DE2158617A1

DE2158617A1 - Verfahren und anlage zur absorptionskaelteerzeugung

Info

Publication number: DE2158617A1
Application number: DE2158617A
Authority: DE
Inventors: Gerschkowitsch Emman Ajnbinder; Wasil Ewitsch Georgij Kurilow; Leonid Sergejewitsc Neustrojew
Original assignee: DONEZKIJ WNIPITSCHERMETENERGOO
Current assignee: DONEZKIJ WNIPITSCHERMETENERGOO
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1973-05-30
Also published as: DE2158617B2; FR2165743A1; FR2165743B1; BE777338A

Description

VERFAHREN UIiI) ANLAGE ZUR ABSORPTIGNS-KÄLTEERZEUGUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Anlagen zur Erzeugung von künstlicher Kälte, insbesondere Lithiumbromid- Absorptionskälteanlagen, in denen als ülnergieqielle Wärmeübertragungsmittel von hoher Temperatur verwendet werden.

Es ist bekannt, daß Lithiumbromid- Absorptionskälteanlagen mit einer Abführung der Kondensationswärme und der Ajpsorptionswärme mittels technischen Kühlwassers betrieben werden. Beim Aufbau und beim Betrieb von größeren Kältestationen sind für die Versorgung dieser Stationen mit Umlauf— oder mit fließendem Kühlwasser bedeutende Investions- und Betriebskosten erforderlich; deshalb ist die Frage einer Verminderung des Verbrauches von Kühlwasser in Lithiumbromid-Absorptionskälteanlagen recht aktuell.

309822/0194

Zur Zeit werden die Arbeiten zur Verminderung des Verbrauches von technischem Umlaufwasser in Lithiumbromid-Absorptionskälteanlagen auf dem Gebiet der Verminderung der thermischen Beanspruchung des Kondensators durch die Verwendung von beispielsweise der zweistufigen Regenerierung und die Erhöhung des gesamten Temperaturniveaus der abzuführenden Wärme durch die Verwendung von beispeilsweise Stufensystemen durchgeführt.

Die bekannten Lösungen erhöhen die Wirtschaftlichkeit der Anlage } sie erfordern jedoch die Abführung der Kondensationswärme, die beim Kondensieren des Kältemittels ensteht, in die Atmosphäre; aus diesem Grunde wird die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen unter sonst gleichen Bedingungen umso höher sein, je geringer der Unterschied zwischen der Temperatur des abgekühlten Mediums und der Temperatur der Kondensation ist. Man muß außerdem darauf verweisen, daß in den Systemen der Versorgung mit Umlaufwasser oder mit fließendem Wasser nicht nur eine große Wassermenge, sondern auch große Mengen ■ geringpotentialen Wärme verlorengehen.

Eine Reihe von Industriezweigen, beispielsweise, Hütten-, chemische, kokschemische, erdölchemische und andere Betriebe, Fleisch- und Milchwarenindustrie sowie Nahrungsmittelindustrie usw, die künstliche Kälte mit Plustemperaturen brauchen, verfügen über bedeutende Mengen von Abfallwärme in Form von heißen Rauchgasen mit einer Temperatur von 300-40O⁰C von

309822/0194

215861? - 3 -

Koksofengas, Hochofengas und anderen Brenngasen_t oder sie verbrauchen Erdgas.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile·

Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Verfahren zur Erzeugung von künstlicher Kälte durch die Zuführung von Wärme von hoher Temperatur zu schaffen, bei dem die Wärmeabführung von den Apparaten auf einem Temperaturniveau verwirklicht wird, das für die Erzeugung von Heißwasser mit im Bereiche der für Fernheizung anzuwendenden Wassertemperaturen liegenden Parametern ausreicht, unabhängig von dem Temperaturbereich der zu erzeugenden kälte, sowie auch den. ßenerator der Anlage derart zu ändern, daß der Prozeß der Regenerierung der Absorptionsmittellösung ohne die Zuführung des Kühlmediums von außen für die Kondensation der Kältemitteldämfe durchgeführt wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Kälte unter Äbsorbierung der Dämpfe Kältemittels und anschließender Verdampfung des Kältemittels aus dem Absorptionsmittel, das zur Regenerierung der Zone der Überhitzung dieses Absorptionsmittels mit einem Wärmeübertragungsmittel von hoher Temperatur zugeführt wird, in der zum Verhindern des Auf kochens des überhitzten Absorptionsmittels der Druck erhöht wird, wonach der Druck stufenweise, angefangen bei der Überhitzunsgzone, an

3098 2 2/0194

hintereinanderliegenden Stromabschnitten vermindert wird, wobei in jeder Stufe der Druck derart vermindert wird, daß ein momentanes Aufkochen des überhitzten Absorptionsmittel bei der vorgegebenen Temperatur desselben gesichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das überhitzte Absorptionsmittel aus der Überhitzungszone im Gegenstrom zum ursprünglichen Strom zurückgeführt wird, damit die sich in jeder Stufe des Rücklaufströmes entwickelnden Kältemitteldämpfe unter Wärmeabgabe zu dem benachbarten in der vorgegebenen Stufe vorhandenen relativ kalten ursprünglichen Absorptionsm.itteistrom kondensieren, der zu der Überhitzungszone fließt.

Der genannte ursprüngliche Absorptionsmittelstrom kann erfindungsgemäß aus unabhängigen, hintereinander zuzuführenden Absorptionsströmen bestehen, die die Kältemitteldämpfe verschiedenen Druckes absorbiert haben.

