DE202007007999U1 - Absorption refrigeration system without pressure-compensating gas - Google Patents

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Abstract

Absorptionskälteanlage ohne druckausgleichendem Gas ist
dadurch gekennzeichnet, dass
• Verdampfer 7 und Nachkühler 5 als Plattenwärmeübertrager und der Absorber 8 als Rieselfilmabsorber ausgeführt sind, wobei Absorber und Nachkühler nebeneinander und unter dem Verdampfer 7 angeordnet sind.
• der Desorber aus einem regenerativ und einem fremdbeheizten Teil besteht, die sich in einer liegenden Druckhülle befinden. Der regenerativ beheizte Teil befindet sich im oberen Teil der Druckhülle und besteht aus zwei Kammern die durch das Leitblech 17 und dem Bodenblech 16 gebildet werden. Der fremdbeheizte Teil befindet sich im unteren Teil der Druckhülle und besteht aus 3 Kammern die durch die Leitbleche 14 und 15 sowie dem Bodenblech 16 gebildet werden. Die Gegenstromführung Lösungsmittel und Kältemitteldampf wird mittels Wehre und Fenster realisiert.
• die Kälteträgeraustrittstemperatur über die Zufuhr der armen Lösung in den Absorber 8 geregelt wird. Der Füllstand im Desorber 1 wird über die Drehzahl der...Absorption refrigeration system without pressure-compensating gas is
characterized in that
• Evaporator 7 and aftercooler 5 are designed as a plate heat exchanger and the absorber 8 as Rieselfilmabsorber, wherein absorber and aftercooler are arranged side by side and below the evaporator 7.
• The desorber consists of a regenerative and a externally heated part, which are located in a horizontal pressure shell. The regeneratively heated part is located in the upper part of the pressure shell and consists of two chambers which are formed by the guide plate 17 and the bottom plate 16. The externally heated part is located in the lower part of the pressure shell and consists of 3 chambers which are formed by the baffles 14 and 15 and the bottom plate 16. The countercurrent flow of solvent and refrigerant vapor is realized by means of weirs and windows.
• The brine outlet temperature is controlled by the supply of the poor solution in the absorber 8. The level in the desorber 1 is determined by the speed of the ...

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Description

Das Verfahren ist vorteilhaft anwendbar für die Kälteerzeugung unter 0°C vorzugsweise im Bereich kleinerer Leistungen oberhalb 10 kW für in Serie herzustellende Absorptionskälteanlagen mit vertretbaren Anschaffungskosten.The Method is advantageously applicable for the cooling below 0 ° C preferably in the range of smaller powers above 10 kW for series-produced absorption refrigeration systems with reasonable acquisition costs.

Aufgabe ist es, das bekannte Absorptionskälteverfahren für kleine und mittlere Leistungen zu modifizieren und den Anwendungsbereich für Leistungen bis unter 50 kW so zu optimieren, dass eine Konkurrenzfähigkeit zum Kompressionskälteverfahen hergestellt wird.task It is the well-known absorption cooling method for small and medium performances and the scope of application for services to under 50 kW so to optimize that competitiveness for Kompressionskälteverfahen will be produced.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Wahl Trockenverdampfer 7, Kondensator 3 und Nachkühler 5 als Plattenwärmeübertrager, dem liegenden überfluteten Desorber mit Lösungsrückführung 1, einen Rieselfilmabsorber mit liegenden Kühlrohren 8, einen stehenden Gegenstromrektifikator 2 mit Pumpe 13 zur Rücklauferzeugung und einer Lösungspumpe 10 als Schraubenspindelpumpe mit Spaltrohrmotor. Die Anordnung dieser Apparate ermöglicht eine kompakte Gestaltung der Anlage, ohne dabei das Leistungspotential einzuschränken.The task is solved by choosing dry evaporators 7 , Capacitor 3 and aftercooler 5 as a plate heat exchanger, the lying flooded desorber with solution recycling 1 , a Rieselfilmabsorber with horizontal cooling tubes 8th , a standing countercurrent rectifier 2 with pump 13 for reflux generation and a solution pump 10 as screw pump with canned motor. The arrangement of these devices allows a compact design of the system, without limiting the performance potential.

