DE2605553C3

DE2605553C3 - Absorptionskühlvorrichtung

Info

Publication number: DE2605553C3
Application number: DE2605553A
Authority: DE
Inventors: Richard Henry Evansville Ind. Merrick (V.St.A.)
Original assignee: Arkla Industries Inc
Current assignee: Robur Corp Evansville Ind Us
Priority date: 1975-02-13
Filing date: 1976-02-12
Publication date: 1979-10-11
Also published as: GB1500841A; AU1105176A; DE2605553B2; NL7601425A; IT1054245B; JPS51106259A; DE2605553A1; FR2300980B1; BE838492A; US3964273A; CA1031176A; AU503521B2; JPS5616350B2; FR2300980A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Absorptionskühlvorrich-

:< tung in Kompakt-Bauweise mit zentral angeordnetem Generator, mit e:iem durch eine Kühlflüssigkeit gekühlten Kondensator, mit einem Verdampfer und mit einem durch die genannte Kühlflüssigkeit gekühlten Absorber, wobei die Verdampfer-Absorber-Anordnung

• größere axiale als radiale Erstreckung hat und den Generator ringförmig umgibt.

Aus der US-PS 27 29 952 ist bereits eine Absorptionskühlvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der allerdings Wärmetauschrohre im Kondensator > und Absorber vorgesehen sind. Dadurch wird verhältnismäßig viel Platz benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absorptionskühlvorrichtung der r-ngangs genannten Art besonders platzsparend auszubilden.

^: ' Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vor. Dadurch wird erreicht, daß die Absorptionskühlvorrichtung ohne Wärmetauschrohre im Kondensator und Absorber auskommt, wobei an deren Stelle

'"■ eine Kühlung, Kondensation bzw. Berieselung nur mit den Mantelflächen der Gehäuse erfolgt. Bevorzugte Ausgestaltungen tier Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung; in der

■" Zeichnung ist ein schematischer Vertikalschnitt einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Absorptionskühlvorrichtung gezeigt.

Ein Generator 8 zur Aufnahme der zu erhitzenden Lösung umfaßt ein kreisförmiges napfförmiges Gefäß • mit einer Seitenwand 10 und einem Boden 11, der mit einem mittig angeordneten Auslauf 12 ausgestattet ist. Der Generator 8 ist von dem oberen Ende eines Kondensatorgehäuses 13 umschlossen, der als ein vertikal angeordnetes zylindrisches Gefäß ausgebildet

■" ist. Die im Generator 8 zu erhitzende Lösung wird in einen Ringraum 14 gepumpt, der durch eine Kreiswand 15 definiert ist, die in dem Generatornapf angeordnet ist und eine Höhe besitzt, die kleiner ist als die der Seitenwand 10. Die Lösung wird mit dem erforderlichen ' Druck von einer Pumpe 16 über eine Leitung 17 und einen Wärmetauscher 18 zugeführt, der ebenfalls von dem Kondensatorgehäuse 13 umschlossen ist. Die Lösung fließt vom Wärmetauscher 18 zu dem Ringraum

im Generator, um erhitzt zu werden und um so den Kältemitieldampf auszutreiben. Zu diesem Zweck ist eine Heizrohrspirale 20 in der Lösung im Ringraum 14 untergetaucht, und das Kältemittel wird aus der Lösung unter dem im Kondensator 13 herrschenden Druck , herausgekocht. Die Heizspirale 20 empfängt heißes Strömungsmittel, wie beispielsweise Dampf oder heißes Wasser, von einer nicht gezeigten Quelle. Es können auch andere Heizmittel verwendet werden. Der aus der Lösung ausgetriebene Kältemitteldampf tritt durch das n, offene obere Ende des Generators 8 aus und gelangt in unmittelbaren Kontakt mit der kühlen Innenoberfläche der Oberseite des Kondensators 13.

Der Kondensator 13 ist ein vertikal angeordnetes zylindrisches Gefäß mit einer nach oben konvex r, ausgebildeten Oberseite, einer zylindrischen Seitenwand 25 und einer Bodenwand 26. Der Kältemitteldampf vom Generator 8 kondensiert an der kühlen Seitenwand 25 und fließt nach unten, um am Boden des Kondensators 13 gesammelt zu werdtn.

Die heiße Lösung, die durch den Gene^rator oder Kocher 20 vom Kältemitteldampf befreit ist, fließt über die obere Kante der Wand 15 zum Boden der Generatormitte hin und in den Auslaß 12, um so den Generator 8 zu verlassen und durch eine Leitung 27 zum ;, Wärmetauscher 18 zu fließen. Der größte Teil der Wärme der wegfließenden Lösung wird auf die zum Generator 8 durch die Speiseleitung 17 hinfließende Lösung übertragen, so daß die arme Lösung abgekühlt und die an Kältemittel reiche Lösung vorgeheizt wird. ; wenn diese zum Generator fließt.