Gemäß einer der Hauptausführungsformen des Verfahrens dient als Absorptionsmittel eine wässrige Lösung von Lithiumbromid, und als Kältemittel wird Wasser angewendet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Absorptionskälteanlage, die auf dem genannten Verfahren beruht, und einen Verdampfer des Kältemittels aufweist, dessen Dämpfe im Absorber durch ein flüssiges Absorptionsmittel absorbiert werden, welches dem Regenerator zugeführt wird, der in Stufen zur aufeinanderfolgenden Verminderung des Druckes in der Richtung von der Überhitzungszone her unterteilt ist, dadurch

3098 2 2/0194

gekennzeichnet, daß im Regenerator Kanäle für den durchgehenden ursprünglichen Absorptionsmittelstrom, der zur Überhitzung geleitet wird, und für den Rücklaufstrom des überhitzten Absorptionsmitte]?, der in Gegenstrom zu dem ursprünglichen Strom fließt, sowie Kanäle für das durchgehende Kondensat ausgeführt sind, und an den hintereinanderfolgenden Abschnitten der Rücklaufkanäle und der Kanäle für das Kondensat Einrichtung⁷ zur Verminderung des Druckes angeordnet sind, durch welche der Regenerator in genannte Stufen unterteilt wird, wobei jede Stufe, angefangen bei der Überhitzungszone, an die darauffolgende Stufe angeschlossen ist, um in diese Absorptionsmittel und Kondensat getrennt zu übertragen.

Die erfindungsgemäße Anlage weist als Einrichtungen zur Verminderung des Druckes Flüssigkeitsverschlüsse auf. Gemäß einer der Ausführungsformen der Erfindung ist die Anlage dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe des Regenerators ein Paket von Platten aufweist, die mittels Zwischenlagen voneinander getrennt sind und öffnungen aufweisen, die in ihrer Gesamtheit Kanäle für den Durchgang der Wärmeaustauschmedien und des Kondensates bilden.

Die Flüssigkeitsverschlüsse zwischen den Stufen können in der Anlage durch eine Zwischenlage gebildet werden,· die mindestens in der Außenplatte des Paketes einen Vertikalkanal bildet, der benachbarte Stufen verbindet, wobei die Höhe dieses Kanals den Druckabfall zwischen den Stufen bestimmt.

309822/0194

Die erfindungsgemäße Anlage, in der Absorptionsapparate vorgesehen sind, die die Dämpfe des Kältemittels verschiedenen Druckes absorbieren, kann einen Regenerator aufweisen, der derart ausgeführt ist, daß seine Stufen zu zwei gesonderten Sektionen vereinigt sind, und daß. seine zweite, in der Richtung der Bewegung des zu regenerierenden Absorptionsmittels gesehen, Sektion an den Kanal des ursprünglichen Stromes zwischen den Absorptionsapparaten und die erste Sektion an den " Absorptionsapparat von einem relativ hohen Druck angeschlossen sind.

Alle genannten Vervollkommnungen sichern die Beseitigung der oben angeführten Nachteile bei den bekannten Kälteanlagen.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und anliegende Zeichungen Ääher erläutert. Es zeigt

Fig· 1 ein grundsätzliches Schema der erfindungsgemäßen Anlage, in der die Wärmeabführung mittels eines Zwischenwärme-Übertragungsmittels vorgenommen wird|

Fig· 2 ein grundsätzliches Schema der Anlage, in der die Wärme von den Apparaten unmittelbar in die Atmosnäre abgeführt wird}

Fig. 3 ein grundsätzliches Schema der Anlage, in der die Kälte mit bei Nullpunkt liegenden Temperaturen und mit Minustemperaturen erzeugt wird;

Fig. 4 den Regenerator der Anlage gemäß Fig. 1 bis 3.

309822/0194

Bei der Beschreibung des vorliegenden konkreten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das in Pig. 1 bis 4 dargestellt ist, wird konkrete enge Terminologie verwendet. Die Erfindung ist jedoch auf die engen hier zu gebrauchenden Fachausdrücke nicht beschränkt und man muß berücksichtigen, daß jeder Fachausdruck äquivalente Elemente umfaßt, die auf ähnliche Art und Weise arbeiten und zur Lösung dergleichen Aufgaben wie beim Anmeldungsgegenstand verwendet werden. Die nachstehend beschriebenen Apparate können zur Gewährleistung der Arbeit der Anlage nach jedem von den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Schemataangewendet werden, wobei der Übergang zu einer neuen Arbeitsweise durch Umschalten der Verschlußlinien zwischen den Apparaten vorgenommen wird.

Die Erzeugung der künstlichen Kälte wird in einem Verdampfer I verwirklicht. Der Verdampfer I weist Rohre 2 und eine Berieselungsvorrichtung 4 auf und ist mit einer Pumpe 3 versehen. Die Abführung der Wärme von dem Kälteträger, der von dem KäIte7^erbrauchezugeführt wird, erfolgt in den Rohren Die Abführung der Wärme von dem Kälteträger wird durch die Verdampfung des Rückumlauf wassers vorgenommen, das von der Pumpe 3 zur Berieselung der Rohre des Verdampfers 1 gepumpt wird.

Die gebildeten Wasserdämpfe gehen in den Absorptionsapparat 5 über, in dem sie durch eine relativ starke Absorptionsmittellösung absorbiert ν *die durch die Berieselung svorrichtung 6 den Rohren 7 zugeführt wird.

30982/1/019 4

215861?

Die Absorptionsmittellösung, deren Konzentration durch die Absorbierung der Kältemitteldämpfe abgeschwächt wurde, wird aus dem Absorptionsapparat 5 mittels der Pumpe 8 durch die Kanäle 10 des Generators II dem Heizer 9 zur Regenerierung zugeführt. Um ein Aufkochen der Lösung in den Kanälen 10 und im Heizer 9 zu verhindern, wird die abgeschwächte Lösung der Regenerierung unter einem überdruck zugeführt, der den Druck der Sättigung der Lösung am' Austritt derselben aus dem Heizer übertrifft.

Die erwärmte Absorptionsmittellösung gelangt durch die Drosselvorrichtung 12 in die Kanäle 13 des Regenerators II für den Durchgang des Rückläufstromes des überhitzten Absorptionsmittels.

