DE2405950B2 - Absorptionskälteapparat mit Rektifikator im Kocher - Google Patents
Absorptionskälteapparat mit Rektifikator im KocherInfo
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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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Description
Die Erfindung betrifft einen Absorptionskäheapparat,
dessen Kocher einen aus zwei einander umschließenden Rohren bestehenden Rektifikator enthält, in
welchem zwischen den Rohren die angehobene Ab- «orptionslösung abwärts fließt und die Kältemittel- und
Absorptionsmitteldämpfe aufwärts strömen, wobei der Strömungspfad oberhalb der Wärmezufuhrzone des
Kochers eine Anzahl Querschnittsverengungen von solcher radialer Weite hat, daß sich darüber durch Adhäsion
Flüssigkeit aufzustauen vermag.
Es sind Apparate der vorgenannten Art bekannt, bei denen die Querschnittsverengungen über den gesamten
Umfang gleichbleibende oder wenigstens nahezu gleichbleibende radiale Weite besitzen. Die Verengungen
wirken als Rektifikator. Dies bedeutet, daß die Verengungen außer der Unterbindung des Vermischens
von an den verschiedenen Stellen im Kocher vorhandener ^nm-r und reicher Flüssigkeit durch aufsteigende
Dampfblasen einen wirksamen Wärme- und Massenaustausch im Gegenstrom zwischen der relativ kalten
Lösung, die reich an Kältemittel ist und abwärts fließ·., und der relativ heißen Lösung, die arm an Kältemittel &o
ist und aufwärts fließt, sicherstellen. Die beabsichtigte Funktion des Rektifikators ist somit für den Wirkungsgrad
des Kochers und damit des gesamten Kälteapparats wesentlich.
Rektifikatoren der obigen Art mit einer Anzahl Verengungen haben zwei wichtige Vorteile gegenüber allen
anderen Rektifikatorarten, von denen eine große Zahl bekannt bzw. vorgeschlagen worden ist. Erstens
sind sie sehr einfach und billig herzustellen, weil sie keine gesonderten Teile und kein zusätzliches Material erfordera
Zweitens bringen sie keine Vergrößerung der von Flüssigkeit benetzten heißen Oberfläche des Kochers
und somit auch keinen angestiegenen Verbrauch an Korrosionsverhütungsmitteln mit sich. Im praktischen
Betrieb sind Rektifikatoren mit einer Anzahl von Verengungen jedoch von einigen Problemen betroffen.
Es hat sich nämlich gezeigt daß die Verengungen sehr klein mit einer radialen Weite von nicht mehr als 1 mm
sein müssen, um eine zufriedenstellende Rektifikation zu gewährleisten. Mit größeren Verengungen konnte
eine taugliche Rektifikation nicht erzielt werden, weil die Flüssigkeit und der Dampf einander an verschiedenen
Stellen innerhalb der Verengung umgehen wurden und dadurch kein befriedigender Wärme- und Massenaustausch
im Gegenstrom stattfinden würde.
Wenn ein bekannter Rektifikator mit einer Anzahl kleiner Verengungen von nahezu gleichbleibender
Weite zufriedenstellend arbeitet, wird eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in einer Flüssigkeitssäule oberhalb
einer jeden Verengung angesammelt, und es wird un terhalb der Verengung ein Dampfkissen gebildet. Die
Größe sowohl der Flüssigkeitssäule wie des Dampfkis sens wird mehr oder weniger konstant gehalten. Der
Dampf passiert die Verengungen und die Flüssigkeitssäulen darüber in Form kleiner Blasen, und die Flüssigkeit
fließt an der Rohrwandung im allgemeinen wie ein dünner Film herab. In diesem Gleichgewichtszustand
wird der Druckabfall an den Verengungen durch die Flüssigkeitssäulen oberhalb derselben ausgeglichen.
Falls nun zusätzliche Wärme zugeführt würde, um die Leistung eines solchen Kochers zu steigern, wurden
die Ströme von Flüssigkeit und Dampf zunehmen, und es würde sich bald ein Zustand ergeben, bei dem ein
Gleichgewicht zwischen dem Druckabfall und den Flüssigkeitssäulen oberhalb der Verengungen unmöglich
würde, so daß der Kocher nicht länger richtig und im Gleichgewicht arbeiten kann.
Demnach ist also ein Rektifikator mit einer Anzahl Verengungen von ringsum gleicher oder wenigstens
fast gleicher radialer Weite nur für einen Kocher von vergleichsweise geringer Leistung geeignet. Ein anderer
Nachteil eines solchen Rektifikators besteht in dem Erfordernis einer ziemlich hohen Genauigkeit bei der
Herstellung.
