DE2009377B2 - Kältemitteldampf-Generator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kälicmittcldampf-Generator der Rektifiziersäulenbauarl für ein Absorptionskälteaggregat mit im wesentlichen lotrechter Anordnung der Säule, die wenigstens in ihrem unteren Abschnitt Stufen zum vertikalen Gegenstromkontakt von aufsteigendem Kältemitteldampf und abwärtsströmender kälterer Kältemittellösung aufweist, ferner mit einem außerhalb der Säule angeordneten Brennerrohr für gasförmige oder flüssige Brennstoffe mit mehreren nebeneinander angeordneten Austrittsöffnungen und mit am unteren Säulenabschnitt angebrachten, sich in Richtung des Verbrennungsstromes erstreckenden Wärmeaufnahmerippen.

Ein Kältemitteldampf-Generator der angegebenen Gattung ist aus der US-PS 33 67 137 bekannt. Beim bekannten Kältemitteldampf-Generator ist das Brennerrohr unterhalb des Bodens der Säuiu angeordnet. Diese Maßnahme hat den Nachteil, daß der Kältemitteldampf-Generator eine relativ große Bauhöhe aufweist.

Zur Reduzierung der Bauhöhe eines Kältemitteldampf-Generators der Rektifiziersäulenbauart ist es aus der US-PS 23 37 870 bekannt, den Generator wendelförmig auszubilden und das Brennerrohr unterhalb des Generators anzuordnen. Hierdurch wird zwar eine Reduzierung der Gesamtbauhöhe des Kältemitteldampf-Generators bewirkt. Die wendclförmige Ausgestaltung des Generators stellt jedoch einen relativ komplizierten Aufbau dar.

gattungsgemäßen Kältemitteldampf-Generator derart zu verbessern, daß eine besonders kompakte Ausführungsform des Generators erhaiien wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. ■ daß das Brennrohr seitlich neben und im wesentlichen parallel zur Seitenwandung des unteren Säulenabschnittes angeordnet und eine Einrichtung zur im wesentlichen waagerechten Führung der Verbrennungsgase um den unteren Säulenabschnitt vorgesehen ist. ι» Diese Lösung hat nicht nur den Vorteil, daß der einfache Aufbau und gute Wirkungsgrad des gattungs gemäßen Generators erhalten bleibt, gleichwohl aber dessen Bauhöhe deutlich reduziert wird; es wird darüber hinaus auch erreicht, daß die Stufen zum vertikalen ι; Gegenstromkontakt von aufsteigendem Kältemittel dampf und abwärtssirömender kälterer Lösung bereits im vom Brenner beaufschlagten Bereich liegen. Dadurch wird erreicht, daß der oberhalb des Sumpfes gelegene Bereich des Generators, in welchem sich die .'(ι Gegenkontaktstufen befinden, ebenfalls von den Brennergasen beaufschlagt wird. Die Einrichtung zur Führung der Verbrennungsgase um den unteren Säulenaöschnitl dient einer gleichmäßigen Beaufschlagung des Säulenabschnittcs mit Verbrennungsgasen.

Aus den US-PS 22 57 986 und ii 16 727 ist zwar eine Einrichtung zur im wesentlichen waagerechten Führung der Verbrennungsgase im unteren Säulenabschnitt des Kältcmitleldampf-Generators bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch um ein durch den Lösungsmittelsumpf κι geführtes Flammrohr, über dessen Wand der Wärmeaustausch zwischen heißen Verbrennungsgasen flüssiger Lösung stattfindet. Die Führung des Flammrohres durch den Lösungsmittelsumpf soll die Effektivität des Generators erhöhen. Sie führt jedoch nicht zu einer ii deutlichen Verringerung der Generatorgröße, da der für jedes Flammrohr benötigte Raum zu einer Vergrößerung der Säule selbst führt.

Vorzugsweise weist die F.inrichlung zur Führung der Verbrennungsgase einen das ßrcnncrrohr und den ·"' unteren Säulenabschnitt umschließenden Raum mit einem Abzug auf, welcher diametral dem Brennerrohr gegenüber angeordnet ist. Diese Maßnahme stellt eine besonders einfache Realisierung der waagerechten Führung der Verbrennungsgase um den Säulenabschnitt J~> dar, da der ohnehin für die Verbrennungsgase erforderliche Abzug genutzt wird. Hierdurch wird der natürlichen vertikalen Konvektionsströmung der Verbrennungsgasc eine horizontale Strömungskomponente überlagert.

■'■<· Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmeaufnahmerippen spiralförmig an der Seitenwandung des unteren Säulcnabschnittes angeordnet. Diese Maßnahme unterstützt die Führung der Verbrennungsgase um den Säulenabschnitt und den '>*"> Wärmetausch zwischen den Gasen und der Säule.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert werden, in der

Fig. 1 in der Hauptsache eine schcmatischc Schnittwi darstellung eines erfindungsgemäßen Generators ist, und

F i g. 2 ein Schnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1 ist.