Im Regenerator II sind ebenfalls Kanäle 14 zum Sammeln und zur Abführung des Kondensates vorgesehen, das bei der Verdampfung des Rücklaufströmes des Absorptionsmittels in den Kanälen 13 gebildet wird.

Die Kanäle 13 und 14 sind mittels der Drosselvorrichtungen in hintereinanderfolgende Abschnitte (Stufen) für das momentane Aufkochen des Rücklaufstromes von Absorptionsmittel bei einer stufenweisen Druckverminderung unterteilt, wobei Aft diesen Abschnitten die sich in jeder Stufe des Rücklaufstromes bildenden Kältemitteldämpfe unter Wärmeabgabe an den relativ kalten ursprünglichen Absorptionsmittelstrom kondensieren, der durch die Kanäle 10 fließt.

3 09822/0194

Im Ergebnis eines mehrfachen Aufkochens wird die Konzentration des Absorptionsmittels im Rücklaufstrom erhöht.

Die Absorptionsmittellösung wird mit einer verstärkter Konzentration aus dem letzten Abschnitt (Stufe) des Aufkochens des Regenerators II durch einen Wärmeaustauscher 15 dem Absorptionsapparat 16 zugeführt.

Im Absorptionsappart 16 werden die Wasserdämpfe aus dem Verdampfer 19 absorbiert. In dem letztgenannten Verdampfer wird die Wärme von dem Absorptionsapparat 5 durch die Verdampfung des Wassers abgeführt, das durch die Rohre 7 des Absorptionsapparates 5 gepump_^t und im Verdampfer 19 durch die Berieselungsvorrichtung 21 verteilt wird. Der Druck im Verdampfer 19 übertrifft den Druck im Verdampfer 1; deshalb liegt der Druck im Absorptionsapparat 16 hoher, als der Druck im Absorptionsapparat 5. Im folgenden werden der Absorptionsapparat 16 und der Verdampfer 19 als Hochdruckapparate, und der Absorptionsapparat 5 und der Verdampfer 1 als Niederdruckapparate bezeichnet.

In dem Wärmeaustauscher 15 wird die Absorptionsmitte lösung mit einer verstärkten Konzentration bis zu einer Temperatur abgekühlt, die nahe an der Absorbierungstemperatur im Absorptionsapparat 16 liegt.

Die Absorptionsmittelösung, deren Konzentration im Absorptionsapparat 16 teilweise abgeschwächt wurde, wird mittels der Pumpe 22 zur Abkühlung dem Wärmeaustauscher 23, und dann

309822/0194

- ίο -

dem Absorptionsapparat 5 zugeführt. Im Absorptions apparat 5 werden die Kältemitteldämfe durch die Absorptionsmittellösung bei einem Druck absorbiert, der niedriger als der Druck im Absorptionsapparat 16 ist, wobei diese Kältemitteldämpfe im Verdampfer 1 aus dem Rückumlaufwasser bei der Wärme entnahme von dem wärmer gewordenen Kälteträger gebildet werden, der von

, „..,, verbraucher _.., , . ,
dem Kalte - zugeführt wird.

Die Verdampfer I und 19 sind mit Vorrichtungen versehen, W mit deren Hilfe das Kondensat aus dem fiegenerator II in die genannten Verdampfer abgeleitet wird.

Für die Abführung der Wärme von der Anlage, die in Fig I dargestellt ist, ist ein Wasserkühler 24 vorgesehen.

Das im Wasserkühler 24 abgekühlte Wasser wird mittels der Pumpe 25 zur Wärmeentnahme durch den Wärmeaustauscher 23, Eohre 18 des Absorptionsapparates 16, den Wärmeaustauscher 15 durchgepumpt und dem Wasserkühler 24 wieder zugeführt. Die Luft wird durch den Wasserkühler 24 mittels ®^ine Ventilators (in Fig. 1 bis 3 nicht wiedergegeben) durchgeblasen.

Der Absorptionsapparat 16 und die Wärmeaustauscher 15 und 23 können mit einer direkten Luftkühlung versehen sein, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Fall werden zur Abführung der W,ärme von den genannten Apparaten Einzelventilatoren oder ein gemeinsamer Ventilator (in Fig· 2 nicht wiedergegeben) angebracht, und die Apparate selbst werden röhrenförmig oder mit Kühllamellen (in Fig. 2 nicht wiedergegeben) an der Seite der Luftzuführung ausgeführt.

309822/019 4

2158817

Beim Betrieb der Anlage zur Erzeugung der Kälte mit Temperaturen, die unter O⁰C oder nahe am Nullpunkt liegen, Cs. Fig. 3) wird der Regenerator 11 in Sektionen A und B unterteilt, die entsprechend den ursprünglichen Strömen des Absorptionsmittels, welche den Kanälen 10 der genannten Sektionen A und B zugeführt werden, jeweils an den Niederdruckabsorbtionsapparat 5 und den Hochdruckabsorptionsapparat 16 angeschlossen werden. Der Rücklauf strom des Absorptionsmittels, der aufeinanderfolgend die Abschnitte des momentanen Aufkochens im Kanal 13 der Sektionen A und B passiert, wird im Wärmeaustauscher 15 bis zu einer Temperatur abgekühlt, die nahe an der Temperatur des Beginns der Absorbierung im Absorptionsapparat 5 liegt. Die Absorptionsmittellösung, deren Konzentration im Absorptionsapparat 5 abgeschwächt wurde, wird mittels der Pumpe 8 den Kanälen 10 der Sektion A des Regenerators II zugeführt. In den Kanälen 10 wird die abgeschwächte Lösung bis zu einer Temperatur, die - der Temperatur des Beginns der Absorbierung der Wasserdämpfe im Absorptionsapparat 16

liegt, durch die Wärme von der Kondensierung der Wasserdämpfe erwärmt, die sich beim Aufkochen des Rücklauf stromes des Absorptionsmittels in den Kanälen 13 der Sektion A des Regenerators II bilden.