Es ist auch bereits ein Absorptionskälteapparat bekannt, dessen Kocher einen aus zwei einander umschließenden
Rohren bestehenden Rektifikator enthält, in welchem zwischen den Rohren die angehobene Absorptionslösung
abwärts fließt und die Kältemittel- und Absorptionsmitteldämpfe aufwärts strömen. Dabei hat
der Strömungspfad oberhalb der Wärmezufuhrzone des Kochers eine Anzahl Verengungen derart, daß eine
Strömungsquerschmttsfläche entsteht, bei welcher der die radiale Weite bestimmende Abstand zwischen Innen-
und Außenrohr — in Umfangsrichtung gesehen — sich ändert, wobei die genannte Querschnittsfläche
mindestens einen Umfangsabschnitt größter Weite und mindestens einen Umfangsabschnitt kleinster Weite
aufweist, indem beispielsweise zwei Rohre exzentrisch angeordnet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Absorptionskälteapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, bei
dem der mit Querschnittsverengungen versehene Rektifikator auch für Kocher von wesentlich größerer Leistung
geeignet ist und trotzdem keine besondere Genauigkeit bei seiner Herstellung erfordert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Querschnittsverengung mindestens einen sich
unter eckenförmiger Ausbildung seiner Begrenzung erweiternden
Umfangsabschnitt aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Absorpiionskälteapparat kann die Flüssigkeit infolge Adhä .ion in dem eckenförmigen
Bereich der Begrenzung der Querschnittsverengung abwärts fließen, ohne den Dampf am Aufwärtsströmen
in dem sich erweiternden Umfangsabschnitt im Gegenslium zur Flüssigkeit zu behindern. Im übrigen
muß jedoch die radiale Weite der Verengung bzw. der Verengungen, d. h. derjenige Umfangsbereich, der
nicht den eckenförmigen Abschnitt enthält, so klein sein, daß die Flüssigkeit auf Grund ihrer Oberflächenspannung
daran gehindert wird, frei nach unten zu flie-Ben. In der Praxis bedeutet dies eine radiale Weite von
nicht mehr als 1 Millimeter an den betroffenen Stellen.
Weitere Merkmale zur vorteilhaften \usgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Kochereinheit mit einem Rektifikator gemäß der Erfindung innerhalb eines Absorptionskälteapparates,
F i g. 2 in größerem Maßstab einen Teil des Rektifikators nach Fi g. 1,
F i g. 3 und 4 Querschnitt*, nach Linie UI-IIl bzw.
IV-IV in F i g. 2,
F i g. 5 den Rektifikator nach F i g. 2. gesehen in Richtung des dortigen Pfeils V, und
F i g. b eine abgeänderte Ausführungsform des Rektifikators.
Der in F i g. 1 gezeigte Kocher besteht aus zwei konzentrischen Rohren 10, 11, die an die (nicht dargestellte)
Absorbereinheit des Apparates über einen Flüssigkeitstemperaturwechsler
12 angeschlossen sind. Das Innenrohr 10 ist mit dem Absorbergefäß des Apparates verbunden und führt Absorptionslösung zum Kocher,
beispielsweise eine reiche Lösung von in Wasser gelöstem Ammoniak. Ein Pumpenrohr 13 befindet sich innerhalb
des Kochers. Das innenrohr 10 umschließt das Pumpenrohr 13 und ist an seinem oberen Ende 14 geschlossen,
wo es an das Pumpenrohr 13 oberhalb des über dem erhitzten Teil des Kochers liegenden Rektifikator
15 verschweißt ist. Dem Kocher kann Wärme mittels einer elektrischen Heizpatrone 16 zugeführt
werden, die über ein Kabel 17 mit einer (nicht dargestellten) Energiequelle, beispielsweise einen1 elektrischen
Netz oder einer Batterie, verbunden ist. Die Heizpatrone 16 befindet sich in einer mit dem Außenrohr
11 verschweißten Metallhülse 18. Ebenso ist mit dem Außenrohr 11 ein Schornsteinrohr 19 verschweißt.
Auf diese Weise kann der Kocher alternativ durch die elektrische Heizpatrone 16 oder einen Gas- oder Kerosinbrenner
beheizt werden, der nicht dargestellt ist, sich jedoch unterhalb des Schornsteinrohres !9 befindet.
Wenn die Einheit erhitzt wird, heben heiße Ammoniak-
und Wasserdämpfe Absorptionslösung durch das Pumpenrohr 13 an, und die Dämpfe werden zu einem
(nicht dargestellten) Kondensator über eine Dampfleitung 20 geleitet die eine Verlängerung des Außenrohres
11 bildet. Die in der Pumpe angehobene Flüssigkeit fließt dann in das Außenrohr 11, in diesem durch den
erhitzten Teil des Kochers abwärts, und weiter durch den Flüssigkeitstemperaturwechsler 12 zum oberen
Ende des Absorbers. Wenn die arme Lösung den erhitzten Teil des Kochers im Auß^nrohr 11 passiert,
wird zusätzlicher Dampf erzeugt und strömt aufwärts durch den Rektifikator im Gegenstrom zu der teilweise
angereicherten Lösung. Im Rektifikator erfolgt ein Austausch von Wärme und Masse zwischen der Lösung
und den Dämpfen zur Steigerung der Konzentration des Kältemittels in den Dämpfen.