In Fig. 1 ist in vereinfachter Form eine Absorptionskälteanlage zur Verwendung beispielsweise bei einer iv> Luftkonditionierur.gsvurrichtung dargestellt, die als Grundelemente einen Verdampfer 12, einen Absorber f4. einen Kältemitteldampf-Generalor 16 und einen Kondensator I^ ΛΐιΓννρι<,ι Dom Verdampfer 12 zut*ehö

rig ist ein Expansionsventil 22. um den Druck des Hochdruckkältemitlels zu reduzieren, wobei die hierdurch erzeugte Kälte verwendet wird, um einen Kälteträger, z. B. Luft, in einer Schlange 24 zu kühlen. Kältemitteldampf relativ niedrigen Drucks aus dem Verdampfer 12 wird zum Absorber 14 geleitet, wo er in Kontakt mit der Absorptionslösung kommt und hiervon absorbiert wird, welche vom Generator 16 über eine Leitung 26 geführt wird. Letztere enthält eine Verengung 28, da die Lösung den Generator 16 bei relativ hohem Druck verläßt. Die Wärme wird vom Absorber 14 beispielsweise über eine Kühlschlange 30 abgeführt.

Die Lösung "om Absorber 14 wird durch eine Pumpe 32 unter Druck gesetzt und über eine Leitung 34 an den Generator 16 abgegeben, wo sie erhitzt wird, um das Kältemittel in Dampfform freizusetzen. Der Dampf tritt über eine Leitung 36 in den Kondensator 18 ein, der z. B. luftgekühlt ist, worauf das kondensierte Kältemitlei anschließend zum Verdampfer 12 geleitet wird. Der Kältemitteldampf im oberen Abschnitt des Generators 16 steht unter Wärmeaustausch (bei 33) mit der Lösung in der Leitung 34. wobei Flüssigkeit aus dem Kältemitteldampf kondensiert wird. Die Lösung in der Leitung 34 trilt, bevor sie in den Generator 16 eintritt, in Wärmeaustausch mit der Lösung, die den Generator 16 durch die Leitung 26 verläßt (Wärmetauscher 15).

Der Generator 16 ist von der sogenannten »Analysa-Ior«-Bauart, durch die ein Gegenslromkontakt des freigesetzten Kältemitteldampfcs mit einem herangeführten Strom von Absorbcrlösung in einer Anzahl von Folgestufen vorgenommen wird, wobei der Dumpf durch den Generator nach oben und die Lösung nach unten geführt ist. Erreicht wird dies mittels einer Vielzahl von Inncnplatlen oder Scheiben, die dafür soigen, daß die Lösung in der Generatorsäule quer hin- und herströmt. Bekanntlich hängt die Wirksamkeit bei dieser Art von Generatoren direkt mit der Art von Stufen und damit mit der Höhe des Generators zusammen. Entsprechend der Darstellung sind eine Vielzahl horizontaler, unter Verlikalabstand vorgesehener Platten 38 vorgesehen, von denen eine jede mit einer öffnung 40 ausgestattet ist, die jeweils zur Öffnung der benachbarten Platte versetzt ist. Die heiße Lösung tritt nach Freigabe des Kältemittekhmpfes in Gegenstrom-Wärmeaustausch mit der einströmenden kälteren Lösung, indem sie durch ein Rohr 42 nach oben strömt, welches durch die Platten 38 zum Kopf der Generatorsäule 16 geführt ist.

Sämtliche der bisher beschriebenen Bauteile sowie deren dargestellte Zuordnung sind von üblicher Bauart und wurden beschrieben, damit der Erfindungsgegenstand im richtigen Zusammenhang dargestellt werden kann. Wie bereits erwähnt, wurde beim Stande der Technik, wenn der Generator 16 mittels einer Gasflamme erwärmt wird, der Gasbrenner direkt unterhalb des unteren Endes des Generators angeordnet, wodurch die Gesamthöhe der Käl'eanlage relativ groß ausfiel. Im Rahmen der Erfindung ist nun dafür gesorgt, daß der Generator 16 von der Seite beheizt wird, so daß keinerlei zusätzliche Bauhöhe durch das Vorhandensein des Brenners notwendig ist. Entsprechend der Darstellung kann dies mittels wenigstens eines vertikal angeordneten Brennerrohres 44 erreicht werden, welches parallel zum Generator 16 angeordnet ist, sowie mittels einer Kaminanordnung 46 auf der gegenüberliegenden Seite des Generators 16, wobei die Kaminanordnung 46 so ausgebildet ist, daß sie einen mechanischen Zug liefe-t, der die natürlichen vertikalen Konvektionsströme überlagert, so daß die Strömung d<*r Verbrennungsprodukte im wesentlichen horizontal quer über den unteren Teil des Generators 16 geht. Die Kaminanordnung kann verschiedene Umlenkbleche umfassen und wirkt mit Rippen auf dem unteren Generatorabschnitt 16' zusammen, 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 Anlage zu Anlage variieren können. Nach der dargestellten Ausführungsform wird der notwendige Horizontalzug erhalten, indem ein einziges vertikales Brennerrohr zusammen mit der Spiralrippe 48 am unteren Teil 16' des Generators sowie ein einfaches Verbrennungsgasauslaßrohr 50 verwendet wird, welches auf der dem Brennerrohr gegenüberliegenden Seite des Generatorabschnitts 16' angeordnet ist und vom oberen Ende eines umschlossenen Raumes 52 abgeht, der den unteren Teil 16' des Generators umgibt. Das Auslaßrohr 50 mündet an einer zweckmäßigen Stelle in die Atmosphäre; es können geeignete Umlenkbleche und Kaminanordnungen vorgesehen sein, um für den notwendigen Zug zu sorgen.