Die Absorptionsmittellösung mit einer abgeschwächten Konzentration wird aus dem Äbsorptionsapparat 16 mittels der Pumpe 22 den Kanälen 10 der Sektion B des Regenerators II

309822/0194

215861?

zugeführt, in denen sie durch die Wärme von der Kondensierung der Dampf Schwaden des Kältemittels erwärmt wird, das in den Kanälen 13 dieser Sektion des Regenerators II verdampft wird.

Um ein Gefrieren des Rücklaufwassers und des Kälteträgers bei der Arbeit der Anlage zur Erzeugung der Kälte mit Minustemperaturen zu verhindern, wird das Rücklauf wasser durch eine Lösung von Laugen (KOH, LiOH) oder durch eine schwache LiBr- -Lösung ersetzt.: .

* Die Rückführung des Kondensates des Kältemittels in die Verdampfer (s. Fig. 1-3) wird durch Siphon.flüssigkeit sverschlüsse 26, 27 vorgenommen· Das Kondensat gelangt aus dem Regenerator 11 in den Verdampfer 19 und aus dem Verdampfer 19 in den Verdampfer 1.

Die oben genannten Kanäle 10, 13» 14 des Regeriators II werden durch eine Reihe von Teilen des gleichen Types (s. Fig. 4) gebildet.

Das Aufkochen des Rücklaufstromes der Absorptionsmitte1-lösung erfolgt in den geschlossenen Hohlkanälen 28, welche enthalten: einen Stutzen 29 für den Durchgang des ursprünglichen Stromes der abgeschwächten Absorptionsmittellösung, einen Stutzen 30 zur Herstellung eines Flüssigkeitsverschlusses an einer jeden darauffolgenden Verdampfungstafel bezüglich der vorangehenden Tafel, eine Glocke 31 zur Herstellung eines absteigenden Stromes der aufkochenden Lösung, ein Loch ^Ma" zur Abführung der sich bildenden Kältemitteldämpfe, ein Loch

309822/0194

"Td'¹ zur Einführung des Rücklaufstromes des Absorptionsmittels in den Stutzen 30, ein Loch "c^fl zur Abführung der aufgekochten Absorptionsmittellösung.

Die Kondensierung der Kältemitteldämpfe erfolgt an der Oberfläche des Paketes von Platten, die mittels der Zwischenlage 32 mit der Verdampfungstafel verbunden sind. Das Plattenpaket setzt sich aus Platten 331 34- und Zwischenlagen 35» 36 zusammen.

Die Platten 33 und 34 weisen eine Reihe von Löchern auf, und zwar

ein Loch "a" für den Durchgang der Kältemitteldämpfe;

ein Loch "c" für die Abführung der aufgekochten Absorptionsmittellösung ;

ein Loch "β" für die Abführung des Kondensatesj

ein Loch "d" für den Durchgang des ursprünglichen Stromes des abgeschwächten Absorptionsmittels.

Die Zwischenlagen 32, 35, 36 weisen Löcher "a", "c", "e", "d" auf, die den gleich bezeichneten Löchern in den Platten 33 und 34 zugeordnet werden.

Die Kondensierung der Kältemitteldämpfe erfolgt in einem Raum, der durch die Tafel 28, die Zwischenlage 32 und die Platte 33 sowie auch durch anliegende Platten 34 und Zwischenlagen 35 gebildet ist. Der Durchgang des Dampfes wird durch die in allen Platten vorhandenen Löcher "a" gewährleistet. Die Abführung der Wärme aus. der Kondensation der Kältemittel-

309822/0194

dämpfe wird in den Strom des Absorptionsmittels vorgenommen, der im Raum zwischen den Platten 33 und 34- fließt, welcher durch die Zwischenlage 36 begrenzt ist.

Das Kondensat des Kältemittels wird durch die Löcher "e" in den genannten Platten und Zwischenlagen einer blinden Wandung der darauffolgenden Verdampfungstafel 28 zur Verdamfung des Rücklauf stromes zugeführt. Die Kondensatüberleitung in die darauffolgende Sektion der Kondensierung wird durch den Flüssigkeitsverschluß vorgenommen, der durch die Zwischenlage 37» gebildet wird, die mindestens an der mit der darauffolgenden Tafel verbundenen Außenplatte 33 einen Vertikalkanal bildet, der benachbarte Stufen über den Stutzen 31 verbindet.

Die Höhe des genannten Kanals bestimmt den Druckabfall zwischen den Stufen, weil infolge einer bedeutend höheren Dichte der Absor_^ptionsmitte lösung im Vergleich zu der Dichte des Kältemittels der Flüssigkeitsverschluß im Stutzen 30 für einen höheren Druckabfall gewählt werden kann, als der Druckabfall, der zwischen den Stufen durch den genannten Flüssigkeitverschluß bezüglich des Kondensates hergestellt wird. Die Kanäle des Regenerators II (Fig. 1 bis 3) werden durch die Gesamtheit der oben aufgezählten Teile (s. Fig. 4) gebildet.

Der Kanal für den ursprünglichen Absor^ptionsmittelstrom wird gebildet durch: einen Stutzen 29, der den in der Zwischenlage 32 und der Platte 33 vorgesehenen Löchern "d" zugeordnet ist; einen Spalt zwischen den zugeordneten Platten

309822/0194

215861?

33 und 34 und der Zwischenlage 36; ein Loch, "d" in aer unteren rechten Ecke der Platte 34, der Zwischenlage 35 und der Platte 34, die dieser Zwischenlage in "bezug auf die Richtung der Bewegung des Rücklauf stromes zugeordnet ist; den nächstfolgenden Spalt zwischen den Platten 34 und 33 und der Zwischenlage 36j ein Loch "d" in der oberen linken Ecke der Platte und der dieser Platte und der Tafel 28 zugeordneten Zwischenlage 325 den in der Tafel 28 vorgesehenen Stutzen 29. Durch den Stutzen 29 wird dem oben beschriebenen Kanal 10 der einen Stufe der Kondens*d.erung der ursprüngliche Strom aus dem ähnlichen Kanal 10 der in bezug auf die Richtung des ursprünglichen Stromes vorgehenden Stufe des Regenerators II zugeführt.

Der Kanal für den Rücklauf strom des Äbsor^ptionsmittels wird durch ein Loch "b" der Tafel 28, den Stutzen 30, den Innenraum der Tafel 28, Löcher "c", die in den der Tafel 28 zugeordneten Zwischenlagen 32, 35» 36 und Platten 33, 34 vorgesehen sind, ein Loch "b" in der darauffolgenden Tafel 28, den Stutzen 30 usw bis zu der Tafel 28 gebildet, aus welcher die verstärkte Absorptionsmittelösung abgeführt wird, um dem Absorptionsapparat 16 zugeführt zu werden.

Der Kanal 14 zum Sammeln und zur Abführung des Kondensates wird gebildet durch eine Wand der Tafel 28 mit einem in dieser Wand vorgesehenen Loch "a", eine der Tafel zugeordnete Zwischenlage 32, eine Platte 331 Löcher ^Me" in den Platten und 34, Löcher "e" in den Zwischenlagen 36 sowie einen Kanal,

309822/0194

■■-- 215861?

der durch die Zwischenlage 37 im Spalt zwischen der blinden Wandung der darauffolgenden Tafel 28 zum Verdampfen des Rücklaufstromes und der dieser zugeordneten Platte 33 gebildet ist. Durch diesen Kanal wird das Kondensat dem Stutzen 31 zugeführt, durch welchen es in die darauffolgende Stufe der Kondensierung übergeleitet wird.

Die Sätze von Verdampfungstafeln, Zwischenlagen und Platten sind, wie in Fig. 4 angegeben, zu Paketen verbunden. ^ Die Erzeugung der Kälte wird in der Anlage bei der Verwendung des Zwischenwärmeübertragungsmittels zur Abführung der Wärme von den Apparaten gemäß Fig. 1 wie folgt vorgenommen.

In Rohren 2 des Verdampfers 1 wird dem technologischen Wasser, welches angewärmt von dem Kälte-verbraucher zurückkommt,. die Wärme durch das die Rohre 2 berieselnde Rückumlaufwasser entnommen. Die dem Rückumlauf wasser vom Kälte' - zuzuführende Wärme wird für die teilweise Verdampfung des Wassers aufgewendet.

Die dabei gebildeten Wasserdämpfe (Dämpfe des Kältemittels) ™ werden im Absorptionsapparat 5 durch die wässrige Lösung mit einer relativ stärkeren Konzentration absorbiert. Die Absorbierung der Wasserdämpfe durch eine wässrige LiBr- Lösung wird beim Vorhandensein einer positiven Enddifferenz zwischen dem Druck der Wasserdämpfe im Verdampfer I und dem Druck im Absorptionsapparat 5 in Abwesenheit von nichtkondensierbaren Gasen verwirklicht.

309822/01

Durch die Absorbierung der Wasserdämpfe wird die Lösung des Absorptionsmittels erwärmt und die Konzentration der Lösung des Absorptionsmittels geht zurück; sie büßt aus diesem Grunde die Fähigkeit ein, Wasserdämpfe beim gegebenen Druck im Absorptionsapparat 5 zu absorbieren.

Die Abführung der durch die Absorbierung, der kalten Wasserdämpfe entstehenden Wärme aus dem Niederdruckverdampfer 5 wird im Hochdruckverdampfer 19 durch die Verdampfung des durch die Rohrschlange (Rohre) 7 des Absorptionsapparates 5 umlaufenden Wassers verwirklicht, wobei die Rohre 7 mit der LiBr-Lösung berieselt werden.

Die abgeschwächte Lösung wird aus dem Absorptionsapparat 5 mit einer Konzentration von 54· - 56% und bei Temperaturen zwischen 30 und 40°C unter Hochdruck in die Überhitzungszone zur Zuführung der Wärme geleitet, welche für die Durchführung des Prozesses zur Verstärkung der Konzentration der Lösung durch die Verdampfung des Kältemittels erforderlich ist, das in den Absorptionsapparaten 5 und 16 absorbiert worden ist.

Die Überhitzungszone wird durch einen Kanal 10 des Regenerators 11 (s. Fig. 1 bis 3), einen Heizer 9 und eine Drosselvorrichtung 12 gebildet. In dieser Zone wird die Lösung zuerst bis zu einer Temperatur von 90 - 10O⁰C im Kanal 10 und dann bis zu einer Temperatur von 200-230⁰C im Heizer 9 erwärmt j anschließend wird die Lösung in der Drosselvorrichtung 12in überhitzten Zustand übergeführt. Der überhitze Rücklaufstrom

309822/0194

der Absorptionsmittellösung wird durch den Stutzen 30 in die Tafel 28 eingeführt· Das Aufkochen der Lösung an der Verdampfungstafel wird durch den Druck der Kondensierung der Kältemitte ldämpfe in den der Tafel zugeordneten Kanälen 14 (s· Pig. 1 bis 3) bestimmt. Der Druck der Kondensierung in den Kanälen 14 wird durch die Zahl der Stufen der Verdampfung der Lösung, die Bedingungen des Wärmeaustausches und die Anfangstemperatur des ursprünglichen Stromes der Lösung bestimmt, die

) dem Kanal 10 zugeführt wird.

Die teilweise verstärkte Lösung wird aus der oben genannten Tafel 28 durch den Kanal, der durch die in den einander zugeordneten Platten und Zwischenlagen vorg^ehenen Löcher gebildet ist, dem Stutzen 30 der darauffolgenden Tafel zugeführt. Der Stutzen 30 dient als Plüssigkeitsverschluß in der Linie des Rücklauf stromes der Lösung einer jeden darauffolgenden Verdampfungssektion in bezug auf die vorangellende.

Die Kondensierung der Dampfschwaden erfolgt in den Kanälen 14 (Fig. 1 bis 3) an der Oberfläche der anliegenden Platten 33 und 34 (s. Fig· 4) unter der Abgabe der Kondensierungswärme an den ursprünglichen Strom der- · relativ schwachen Lösung, die unter Druck zwischen den genannten Platten in den . Heizer 9 fließt.

Das Kondensat wird aus jeder Stufensektion der Verdampfung (der Kondensierung) des Kältemittels aus dem Rücklaufstrom der Absorptionsmittellösung an der darauffolgenden Tafel 28 durch

309822/019 4

die im Paket von Platten und Zwischanlagen vorgesehenen Löcher gesammelt und in die darauffolgende Stufe durch einen Kanal übergeleitet_f der durch die aneinander zugeordneten Platte 33» Zwischenlage 37, Tafel 28 und Stutzen 31 gebildet wird.

Der oben erwähnte Kanal dient als Flüssigkeitsverschluß einer jeden Verdampfungsstufe in bezug auf die vorhergehende bezüglich der X inie der Bewegung des Kondensates.

Man muß darauf verweisen, daß die in Tafeln 28 vorgesehenen Stutzen 30 durch Kanäle ausgewechselt sein können, die den Kanälen für die Überleitung des Kondensates ähnlich sind, während die Verdampfungstafeln selbst durch zwei Platten und eine Zwischenlage ersetzt werden können»

Durch die Selbst verdampfung des Rücklaufstromes des Absor_^ptionsmittels, der aufeinanderfolgend aus der vorangehenden Verdampfungsstufe in die darauffolgende Verdampfungsstufe bei einem sich stufenweise vermindernden Druck übergeht, welcher Druck der Temperatur der Kondensierung der Dämpfe in jeder Stufe des Regenerators 11 entspricht, und durch die Kondensierung der Dämpfe des Kältemittels infolge der Einwirkung des relativ kalten ursprünglichen Stromes der Absorptionsmitteliösung, die durch die Kanäle 10 durchgepumpt wird (s. Fig. 1 bis 3)t wird die Regenerierung des Absorptionsmittelstromes mit einer relativ schwachen Konzentration ohne die Anwendung eines Kühlmediums von außen zur Kondensierung der Dampfschwaden des Kältemittels erreicht.

3098 2 2/0194

215861?

Das führt zu einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Arbeit des Regenerators 11 (unter sonst gleichen Bedingungen) bei einer Senkung der Temperatur der zu erzeugenden Kälte, weil dabei die Temperatur der abgeschwächten Lösung gesenkt wird, die dem Absorptionsapparat 5 entnommen und in den Kanal 10 des Regenerators 11 geleitet wird. Die Senkung der Anfangstemperatur des ursprünglichen Lösungsstromes am Eintritt in den Kanal 10 führt zu einer Erweiterung der Entgasungszone, und folglich zu einer Erhöhung der Kälteerzeugung. Die verstärkte LiBr- Lösung aus der in bezug auf die Bewegung des Rücklaufstromes des Absorptionsmittels letzte.n . Tafel 28 und das Kondensat aus dem der Tafel zugeordneten Paket, von Platten und Zwischenlagen werden jeweils abgeführt:

- die LiBr- Lösung - durch den Wärmeaustauscher 15» in dem sie bis zu einer Temperatur von 20 bis 30⁰C abgekühlt wird, in den Absorptionsapparat 16;

- das Kondensat-in den Verdampfer 19 durch den .Siphonflüssigkeitsverschluß.

Die verstärkte Lösung wird dem Absorptionsapparat 16 durch den Wärmeaustauscher 15 im freien Ausfluß zugeführt, weil geometrisch der Regenerator 11 oberhalb des Absorptionsapparates 16 angeordnet ist. Im Absorptionsapparat werden die Wasserdämpfe von einem relativ hohen Druck durch die LiBr-Lösung aus dem Verdampfer 19 absorbiert. Die durch die Absorbierung der Dämpfe des Kältemittels entstehende Wärme wird

309822/0194

mittels des Wassers abgeführt, das in den mit der Lösung zu berieselnden Rohren 18 umläuft· Die abgeschwächte LiBr- Lösung wird durch die Pumpe 22 dem Absorptionsapparat 5 zugeführt, in" dem die Dämpfe des Kältemittels von einem niederen Druck absorbiert werden. Bevor die Lösung dem Absorptionsapparat 5 zugeführt wird, wird sie im Wärmeaustauscher 23 bis zu.einer Temperatur von 20-30⁰C abgekühlt.

Indem das Kondensat aus dem Regenerator 11 durch den Flüssigkeitsverschluß in den Verdampfer 19 gelangt, kocht es auf und wird im Verdampfer 19 bis zur Sattungstemperatur abgekühlt. Ein Teil des Kondensates, der für die Aufrechterhaltung des konstanten Standes d^s Rückumlaufwasser im Verdampfer 1 erforderlich ist, wird diesem durch einen Siphon_;.flüssigkeitsverschluß zugeführt. Auf diese Weise wird der Umlauf des Kältemittels in der Anlage geschlossen.

Die Abführung der dem Verdampfer und dem Heizer zugeführten Wärme von der Anlage wird vorgenommen:

- im Wärmeaustauscher 15 bei Temperaturen der Lösung zwischen 110 und 80⁰C;

- im Absorptionsapparat 16 bei Temperaturen der Lösung zwischen 80 und 7O⁰Cj

im Wärmeaustauscher 23 bei Temperaturen der Lösung zwischen 70 und 45⁰C.

Der ausgedehnte Temperaturbereich der von der Anlage abzuführenden Wärme und die Möglichkeit, über 70% Wärme auf ei-

309822/0194

nem Temperaturniveau von über 7O⁰G abzuführen, ermöglichen eine breite Anwendung der vorliegenden Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung des kalten Wassers sowie von Heißwasser mit Temperaturen, die im Bereich der für die Fernheizung anzuwendenden Parameter liegen.

Neben den genannten Wärmeaustauschern 15 und 23 können in der Linie der Zuführung von LiBr- Lösung in den Absorbtionsapparat 5 und in den Kanal 10 des !Regenerators II zur Erhöhung * der Wirtschaftlichkeit der Anlage zusätzliche Luft-, Wasser-, Luft- und Wasserverdampfungs - sowie andere Kühler für die Abkühlung der Lösung (in Pig· 1 bis 3 nicht wiedergegeben) angebracht werden.

Die Arbeit der Anlage ohne die Anwendung eines Zwischenwärmeübertragungsmittels bei der Wärmeabführung (s· Pig· 2) unterscheidet sich im Grunde genommen von der oben beschriebenen Arbeitsweise nicht. Die Abführung der Wärme von der Anlage wird jedoch in diesem Fall unmittelbar in die Luft durch verrippte Rohre der Wärmeaustauscher 151 22 und des Absorptionsapparates 16 verwirklicht.

Beim Betrieb der Anlage nach dem in Fig. 2 dargestellten Schema kann die von der Anlage abzuführende Wärme nur in Form der heißen Luft mit einer Temperatur von 60-70⁰C genutzt werden. Deshalb kann für die Lösung der Aufgabe der Erzeugung von künstlicher Kälte beim Vorhandensein von Verbrauchern-von Wärme mit einer Temperatur von 70-10O⁰C das Schema der Anlage

309822/0194

gemäß Fig· I empfohlen werden. Für die Fälle der Kälteversorgung, in denen die Nutzung der abzuführenden Wärme ausgeschlossen ist oder Abnehmer für heiße Luft vorhanden sind, soll das Schema der Arbeit der Anlage gemäß Fig· 3 empfohlen werden.

Beim Betrieb der Anlage zur Erzeugung der Kälte mit Minustemperaturen oder mit am Nullpunkt nahe liegenden Temperaturen (Fig. 3) wird im Verdampfer 1 anstelle des Wassers als Rückumlauf medium eine schwache Lösung von Laugen KOH, LiOH oder eine schwache LiBr- Lösung verwendet, und die Sektionen A und B des Regenerators 11 werden aufeinanderfolgend in bezug auf die Bewegung des Rücklauf stromes des zu verstärkenden Absorptionsmittels und in bezug auf die Bewegung des Kondensates vom Kältemittel sowie auch parallel zu den ursprünglichen Strömen eines schwachen relativ kalten Abson^ptionsmittels miteinander verbunden, und zwar:

- die Sektion A wird an den Niederdruckabsorptionsapparat ange schlossen}

- die Sektion B wird an den Hochdruck—^absorptionsapparat 16 angeschlossen. Der Kreislauf der LiBi- Lösung im System wird nach folgendem Kreislauf schema durchgeführt: Niederdruckab-

eorptionsapparat 5- Pumpe 8-Kanal Io der Sektion A₀₀ _v

des Regenerators II - Absorptionsapparat 16- Pumpe ;22- Kanal 10 der Sektion A des Regenerators 11 - Heizer 9 - Drosselvorrichtung 12- Kanal 13 des Regenerators 11- Wärmeaustauscher 15 - Absorptionsapparat 5· Genau so wie bei den oben dargelegten Betriebsführungen der Arbeit der Anlage wird die durch die

BAD ORIGINAL 309822/0194

Absorbierung der Dämpfe vom niederen Druck gebildete Wärme aus dem Verdampfer I durch die Verdampfung des Wassers im Verdampfer 19 und die Absorbierung dieser Dämpfe im HocJhdruckabsorptionsapparat auf einem höheren Temperaturniveau abgeführt. Das Kondensat wird aus dem Regenerator 11, wie es schon oben angegeben wurde, in den Verdampfer 19» und aus diesem dann in den,

Verdampfer übergeleitet, um auf diese Weise den Kreislauf des W Kältemittels in der Anlage zu schließen.

Die von dem abzukühlenden. Objekt abzuführende und dem Heizer zuzuführende Warme wird in diesem Pail in zwei Apparaten abgeführt: im Wärmeaustaucher 15 bei einer Temperatur der Lösung von 100-45°Cj im Absorptionsapparat 16 bei einer Temperatur der Lösung von 60 bis 80⁰O.

Die Luft und die nickfckondensierbarenQase werden aus der Anlage folgenderweise entfernt; aus dem Absorptionsapparat 5 in den Absorptionsapparat 16 und aus dem letzteren-in die Atmosphäre, Die Entfernung der Luft aus der Linie Eegenerator-Kondensator wird mittels des Durchblasens der Sektionen der Kondensierung in den Verdampfer 12 vorgenommen» Die Mittel für die Entfernung der nichtkondensierbaren Gase sind in Fig. 1 bis 3 nicht wiedergegeben.

Man muß dabei ins Auge fassen, daß das oben beschriebene und in Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung nur eine mögliche bevorzugte Ausführungsform dieser

BAD ORIGINAL

3 098 2 2/0194

Erfindung darstelltj es können verschiedene andere Ausführungsformen der Erfindung in "bezug auf die Form von einzelnen Apparaten, das Schema des Kreislaufes der Lösung und deren Verteilung zwischen den Absorptionsapparaten, die Anwendung des ,Rückumlaufwassers in Verdampfern, das Schema des Kreislaufes des Kühlwassers in den Absorptionsapparaten und Wärmeaustauschern verwendet werden.

Die Konstruktion der genannten Regeneratoren kann verschiedene Ausführungsformen aufweisen. So z.B. können in dem Regenerator Flüssigkeitsstandregler anstelle der Flüssigkeitsverschlüsse verwendet werden, und "bei der Anwendung der letztgenannten kann Automatisierung der Abführung der Lösung und des Kondensates aus den Sektionen, die der letzten Sektion vorangehen, im Falle der Senkung der Temperatur am Eintritt in den Regenerator- Kondensator vorgenommen werden. Es können Platten verschiedener Form angewendet, sowie Abschnitte für das Spülen des Dampfes mit Kondensat an der Verdampfungstafel usw. vorgesehen werden. Aber alle diese Einrichtungen müssen der Bedingung entsprechen, daß die Verdampfung der Lösung bei einem sich stufenweise vermindernden Druck und die Kondensierung der DampfSchwaden an einer schwachen Lösung, die sich im Gegenstrom zu der zu verstärkenden Lösung bewegt, stattfinden.

Die erfindungsgemäßen Anlagen können für die Arbeit mit verschiedenen Absorptionsmitteln, die mit dem Lösungsmittel nicht verdampf bar sind, angewendet werden, und die von der

309822/0194

Anlage abzuführende Wärme kann für verschiedene Zwecke genutzt werden, die sowohl mit der einfachen Erwärmung dieser oder jener Medien, wie auch mit technologischen Prozessen, wie Vakuumentlüftung des Wassers verbunden sind.

In Übereinstimmung mit dem Obendargelegten umfaßt der oben angeführte Fachausdruck: "Absorptionskälteanlage", der in den nachstehenden Patentansprüchen verwendet wird, solche äquivalente Anlagen, wie thermochemischer Kompressor, Wärmetransformator, wärmenutzende Einrichtungen usw., in denen die oben beschriebene Erfindung ihre Anwendung finden kann·

309 8 2 2/0194

Claims

PATENTANSPRÜCHE :

Η.) Verfahren zur Erzeugung von Kälte unter Absorbierung der Dämpfe des Kältemittels und anschließender Verdampfung des Kältemittels aus dem Absorptionsmittel, das zur Regenerierung der Zone der Überhitzung dieses Absorptionsmittels mit einem Wärmeübertragungsmittel von hoher Temperatur zugeführt wird, in der zum Verhindern des Aufkochens des überhitzten Absorptionsmittelsder Druck erhöht wird, wonach der Druck stufenweise, angefangen bei der Überhitzungszone, an hintereinanderliegenden Stromabschnitten vermindert wird, wobei in jeder Stufe der Druck derart vermindert wird, daß ein momentanes Aufkochen des überhitzten Absorptionsmittels bei der vorgegebenen Temperatur desselben gesichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das überhitzte Absorptionsmittel aus der Überhitzungszone im Gegenstrom zum ursprünglichen Strom zurückgeführt wird, damit die sich in jeder Stufe des Rücklaufstromes entwickelnden Kälte-; mitteldämpfe unter Wärmeabgabe an den benachbarten in der vorgegebenen Stufe vorhandenen relativ kalten ursprünglichen Absorptionsmitte 1st rom kondensieren, der zu der Überhitzungszone fließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte ursprüngliche Absorptionsmitte 1strom aus unabhängigen, hintereinander zuzuführenden

309822/0194

Absorptionsströmen besteht, die die Kaltemitteldämpfe verschiedenen Druckes absorbiert haben.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß als Absorptionsmittel eine wässrige Lösung von Lithiumbromid und als Kältemittel V/asser angewendet werden.
4. Absorptionskälteanlage zur Durchführung dee Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3» mit eine» Verdampfer des Kältemittels dessen Dämpfe im Absorptionsapparat durch ein flüssiges Absorptionsmittel absorbiert werden, welches dem Regenerator zugeführt wird, der in Stufen zur aufeinanderfolgenden Verminderung des Druckes in der Richtung von der Überhitzungszone her unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet , daß im Regenerator £11) Kanäle (10) für den durchgehenden ursprünglichen Absorptionsmittelstrom, der zur Überhitzung geleitet wird, und für den Rücklauf strom (I3) des überhitzten Absorptionsmittel, der in Gegenstrom zu dem ursprünglichen Strom fließt, sowie Kanäle (14) für das durchgehende Kondensat ausgeführt sind, und an den hintereinanderfolgenden Abschnitten der Rücklaufkanäle (13) und der Kanäle (14) für das Kondensat Einrichtungen zur Verminderung des Druckes angeordnet sind, durch welche der Regenerator in genannte Stufen unterteilt wird, wobei jede Stufe, angefangen bei der Überhitzungszone, an die darauffolgende Stufe angeschlossen ist, um diese Absorptionsmittel und Kondensat getrennt zu übertragen.

309822/0194

215861?
5· Anlage nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß als Einrichtungen zur Verminderung des Druckes Flüssigkeitsverschlüsse (26, 27) angewendet werden.
6. Anlage nach Anspruch 4 und 51 dadurch gekennzeichnet , daß jede Stufe des Eegenerators (11) ein Paket von Platten (35» 36, 37) aufweist, die mittels der Zwischenlagen voneinander getrennt sind und Öffnungen besitzen, die in ihrer Gesamtheit Kanäle für den Durchgang der Wärmeaustauschmedien und des Kondensates bilden.
7· Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeitsverschlüsse (26, 27) zwischen den Stufen durch eine Zwischenlage (37) gebildet werden die mindestens an der Außenplatte (33) cLes

Paketes einen Vertikalkanal bildet, der benachbarte Stufen verbindet, wobei die Höhe dieses Kanals den Druckabfall zwischen den Stufen bestimmt.
8. Anlage nach jedem von Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß sie Absorptionsapparate, welche die Dämpfe des Kältemittels verschiedenen Druckes ab sorbieren, sowie einen Regenerator (11) aufweist, der derart ausgeführt ist, daß seine Stufen zu zwei gesonderten Sektionen (A, B) vereinigt sind, und daß seine zweite, in bezug auf die Richtung der Bewegung des zu regenerierenden Absorptionsmittels, Sektion (B) an den Kanal des ursprünglichen Stromes zwischen den Absorptionsapparaten (6, 16) und die erste Sektion (A) an den Absorptionsapparat (16) von einem relativ hohen Druck angeschlossen sind.

309822/0194