DE2247211A1

DE2247211A1 - Absorptionsvorrichtung

Info

Publication number: DE2247211A1
Application number: DE19722247211
Authority: DE
Inventors: James Marvin Porter
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1971-09-24
Filing date: 1972-09-25
Publication date: 1973-03-29
Also published as: IT966039B; JPS4841344A; AU457165B2; AU4703872A; CA968169A; GB1368869A; US3710852A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Absorptionsvorrichtung. Es ist eine Absorptionsvorrichtung bekannt, die entweder heizt oder kühlt (siehe US-Patentschrift 2 853 275).

Ferner ist eine Absorptionsvorrichtung bekannt,(siehe US-Patentschrift No. 3 292 385), bei der sich in einem zweiten Generator eine zusätzliche Leitungsschlange befindet,über die ein indirekter Wärmeaustausch zwischen dem Wasser, welches durch die zusätzliche Leitungsschlange zirkuliert, und dem Fluid stattfindet, das* in den Leitungen des zweiten Generators zirkuliert, wodurch eine Erhitzung des Wasser in der zusätzlichen Leitungsschlange erfolgt. Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass die Maximaltemperatur

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die in der Wärmeschlange erzeugt werden kann, wenn zugleich gekühlt wird, begrenzt'ist durch die Arbeitstemperatur des Kondensors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absorptionsvorrichtung zu schaffen, die heizt oder kühlt oder zugleich heizt und;' kühlt, wobei die Nachteile der bekannten 'Vorrichtungen vermieden werden .sollen. . ■ .'■....■....■

Diese Aufgabe wird erfindungsgemass gelöst durch .,eine Absorptionsvorrichtung, die gekennzeichnet ist durch einen ersten Generator, einen zweiten Generator, einen Kondensor, einen Verdampfer, einen Absorber, einer ersten Dampfverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Generator innerhalb des Kühlmittelkreislaufes, Wlrmeaustauschorganen innerhalb dieser ersten Dauerverbindung, einer zweiten Dampf verbindung zwischen dem ersten Generator und dem Verdampfer und einem Ventil innerhalb der zweiten Dampfverbindung _/ bei dessen Offenstellung die Vorrichtung allein als Heizvorrichtung arbeitet. Ist das Ventil geschlossen, dann kann die Vorrichtung sowohl zum Heizen, als auch zum Kühlen, wie auch nur zum Kühlen verwendet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt.

Darin zeigte»

Fig. 1 schematisch dieses Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ventils, das bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 zur Anwendung kommt;

Fig. 3 einen Schnitt durch das Ventil gemäss Fig. 2.

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In Mgur 1 ist mit 10 ein erster Generator bezeichnet, durch _f» den ein Heizrohr 11 und Wärmeübertragungsrohre 12 laufen. Im * Ausfuhrungsbeispiel ist der Generator 10 ein solcher, der direkt erhitzt wird; selbstverständlich kann die Erwärmung des Mediums innerhalb des ersten Generators 10 auch in anderer Weise, z.B. mittels einer Leitungswindung₍durch die Dampf läuft, erfolgen. Ein zweiter Generator ist mit 13 bezeichnet. Durch diesen läuft eine Wärmeaustauschleitung 14. Der zweite Generator 13 steht in Dampfverbindung mit dem ersten Generator 10 über eine Leitung 15»eine Kammer 16 und eine Leitung 1?.

In der Kammer 16 befindet sich ferner ein Wärmeaustauscher 18, unter dem eine Pfanne 19 angeordnet ist. Letztere ist über eine Leitung 20 mit dem ersten Generator 10 verbunden. Sammelt sich auf der Pfanne 19 Kondensat, so läuft dieses durch die Leitung 20 in den ersten Generator 10. Gewünschtenfalls kann das Kondensat auch über eine Leitung 70 in den Kondensor 21 fließen.

Der Kondensor 21 ist vorzugsweise innerhalb desselben Gehäuses untergebracht, irilem sich auch der zweite Generator 13 befindet. Der Generator 13 und der Kondensor 21 sind durch eine Wand 22 voneinander getrennt, sie stehen jedoch über einen Eliminator in Dampfverbindung miteinander. Der Kondensor 21 weist eine Kühlschlange 24 auf, durch welche Kühlwasser zirkuliert. Dieses strömt anschließend zu einem nicht dargestellten Kühlturm. Bevor das Wasser in die Kühlschlange 24 gelangt, strömt es durch eine Wärmeaustauschschlange 26 eines Absorberteiles 27.

Das Kondensat wird aus dem Kondensor 21 mittels einer Leitung 28 entfernt, welche mit der Saugseite einer Verdampferpumpe 29 in Verbindung steht. Das Kondensat wird durch eine Leitung 30 zu Sprühköpfen 31 innerhalb des Verdampfers 32 gepumpt. Der Verdampfer 32 besitzt ferner eine Leitungsschlange 33, durch welche ein Fluid, z.B. Wasser, strömt, das von einer Last kommt und im Anschluß an die Schlange zu der Last zurück strömt.

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MTfNMNWALTE

Biese Last kann beispielsweise ein Raum oder mehrere eines Gebäudes sein, die zu kühlen oder zu erwärmen sind. Das Kühlmittel, welches nicht an der Wärmeaustauschschlange 33 wegkocht, wird in einer Pfanne 34- gesammelt, aus der es über eine Leitung 35 zu der Saugseite der Verdampferpumpe 29 strömt, von wo es zu den Sprühköpfen 3t zurückzirkuliert·

Bas Kühlmittel, welches in dem Verdampfer 32 verdampft, wird in den Absorber 2? gezogen. Eine Absorptionslösung wird :aus diesen Aussprühkopfen 36 über die Wärmeaustauschschlange 26 gesprüht, wobei die Lösung den Kühlmitteldampf anzieht. Die Lösung, die aus den Sprühköpfen 36 austritt, kommt durch eine Leitung 37 von einer Absorberpumpe 38. Die verdünnte Lösung, die sich in dem Absorber 27 bildet, wird aus diesem durch eine Leitung 39 abgezogen und gelangt dann über eine Leitung 41 zur Saugseite einer Generatorpumpe 40 und über eine Leitung 42 zur Saugseite der Absorberpumpe 36. Der Teil der verdünnten Lösung, der zur Absorberpumpe 33 strömt, zirkuliert dann über die Leitung 37 zu den Sprühköpfen 36 im Absorber zurück, nachdem sie sich mit der Absorberlösung gemischt hat, die von der Gehäuseseite eines Wärmeaustauschers 43 kommt und durch eine Leitung 44 zur Abeorberpumpe 38 strömt.

Die Generatorpumpe 40 fördert verdünnte Lösung zu dem ersten Generator 10»die durch eine Leitung 45,den Wärmeaustauscher 43, eine Leitung 46 «einen Wärmeaustauscher 47 und eine Leitung strömt. Absorptionslösung, die teilweise im ersten Generator 10 aufkonzentriert worden ist, strömt durch eine Leitung 49, den Wärmeaustauscher 47 und eine Leitung 50 in den zweiten Generator 13. Die teilweise aufkonzentrierte Lösung wird weiter in diesem zweiten Generator aufkonzentriert, und zwar durch Erwärmung die durch den Dampf erfolgt, welcher durch die Leitung 14 strömt. Der Kühlmitteldampf,der in diesem zweiten Generator 13 erzeugt wird, strömt dann durch den Eliminator

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in den Kondensor 21· Die konzentrierte lösung wird aus dem zweiten Generator 13 über eine Leitung 51 abgezogen, die zu dem Wärmeaustauscher 43 führt. Die Lösung strömt dann durch eine Leitung 44 zur Absorberpumpe 38.

Natürlich können verschiedene Kombinationen aus Absorptionslösungen und Kühlmittela verwendet werden. Besonders zweckmäßig ist eine Absorptionslösung aus Lithiumbromid in Wasser, wobei Wasser als Kühlmittel verwendet wird» Der Ausdruck konzentrierte Lösung bedeutet: Losung, welche bezüglich des Absorptionsmittels konzentriert ist* Der Ausdruck verdünnte Lösung bedeutet: Lösung, welche bezüglich des Absorptionsmittels verdünnt ist, das ist also eine solche Losung, welche reich an Kühlmittel ist» "" .

Die Kammer 16 und der Verdampfer 32 sind über eine Leitung miteinander verbunden. In dieser Leitung 52 sitzt ein normalerweise geschlossenes Ventil 53;das weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Ist das Ventil 53 offen, dann kann Dampf von dem ersten Generator 10 zu dem Verdampfer 32 durch die Leitung 15, die Kammer 16 und die Leitung 52 strömen.

