist; mit einen Kühlmittelverdanpfer und einen Absorber sum Absorbieren von Kühlmitteln In ein flüsslgkeitsabsorbene, wobei die HorisontalstrOmung der heißen Verbrennungeprodukte längs des Generatorgefäßes, die durch diesen Brenner und diese Zug induzierende Sinrelohunt erzeugt wurde, hlerduroh dieser Kühl- oder Kältemaschine die Höhe in Fortfall kommen lassen, die von einem Brenner und dem Verbrennungsraum eingenommen würde, wenn ein· Vertikalbefeuerung des Generatorgefäßes zur Anwendung gebraoht würde·

   3. Vorrichtung naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Heiz- und horizontale Zugeinrichtung einen umsohloseenen Raum um. diesen unteren Teil dieses Gefäßes aufweist, vobei wenigstens ein Gasbrennerrohr im wesentlichen parallel zu dieser unteren Teil dieses Gefäßes angeordnet 1st und sin Ver-»

   109833/1248 —_n

   200S377

   brennungsproduktauslafirohr von diesen umschloseeneB Rat» an ·1η·Γ Stalle Ib wesentlichen auf der anderen Seite dies·· unteren Teile dee Gefäße· abgeht.

   4« Torrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennselohnet» da# diese Heizeinriohtungen und die horizontalen Zugeinrlohtungen Rippen auf diesem unteren Teil dieses Gefäßes aufweisen«

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennseichnet, daß dieses öeaeratorgefäß innen vorgesehene Ablenk« oder Dmlenkbleche sowohl in den oberen wie den unteren Seilen aufweisen» um den Oegenstromkontakt des EUhldampfes mit einer lösung in einer Vielzahl in Abstand angeordneter Stufen herbeizuführen·

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