Die Entwicklung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung der Kältebereitstellung unter 0°C nach dem Sorptionsprinzip. Als Arbeitspaar sind Mischungen der reinen Flüssigkeiten Ammoniak und Wasser vorgesehen. Für den Leistungsbereich bis 50 kW sind Heizparameter oberhalb 100°C erforderlich.The Development relates to a method and apparatus of refrigeration provision below 0 ° C the sorption principle. As a working couple are mixtures of pure liquids Ammonia and water provided. For the power range up 50 kW, heating parameters above 100 ° C are required.

Absorptionskälteanlagen ohne druckausgleichendem Gas weisen im heißen Teil ein ausgeprägt hohes Druckniveau auf, das durch die Kondensation des Kältemittels bestimmt wird, und im kalten Teil ein niedriges Druckniveau, das durch die Verdampfungstemperatur des reinen Kältemittels geprägt ist. Die Beschreibungen beziehen sich deshalb sowohl auf den Hochdruck- als auch auf den Niederdruckteil der Anlage, die in 1 schematisch dargestellt sind.Absorption refrigeration systems without pressure-compensating gas have in the hot part to a very high pressure level, which is determined by the condensation of the refrigerant, and in the cold part, a low pressure level, which is characterized by the evaporation temperature of the pure refrigerant. The descriptions therefore refer to both the high-pressure and the low-pressure part of the plant, which in 1 are shown schematically.

Der Niederdruckteil der Anlage kann wie folgt beschrieben werden. Dabei werden der Verdampfer 7 sowie der Nachkühler 5 als Plattenwärmeübertrager ausgeführt. Das Kältemittel wird dem Verdampfer 7 von oben zugeführt, der dabei entstehende Kältemitteldampf und der wässrige Entgasungsrest werden dem tiefer gelegenen Nachkühler 5 zugeführt. Im Nachkühler 5 wird der wässrige Entgasungsrest weiter verdampft und der Kältemitteldampf überhitzt. Anschließend gelangen der überhitzte Kältemitteldampf sowie der evt. nicht verdampfte Entgasungsrest in den unteren Teil des Absorbers 8. Im oberen Teil des Absorbers 8 wird eine an Kältemittel arme Lösung über Düsen eingesprüht (adiabate Absorption). Anschließend erfolgt eine Kühlung des Lösungsmittels über liegende Kühlrohre, wodurch die weitere Absorption ermöglicht wird. Die dabei entstandene an Kältemittel reiche Lösung wird im Lösungssammler 9 gespeichert und der Lösungspumpe 10 zugeführt.The low pressure part of the system can be described as follows. This will be the evaporator 7 as well as the aftercooler 5 designed as a plate heat exchanger. The refrigerant is the evaporator 7 supplied from above, the resulting refrigerant vapor and the aqueous degassing are the lower aftercooler 5 fed. In the aftercooler 5 the aqueous degassing is further evaporated and the refrigerant vapor overheated. Subsequently, the superheated refrigerant vapor and the possibly not vaporized degassing arrive in the lower part of the absorber 8th , In the upper part of the absorber 8th a low-refrigerant solution is sprayed through nozzles (adiabatic absorption). Subsequently, a cooling of the solvent takes place over lying cooling tubes, whereby the further absorption is made possible. The resulting rich in refrigerant solution is in the solution collector 9 stored and the solution pump 10 fed.

Der Hochdruckanteil der Anlage kann wie folgt beschrieben werden. Zunächst wird mittels der Lösungspumpe 10 die an Kältemittel reiche Lösung in den Wärmeübertrager 12 und anschließend in den Rektifikator 2 gefördert, wo sie teilweise verarmt (Abtriebssäule 2a). Hinterher gelangt diese Lösung in den regenerativ beheizten Teil des Desorbers 1 (Lösungsrückführung, 2, Schnitt A-A), wobei die Lösung weiter verarmt wird. Nachfolgend gelangt die Lösung in den fremdbeheizten Teil des Desorber 1 (2, Schnitt B-B) und wird auf das Niveau der armen Lösung ausgetrieben. Hierbei wird mittels Leitblechen 14 bis 17 die ausgasende Lösung im Gegenstrom zum Heizmedium und zum Kältemitteldampf geführt. Die dabei entstandene an Kältemittel arme warme Lösung kann in der Lösungsrückführung einen Teil der Wärme an die ausgasende Lösung im Desorber 1 abgehen, bevor sie im Wärmeübertrager 12 weiter Wärme an die reiche Lösung abgibt. Anschließend wird die arme Lösung durch ein Regelorgan 11 in den Niederdruckteil geleitet.The high pressure part of the system can be described as follows. First, by means of the solution pump 10 the rich in refrigerant solution in the heat exchanger 12 and then into the rectifier 2 encouraged, where they partially impoverished (stripping column 2a ). Afterwards, this solution enters the regeneratively heated part of the desorber 1 (Solution recirculation, 2 , Section AA), where the solution is further depleted. Subsequently, the solution enters the externally heated part of the desorber 1 ( 2 , Section BB) and is expelled to the level of poor solution. This is done by means of baffles 14 to 17 the outgassing solution is passed in countercurrent to the heating medium and to the refrigerant vapor. The resulting poor in refrigerant warm solution can in the solution recycling a portion of the heat to the outgassing solution in the desorber 1 Let go before putting them in the heat exchanger 12 continue to give off heat to the rich solution. Subsequently, the poor solution by a control organ 11 passed into the low pressure part.

Der aus dem Desorber 1 austretende Kältemitteldampf gelangt zunächst in die Abtriebssäule 2a des Rektifikators, welche als Glockenbodenkolonne oder als Füllkörperkolonne ausgeführt ist. Aus Kostengründen kann auf eine Abtriebssäule 2a auch verzichtet werden. Anschließend gelangt der Dampf in die Verstärkersäule 2b des Rektifikators, welche als Glockenbodenkolonne ausgeführt ist. Der so aufkonzentrierte Kältemitteldampf wird im Kondensator 3 niedergeschlagen und das dabei entstandene Kältemittelkondensat soll im Kältemittelsammler 4 gespeichert werden, hinterher gelangt ein Teil des Kältemittelkondensates in den Nachkühler 5 und wird unterkühlt. Anschließend drosselt das Expansionsventil 6 die Kältemittelzufuhr in den Verdampfer 7. Ein kleiner Teil des Kältemittelkondensates wird mittels einer Pumpe 13 als Rücklauf in den oberen Teil der Verstärkersäule 2b des Rektifikator geführt. Im unteren Teil der Verstärkersäule 2b wird das mit Wasser angereicherte Kältemittelkondensat in den Desorber 1 geleitet.The one from the desorber 1 Exiting refrigerant vapor first enters the output column 2a the rectifier, which is designed as a bubble tray column or as a packed column. For cost reasons, can on a stripping column 2a also be waived. Then the steam enters the amplifier column 2 B the rectifier, which is designed as a bubble tray column. The thus concentrated refrigerant vapor is in the condenser 3 deposited and the resulting refrigerant condensate should in the refrigerant collector 4 be stored behind, enters a portion of the refrigerant condensate in the aftercooler 5 and is overcooled. Subsequently, the expansion valve throttles 6 the refrigerant supply to the evaporator 7 , A small part of the refrigerant condensate is by means of a pump 13 as reflux into the upper part of the amplifier column 2 B led the rectifier. In the lower part of the amplifier column 2 B becomes the water-enriched refrigerant condensate in the desorber 1 directed.

Besonders vorteilhaft an dieser Schaltung ist, dass Abtriebs- und Verstärkersäule statt übereinander auch nebeneinander liegen können und somit die Höhe des Rektifikators reduziert werden kann.Especially advantageous in this circuit is that output and amplifier column instead of one above the other can also be next to each other and thus the height of the rectifier can be reduced.

Die Regelung der Anlage wird über drei Regelkreise realisiert. Wobei die Zufuhr der armen Lösung in den Absorber 8 über ein Regelorgan 11 gedrosselt wird, als Führungsgröße dient die Kälteträger austrittstemperatur, siehe 3. Die Zufuhr der reichen Lösung, 5, in die Abtriebssäule 2a bzw. in den Desorber 1 wird über eine drehzahlgeregelte Schraubenspindelpumpe 10 in Abhängigkeit vom Füllstand im fremdbeheizten Teil des Desorbers 1 geregelt. Damit kann sichergestellt werden, dass die Heizrohre im Desorber 1 mit Lösung bedeckt sind, was für einen effektiven Betrieb notwendig ist. Die Verdampfungstemperatur wird über ein Expansionsventil 6 eingestellt, als Führungsgröße wird der Verdampferdruck verwendet, siehe 4.The control of the system is realized via three control circuits. The supply of the poor solution in the absorber 8th via a regulatory organ 11 is throttled, as a guide is the refrigerant outlet temperature, see 3 , The supply of the rich solution, 5 , in the stripping column 2a or in the desorber 1 is via a speed-controlled Screw Pump 10 depending on the level in the externally heated part of the desorber 1 regulated. This can ensure that the heating pipes in the desorber 1 are covered with solution, which is necessary for effective operation. The evaporation temperature is via an expansion valve 6 set, as the reference variable, the evaporator pressure is used, see 4 ,

Claims (1)

Absorptionskälteanlage ohne druckausgleichendem Gas ist dadurch gekennzeichnet, dass • Verdampfer 7 und Nachkühler 5 als Plattenwärmeübertrager und der Absorber 8 als Rieselfilmabsorber ausgeführt sind, wobei Absorber und Nachkühler nebeneinander und unter dem Verdampfer 7 angeordnet sind. • der Desorber aus einem regenerativ und einem fremdbeheizten Teil besteht, die sich in einer liegenden Druckhülle befinden. Der regenerativ beheizte Teil befindet sich im oberen Teil der Druckhülle und besteht aus zwei Kammern die durch das Leitblech 17 und dem Bodenblech 16 gebildet werden. Der fremdbeheizte Teil befindet sich im unteren Teil der Druckhülle und besteht aus 3 Kammern die durch die Leitbleche 14 und 15 sowie dem Bodenblech 16 gebildet werden. Die Gegenstromführung Lösungsmittel und Kältemitteldampf wird mittels Wehre und Fenster realisiert. • die Kälteträgeraustrittstemperatur über die Zufuhr der armen Lösung in den Absorber 8 geregelt wird. Der Füllstand im Desorber 1 wird über die Drehzahl der Lösungspumpe 10 auf einem konstanten Niveau gehalten und die Verdampfungstemperatur wird über den Verdampferdruck mittels eines Expansionsventils 6 festgelegt. • der Rektifikator aus zwei nebeneinander angeordneten Säulen 2a, 2b bestehen kann.Absorption refrigeration system without pressure-compensating gas is characterized in that • evaporator 7 and aftercooler 5 as a plate heat exchanger and the absorber 8th are designed as falling film absorber, wherein absorber and aftercooler side by side and below the evaporator 7 are arranged. • The desorber consists of a regenerative and a externally heated part, which are located in a horizontal pressure shell. The regeneratively heated part is located in the upper part of the pressure shell and consists of two chambers through the baffle 17 and the floor panel 16 be formed. The externally heated part is located in the lower part of the pressure shell and consists of 3 chambers through the baffles 14 and 15 as well as the floor panel 16 be formed. The countercurrent flow of solvent and refrigerant vapor is realized by means of weirs and windows. • the brine outlet temperature via the supply of the poor solution in the absorber 8th is regulated. The level in the desorber 1 is about the speed of the solution pump 10 held at a constant level and the evaporation temperature is above the evaporator pressure by means of an expansion valve 6 established. • The rectifier consists of two columns arranged side by side 2a . 2 B can exist.
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