Die Figuren 2 und 3 zeigen das Ventil 53 im einzelnen. Es besitzt einen Teil 54 und einen Teil 55 der mit einer Kappe ausgerüstet ist. Eine Fluiddruckleitung 57 verbindet die Kappe 56 mit einem Solenoidventil 58. Dieses Ventil 58 ist mit einer Fluidleitung 60 verbunden, die ihrerseits vorzugsweise mit der Ausgangsseite der Generatorpumpe 40 verbunden ist. Eine Ausgangsleitung 59 befindet sich zwischen dem Ventil 58 und dem Absorber 2?.

Eine Membran 61 befindet sich zwischen der Kappe 56 und dem oberen Plansch des Gehäuseteils 55. Ferner ist die Membran mit einer Kappe 62 verbunden, die ihrerseits an dem einen

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Ende eines Stempels 63 sitzt· Letzterer wird von einer Voder in die obere Position gedrückt. Die foder befindet sich zwischen dem unteren Teil des Gehäuses 55 und dor Kappe 62· Bor untere Teil des Stempels 63 ist an einer Platte 66 befoatigt, ^di# einen elastischen Ring 65 auf seiner Oberseite aufweist. Letzterer logt sich dichtend an einen Sitz67_t wenn der Stempel 63 und die Platte 66 ihre obere Position eingenommen haben. In dieser Lage ist das Ventil geschlossen.

Wenn das Ventil 58 Fluid durchströmen läßt, baut sich in der Kammer 68, die sich zwischen der Membran 61 und der Kappe 56 befindet, ein Druck auf· Dadurch wird die Membran 61,die Kappe 62,der Stempel 63,die. Platte 66 und der Dichtungsring 65 nach unten gedruckt, was zur folge hat, daß sich dme Ventil öffnet und Dampf durch das Ventil 53 hindurchströmen kann.

Soll das Ventil 53 geschlossen werden, dann unterbricht das Ventil 58 den fluidstrom durch- die Leitung 57t ^was einerseits zur folge hat, daß das fluid durch die Leitung 59 in den Absorber strömt und andererseits bewirkt, daß sich das Ventil schließt.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Die primäre funktion einer Absorptionsanlage bestellt darin, Kühlmittel für ein Gebäude bereitzustellen, wobei es im allgemeinen so ist, daß dieses Gebäude verschiedene Bäume besitzt. Jedesmal,wenn gekühlt werden soll, wird das Ventil 53 ▼ollständig geschlossen. Durch die Leitung 48 strömt verdünnte Lösung in den ersten Generator 10. In die Heizleitung 11 und die Wärmeaustauschröhren 12 wird Wärmeenergie, z.B. Gas oder ölι gleitet. Das hat zur folge, daß das Kühlmittel aus dor Lösung herauskocht,und der heiße Kühlmitteldanpf strömt dann aus dom ersten Generator über die Leitung 15 heraus, während die teilweise konzentrierte Lösung durch die Leitung 49, den Wärmeaustauscher 4-7 und die Leitung 50 in den zweiten Gene- «tor 13 trftrt. 309813/0955

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PATENTANWÄLTE

Π Der Dampf, der durch die Leitung 15 strömt, gelangt dann in f? die Kammer 16. Wenn das Ventil 53 geschlossen ist, strömt der Dampf durch die Leitung 17 in die Schlange 14. Die Wärme dieses Dampfes verursacht ein weiteres Kochen der Zwischenlösung ,die sich in dem zweiten Generator 13 befindet, was zur Folge hat, daß diese Zwischenlösung noch konzentrierter wird. Der Bampf strömt dann durch die Eliminatoren 23 in den Kondensor 21. Die konzentrierte Lösung wird aus dem zweiten Generator über die Leitung 51 abgezogen und strömt durch den Wärmeaustauscher 4-3 und die Leitung 44 zur Saugseite der . Absorberpumpe 38. Der Dampf wird in dem Kondensor 21 aufgrund des Wärmeaustausches mit dem Kühlwasser, welches durch die Schlange 24 strömt, kondensiert. Das Kondensat und die Flüssigkeit, die von der Schlange 14 kommt, wird am Boden des Kondensors 21 gesammelt. Von dort strömt es durch die Leitung zur Saugseite der Verdampferpumpe 29.

Die Verdampferpumpe 29 erhält das Kondensat von dem Kondensor und die kondensierte Flüssigkeit von der Verdampferpfanne Sie fördert diese Flüssigkeit durch die Leitung 30 zu den Verdampfersprühköpfen 31. In dem Niederdruckteil des Verdampfers 32 strömt das Kühlmittel, das aus den Sprühkopfen 31 kommt, über die Wärmeaustauschschlange 33ι kühlt dabei das Wasser» welches von der Kühllast kommt und erzeugt gekühltes Wasser, das zur Konditionierung des Gebäudes erneut verwendet werden kann. Das dampfförmige Kühlmittel, welches in dem Verdampfer erzeugt wird, wird in den Absorber 27 gezogen und vermischt sich dort mit Absorptionslösung, die aus den Sprühköpfen 36 kommt. Die Zwischenlösung, die aus den Sprühköpfen 36 heraustritt, mischt sich mit dem Kühlmitteldampf und sammelt sich in dem unteren Teil des Absorbers 27 als verdünnte Absorptionslösung, nachdem sie in Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser gestanden hat, welches durch die Schlange 26 strömt. Die verdünnte Lösung wird aus dem Absorber über die Leitung 39 abgezogen und gelangt einerseits zur Saugseite der Generator-

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pumpe. 40 und andererseits zur Saugseite der Absorberpumpe 38.

Sie verdünnte Lösung wird durch die Generatorpumpe 40, durch Wärmeaustauscher 43 und 47 zum ersten Generator 10 gepumpt; der Absorptionskühlmittelzyklus ist damit beendet.

Der erhitzte Dampf, der sich in der Kammer 16 befindet, stellt eine potentielle Wärmequelle dar. Bas Fluid, z.B. Wasser, welches sich in der Wärmeaustauschschlange 16 befindet, die ihrerseits in der Kammer 16 untergebracht ist, wird von diesem

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Dampf erhitzt und'dazu dienen verschiedene Räume des Gebäudes zu erwärmen. Besteht nicht das Bedürfnis zur Erwärmung dieser Räume,|to wird der Fluß dieses Fluids durch den Wärmeaustauscher 18 unterbrochen, was zur Folge hat, daß die gesamte in dem Dampf verfügbare Wärme zu der Schlange 14 strömt, die sich in dem zweiten Generator 13 befindet· Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist also geeignet sowohl zu erhitzen,als auch zu kühlen, und zwar beides gleichzeitig.

Wenn eine Kühlung nicht erwünscht ist, jedoch eine Erwärmung, und wenn die gesamte Kapazität der Absorptionsvorrichtung zum Heizen verwendet werden soll, dann wird das Solenoid 56 betätigt, was zur Folge hat, daß sich über die Leitung 60 und die Leitung 57 in dem Steuerteil des Ventils 53 ein Druck aufbaut. Das hat zur Folge, daß die Membran 61 auf die Feder 64 drückt und sich das Ventil 53 öffnet. Zur gleichen Zeit wird der Strom des Kühlwassers durch die Wärmeaustauschechlange 26 im Absorber 27 und durch die Wärmeaustauschschlange 24 im Kondensor 21 beendet.

Ist das Ventil 53 offen, dann strömt im wesentlichen der gesamte Dampf, der im ersten Generator 10 erzeugt wird, durch die Leitung 15_t die Kammer 16 und die Leitung 52 in den Verdampfer 32. Der erhitzte Dampf gerät in Wärmeaustausch mit dem Wärmeaustauschfluid, das durch die Schlange 33 strömt, ,was zur Folge hat, daß sich dieses Fluid erwärmt und Wärme

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PATENTANWÄLTE άΖ,Η I £. I I

in die Räume des Gebäudes transportiert* Der Wärmeaustausch führt dazu, daß der Dampf kondensiert und sich flüssigkeit auf der ffaniie 34 ansammelt, die schließlich in den Absorber 27 über die Sander der Pfanne 34 fließt»

Das kondensierte Kühlmittel, das sieh in dem Absorber 27 befindet,Ve£mischt Sieh mit der AbsorptiönslÖsung, die aus den Sprühkopfen 36 kommt* Is bildet sieh verdünnte Lösung in dem unteren Teil des Absorbers 27* Me verdünnte Losung strömt dann über die Leitung 39 zurück zur Generatorpumpe und wird von dieser in den ersten Generator 10 zurückgepumpt· Die konzentrierte Loaung bzw* genauer gesagt,die Zwischenlösung, die sich in dem ersten Generator 10 bildet» wird über die Leitung 49» den Wärmeatistaus eher 47 und die Leitung 50 in den zweiten Generator 13 gezogen. Da -jedoch durch den Kondensor 21 kein Kühlwasser zirkulier^ wird der Druck und die Temperatur innerhalb des Gehäuses allmählich stabilisiert und der Dampf Strömt nicht wüerdurch die Wärmeaustauschsehlange 14» Die Lösung wird infolgedessen nicht weiter in dem zweiten Generator konzentriert. Die Lösung strömt dann durch die Leitung 51 »<3fiö- Wärmeaustauscher 43,die Leitung 44 und gelangt zur Absorberpumpe 38, die sie zu den Sprühköpfen 36 zurückfordert. Es zeigt sich also, daß wenn das Ventil 53 offen ist, die Vorrichtung nur als Heizvorrichtung arbeiten kann»