Ein derartiger Austausch wird in einem Rektifikator der in den F i g. 2 bis 5 gezeigten Art sehr wirkungsvoll
zustande gebracht Oberhalb und unterhalb des Rektifikator 15 sind Eindrückungen 21 im Außenrohr 11 vorgenommen,
um das Innenrohr 10 konzentrisch darin zu halten. Im Strömungspfad der teilweise angereicherten
Lösung hat der Rektifikator Verengungen 22. Diese sind durch zwei Preßstempel hergestellt, die gegeneinander
in solcher Weise bewegt worden sind, daß ecken förmige Abschnitte gebildet werden und der Querschnitt
des Außenrohrs 11 an mehreren Stellen innerhalb des Rektifizierteils 15 des Kochers vermindert ist.
Dadurch werden diametral zueinander angeordnete ekkenförmige Umfangsabschnitte 23 gebildet, die über
einen Bereich 24 abnehmender Weite mit einem engen Bereich 25 verbunden sind. Auf diese Weise dient ein
eckenförmiger Abschnitt hauptsächlich als Durchlaß für die Flüssigkeit und der übrige Bereich hauptsächlich
als Durchlaß für den Dampf. Wenn der Rektifikator in dieser Weise arbeitet, werden sowohl ein Gegenstrom
zwischen den Arbeitsmedien als auch eine intensive Berührung zwischen der Flüssigkeit und dem Dampf
sichergestellt. Der Kocher arbeitet stabil und einwandfrei mit unterschiedlicher Wärmezufuhr und innerhalb
eines weiten Leistungsbereichs.
F i g. 3 ist ein Querschnitt des Kochers im Bereich der Eindrückungen 21 oberhalb des in F i g. 2 gezeigten
Rektifikators. Es läßt sich aus dieser Figur ersehen, daß das Innenrohr 10 durch die Eindrückungen 21 konzentrisch
in Stellung innerhalb des Außenrohrs 11 gehalten wird.
Ein ähnlicher Querschnitt durch eine Verengung 22 ist in Fig. 4 gemäß der Schnittlinie IV-IV in F i g. 2
gezeigt. Die in F i g. 4 gezeigte Verengung hat einen Engbereich 25, Übergangsbereiche 24 und diametral
gegenüberliegende Eckenabschnitte 23.
Der in F i g. 2 dargestellte Rektifikator kann durch
Verwendung mehrerer Preßwerkzeuge gleichzeitig hergestellt werden. In einem solchen Rektifikator werden
dann die eckenförmigen Abschnitte einer über dem anderen angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich,
den Rektifikator derart herzustellen, daß eine Verengung 22 um 90° im Verhältnis zur nächsten Verengung
angeordnet ist, wie dies F i g. 6 zeigt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Absorptionskälteapparat, dessen Kocher einen aus zwei einander umschließenden Rohren bestehenden
Rektifikator enthält, in welchem zwischen den Rohren die angehobene Absorptionslösung abwärts
fließt und die Kältemittel- und Absorptionsmitteldämpfe aufwärts strömen, wobei der Strömungspfad
oberhalb der Wärmezufuhrzone des Kochers eine Anzahl Querschnittsverengungen von
solcher radialer Weite hat, daß sich darüber durch Adhäsion Flüssigkeit aufzustauen vermag, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Querschnittsverengung mindestens einen sich unter ekkenförmiger
Ausbildung (23) seiner Begrenzung erweiternden Umfangsabschnitt (24) aufweist.
2. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Querschnittsverengung
(22) zwei diametral gegenüberliegende erweiterte Umfangsabschnitte (24) und dazwischen zwei
Engbereiche (25) aufweist.
3. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite eines jeden
Engbereichs (25) 1 Millimeter nicht übersteigt.
4. Verfahren zum Herstellen des Kochers eines Absorptionskälteapparates nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gegen das äußere Rohr (11) der einander umschließenden
Rohre (10, II) zwei Preßstempel bewegt und dadurch Verengungen (22) des äußeren Rohrs erzeugt
werden, wobei das äußere Rohr (11) an mindestens einer Umfangsstelle eckenförmig erweitert belassen
wird.
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE7301973A SE374192B (de) | 1973-02-13 | 1973-02-13 | |
SE7301973 | 1973-02-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2405950A1 DE2405950A1 (de) | 1974-08-29 |
DE2405950B2 true DE2405950B2 (de) | 1975-10-09 |
DE2405950C3 DE2405950C3 (de) | 1976-05-20 |
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ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5644336B2 (de) | 1981-10-19 |
SE374192B (de) | 1975-02-24 |
GB1434146A (en) | 1976-05-05 |
DE7404294U (de) | 1976-12-02 |
JPS49112251A (de) | 1974-10-25 |
US3864937A (en) | 1975-02-11 |
DE2405950A1 (de) | 1974-08-29 |
CH560876A5 (de) | 1975-04-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |