DE2009377C3 - Kältemitteldampf -Generator - Google Patents
Kältemitteldampf -GeneratorInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B33/00—Boilers; Analysers; Rectifiers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kältemitteldampf-Generator der Rektifiziersäulenbauart 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 Säule angeordnet.
Diese Maßnahme hat den Nachteil, daß der Kältemilteldampf-Generator eine relativ große Bauhöhe
aufweist.
Zur Reduzierung der Bauhöhe eines Kältemitteldampf-Generators der Rektifiziersäulenbauart isl 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 wendeiförmige Ausgestaltung des Generators stellt jedoch einen relativ
komplizierten Aufbau dar.
gattungsgemäßen Kältemitteldampf-Generator derart zu verbessern, daß eine besonders kompakte Ausführungsform
des Generators erhalten 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.
Diese Lösung hat nicht nur den Vorteil, daß der einfache Aufbau und gute Wirkungsgrad des gattungsgemäßen
Generators erhalten bleibt, gleichwohl aber dessen Bauhöhe deutlich reduziert wird; es wird darüber
hinaus auch erreicht, daß die Stufen zum vertikalen Gegenstromkontakt von aufsteigendem Kältemitteldampf
und abwärtsströmender kälterer Lösung bereits im vom Brenner beaufschlagten Bereioh liegen.
Dadurch wird erreicht, daß der oberhalb des Sumpfes gelegene Bereich des Generators, in welchem sich die
Gegenkontaktstufen befinden, ebenfalls von den Brennergasen beaufschlagt wird. Die Einrichtung zur
Führung der Verbrennungsgase um den unteren Säulenabschnitt dient einer gleichmäßigen Beaufschk,-gung
des Säulenabschnittes mit Verbrennungsgasen.
Aus den US-PS 22 57 986 und 33 16 72? ist zwar eine
Einrichtung zur im wesentlichen waagerechten Führung der Verbrennungsgase im unteren Säulenabschnitt des
Kältemitteldampf-Generators bekannt Hierbei handelt es sich jedoch um e'm durch den Lösungsmittelsumpf
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 deutlichen Verringerung der Generatorgröße, da der für
jedes Flammrohr benötigte Raum zu einer Vergrößerung der Säule selbst führt.
Vorzugsweise weist die Einrichtung zur Führung der Verbrennungsgase einen das Brennerrohr 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 dar, da der ohnehin für die Verbrennungsgase
erforderliche Abzug genutzt wird. Hierdurch wird der natürlichen vertikalen Konvektionsströmung der Verbrennungsgase
eine horizontale Strömungskomponente überlagert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmeaufnahmerippen spiralförmig an
der Seitenwandung des unteren Säulenabschnittes angeordnet. Diese Maßnahme unterstützt die Führung
der Verbrennungsgase um den Säulenabschnitt und den Wärmetausch zwischen den Gasen und der Säule.
Eine beispielsweise Ausfuhrungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert werden, in
der
Fig. 1 in der Hauptsache eine schematische Schnittdarstellung
eines erfindungsgemäßen Generators ist, und
In Fi g. 1 ist in vereinfachter Form eine Absorptionskälteanlage zur Verwendung beispielsweise bei einer
Luftkonditionierungsvorrichtung dargestellt, die als Grundelemenle einen Verdampfer 12, einen Absorber
14, einen Kältemitteldampf-Generator 16 und einen Kondensator 18 aufweist. Dem Verdampfer 12 zugehö-
rig ist ein Expansionsventil 22, um den Druck des Hochdruckkältemittels 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 vom 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 Kältemittel
anschließend zum Verdampfer 12 geleitet wi-d. 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 tritt, bevor sie in den Generator 16 eintritt, in Wärmeaustausch mit der Lösung, die den Generator 16
durch die Leitung 26 verläßt (Wärmetauscher 35).
Der Generator 16 ist von der sogenannten »Analysator«-Bauart,
durch die ein Gegenstromkontakt des freigesetzten Kältemitteldampfes mit einem herangeführten
Strom von Absorberlösung in einer Anzahl von Folgestufen vorgenommen wird, wobei der Dampf
durch den Generator nach oben und die Lösung nach unten geführt ist Erreicht wird dies mittels einer
Vielzahl von Innenplatten oder Scheiben, die dafür sorgen, 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 Vertikalabstand 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 Kältemitteldampfes 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 Kälteanlage 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 liefert, der die natürlichen vertikalen
Konvektionsströme überlagert, se daß die Strömung der 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
VerbrennuRfesgasauslaßrohr 50 verwendet wird, welches
auf der dem Brennerrohr ge^/iüberliegenden
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 ir- 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
Seitenwandung 58, die sich in der Nähe des Brennerrohrs 44 befindet ist mit öffnungen 66 zum Einführen
von Sekundärluft zur Unterstützung der Verbremmng vorgesehen. Primäre Verbrennungsluft tritt 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 Beding-.,IJ; erfüllt bleiben, daß die Heizgase den
Abschnitt 16' horizontal anströmen.
Voranstellend 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(Fig. I).
Claims (3)
1. Kälteinitteldampf-Generator der Rektifiziersäulenbauart 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 Verbrennungsgasstromes
erstreckenden Wärmeaufnahmerippen, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (44)
seitlich neben und im wesentlichen parallel zur Seitenwandung des unteren Säulenabschnittes (16')
angeordnet iiad eine Einrichtung (46,48,50,52) zur
im wesentlichen waagerechten 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 Verbrenaungsgase einen das
Brennerrohr (44) und den unteren Säulenabschnitt (16') umschließenden Raum (52) mit einem Abzug
(46, 50) aufweist welcher diametral dem Brennerrohr (44) gegenüber angeordnet ist
3. Kältemitlcldampf-Generator nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Wärmeaufnahmerippen (48) spiralförmig an der Seitenwandung
des unteren Säulenabscfiniti:i>(16') angeordnet
sind.
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