Wenn man von dem Heizzyklus zu einem Kühlzyklus oder einem Heiz- und Kühlzyklus übergehen will, so wird das Solenoid- ^; ventil 58 betätigt, derart, daß das Fluid, welches durch die Leitungen 60 und 57 strömt, abgeschaltet wird» Der Druck baut sich über die Leitung 59 ab, derart, daß das Fluid in den Absorber 27 strömt, was zur Folge hat, daß auch die Membran 61 entlastet wird. Das Ventil 53 gelangt auf diese Weise in seine Schließlage. Das Kühlwasser für den Absorber und Kondensor kann dann wieder angeschaltet werden und die

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DIfL..INO. DIiTIt JANDER Df₁-INQ. MANHED »ONING 2247211 PATENtANtMKLTE ,

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Maschine arbeitet als Kühlmaschine oder zugleich, ale HeIs- und

kühlmaschine wie es weiter vorn im einzelnen beschrieben ist. -

Bas Ventil 53 spricht auf eizPHFluiddruck innerhalb dee Absorptionssystems, z.B. auf den Druck der Absorptionslösung der auf die Membran 61 wirkt, an. Bas Tent11 53 1st völlig hermetisch* abgeschlossen bezüglich seiner Struktur und Arbeitsweise. ;

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Claims

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PATENTANWÄLTE

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Pat entansprüche;

/i y Absorptionsvorrichtung gekenn zeichnest durch einen ersten Generator (1o), einen zweiten Generator (13)» einen Kondensor (21), einen Verdampfer (32), einen Absorber (27), einer ersten Dampfverbindung (15>16,1?$14·) zwischen dem ersten (1o) und dem zweiten (13) Generator innerhalb des Kühlmittelkreislaufes; Wärmeaustauschorgan-e; (18) innerhalb dieser ersten Dampfverbindung,· einer zweiten Dampfverbindung (15»16,52) zwischen dem ersten Generator (io) und dem Verdampfer (31) und einem Ventil (53) innerhalb der zweiten Dampf verbindung, bei dessen Offenstellung die Vorrichtung allein als Heizvorrichtung arbeitet.

2. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschorgane (18) an dem ersten Generator (1o) angrenzen, und daß das durch diese zirkulierende Fluid, vorzugsweise Wasser, in Wärmeaustausch mit dem Dampf steht, wenn die Vorrichtung heizt und kühlt oder nur heizt.

3. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Dampf, der im ersten Generator (1o) erzeugt wird, im wesentlichen vollständig zu dem Verdampfer (32) strömt, wenn das Ventil (55) offen ist.

4. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (53) vollständig dicht ist.

5· Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (53) auf den Druck der Absorptionslösung anspricht.

6. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet , daß der erste Generator (io) in einem ersten Gehäuse die Wärmeaüstauschorgane (18) in einem zweiten Gehäuse.

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der Verdampfer (32) und der Absorber (27) in einem dritten Gehäuse und der zweite Generator (13) und der Kondensor (21) in einem vierten Gehäuse untergebracht sind.

^.Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 6_f dadurch ge k e η η zeichnet , daß das zweite Gehäuse einen Teil der ersten und der zweiten Dampfverbindung darstellt.

8. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 1 - 7t dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (53) stromabwärts von den Wärmeaustauschorganen (18) angeordnet ist.

9* Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 1-8 , dadurch g e k e η η zeichnet, daß die erste und die zweite Dampfverbindung einen gemeinsamen Teil (15,16) haben.

10. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschorgane (18) in dem gemeinsamen Teil (16) untergebracht sind.

11. Absorptionsvorrichtung nach Anspruch 5t dadurch g e k e η η zeich ηe t , daß dem Ventil (53) in der Druckleitung (6o) ein Steuerorgan (58) vorgeschaltet ist, das eine Abflußleitung (59) aufweist, die vorzugsweise mit dem Absorber (2?) verbunden ist.

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