Entsprechend der Darstellung besteht der umschlossene Raum 52 aus einer kastenartigen Konstruktion mit Kopf- und Bodenwandungen 54 und 56 aus Isoliermaterial und drei Seitenwandungen 58, 60 und 62 ebenfalls aus Isoliermaterial. Die verbleibende Seitenwandung 64 und das Auslaßrohr 50 können aus Metallblech hergestellt sein. Vorzugsweise ruht das untere Ende des Generators 16 auf der Bodenwandung 56. Die Seitepwandung 58, die sich in der Nähe des Brennerrohrs 44 befindet, ist mit Öffnungen 66 zum Einführen von Sekundärluft zur Unterstützung der Verbrennung vorgesehen. Primäre Verbrennungsluft trilt in das Brennerrohr 44 durch eine übliche Anordnung, wie beispielsweise bei 68 gezeigt, ein. Sowohl die Primär- als auch die Sekundärluft können so gerichtet sein, daß sie den horizontalen Heizmittelstrom entlang des Abschnitts 16' des Generators bewirken oder bewirken helfen.

Andere Formen von Brennern können verwendet werden. Beispielsweise kann der Brenner kurz unterhalb der Kopfwandung 54 vorgesehen und so konstruiert sein, daß eine nach unten verlaufende Flamme erzeugt wird, die im wesentlichen parallel zum unteren Teil des Generators verläuft und die gleiche Erstreckung wie dieser aufweist. Es muß aber die Bedingung erfüllt bleiben, daß die Heizgase den Abschnitt 16' horizontal anströmen.

Voranstehend wurde gezeigt, daß die Horizontalbefeuerung des Generators 16 die Höhe der Anlage um den Betrag reduziert, die von Brenner und Verbrennungsraum bisher eingenommen wurde, wenn der Generator 16 vertikal von einer Stelle unterhalb seines unteren Endes des Generators 16 befeuert wird. Diese Einsparungen in der Höhe können ganz beachtlich bei einer Anlage relativ geringer Kapazität sein, insbesondere wenn die Anlage als kompakte Einheit in dem Sinne ausgebildet ist, daß sämtliche Bestandteile innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 70 angeordnet sind (F i g. 1).

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kältemitteldampf-Generator der Rektifiziersäulenbauart für ein Absorplionskälteaggregat mit im wesentlichen lotrechter Anordnung der Säule, die wenigstens in ihrem unteren Abschnitt Stufen zum vertikalen Gegenstromkontakt von aufsteigendem Kältemitteldampf und abwärtsströmender kälterer Kältemittellösung aufweist, ferner mit einem außerhalb der Säule angeordneten Brennerrohr für gasförmige oder flüssige Brennstoffe mit mehreren nebeneinander angeordneten Austrittsöffnungen und mit am unteren Säulenabschnitt angebrachten, sich in Richtung des Verbrennungsgasstromes erstreckenden Wärmeaufnahmerippen, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (44) seitlich neben und im wesentlichen parallel zur Seilenwandung des unteren Säulenabschnittes (16') angeordnet und eine Einrichtung (46, 48, 50, 52) zur im wesentlichen waagerechlen Führung der Verbrennungsgase um den unteren Säulenabschnitt (16') vorgesehen ist.

2. Kältemitteldampf-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (46,48, 50,52) zur Führung der Verbrennungsgase einen das Brennerrohr (44) und den unteren Säulenabschniit (16') umschließenden Raum (52) mit einem Abzug (46, 50) aufweist, welcher diametral dem Brennerrohr (44) gegenüber angeordnet ist.

3. Käitemitteldampf-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaufnahmerippen (48) spiralförmig an der Seitenwandung des unteren Säulenabschnittcs (16') angeordnet sind.