Ein ringförmig geformtes Verdampfer-Absorber-Gefäß 30 umgibt den Kondensator 13, der zweckmäßigerweise entlang der Vertikaiachse des Gefäßes 30 angeordnet ist. Die Oberseite des Verdampfer-Absor- , bers 30 ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auf ungefähr dem gleichen Niveau wie die Oberseite des Kondensators 13 angeordnet. Teilweise abgekühlte irme Lösung fließt vom Wärmeaustauscher 18 in einen ringförmigen Lösungsaufnahmekanal 31, der : innerhalb des oberen Endes des Verdampfer-Absorber-Gefäßes 30 angeordnet ist. Der Kanal 31 besitzt eine Breite, die fast so breit ist wie die Innenabmessung des Verdampfer-Absorbers 30. Unmittelbar unterhalb des Kanals 31 sind die Seitenwände de^ Gefäßes 30 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit nach innen ragenden Vorsprüngen 32 und 33 ausgebi¹· det, die sich unter den Kanal 31 erstrecken, so daß die vom Kanal 31 übetf'ießende Lösung auf diese Vorsprünge fließt und ihren Oberflächen folgt, um nach unten übe- die Innenoberflächen der Seitenwände des Gefäßes 30 zu fließen.

Innerhalb des Verdampferteils am unteren Ende des Verdainpfer-Absorber-Gefäßes 30 ist eine Rohrspirale 35 angeordnet, durch die ein Kälteträger, wie beispieis- .·. weise Wasser, zirkuliert. Rohrleitungen, wie Einlaß 36 und Auslaß 37 sowie Pumpvorrichtungen (nicht gezeigt) sind vorgesehen, um den zu kühlenden Kälteträger durch die Rohrspirale 35 zu fördern.

Ein zweiter ringförmiger Kanal 40 ist auf der ■ > Innenseite des Ringgefäßes 30 unmittelbar oberhalb der Rohrspirale 35 gehaltert. Der Kanal 40 erhält kondensiertes Kältemittel vom Boden der Kondensatorkammer 13 über eine Leitung 41. Das flüssige Kältemittel fließt über den Kanal 40 auf die Außenober- < , fläche der Rohrspiraie 35, wo es verdampft und der durch die Spirale 35 fließenden Flüssigkeit Wärme entzieht.

Der im Verdampfungsteil des Gefäßes 30 gebildete Kältemitieldampf steigt nach oben und gelangt in Berührung mit der nach unten fließenden Lösung auf den Innenwänden des Gefäßes 30. Der Kältemitteldampf löst sich in der Flüssigkeil auf und die sich ergebende Lösung sammelt sich am Boden des Gefäßes 30. Eine Leitung 42 verbindet den Boden des Gefäßes 30 mit dem Einlaß zur Pumpe 16, um so die reiche Lösung unter Druck zum Generator 8 zurückzuführen.

Die gesamte Anordnung von Generator 8, Konaensator 13 und ringförmigem Verdampfer-Absorber-Gefäß 30 ist an allen Seiten durch ein Gehäuse 50 umschlossen. Ein Ventilator 51 ist innerhalb einer Lufteinlaßöffnung 56 in der Seitenwand des Gehäuses 50 angeordnet und die obere Wand des Gehäuses 50 weist eine Luftauslaßöffnung auf, die mit Tropfenfängern 53 ausgestattet ist. Ein Reservoir 60 enthält eine verdampfbare Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser und befindet sich im Gehäuse 50, wobt:! eine Pumpt 61 vorgesehen ist, um das Wasser übt,' eine Leitung 62 zu einer Sprühkopfvorrichtung 63 zu leitei.. die am oberen Ende des Gehäuses 50 angeordnet ist. Die Sprühkopfvorrichtung 63 besitzt mindestens einen AuslaP der so angeordnet ist, daß er Kühlflüssigkeit auf die Oberseile des Kondensators 13 sprüht, so daß diese nach unten über die Außenseite der Seitenwand 25 fließt, um Kältemitteldampf innerhalb des Kondensators 13 /u kondensieren. Die Sprühkopfvor'ichtung 63 weis! zweckmäßig einen ringförmigen Zweig mit Auslassen auf. u.Ti Kühlflüssigkeit auf beide Seiten des zugespitzten oberen Endes 64 des Verdampier-Absorber-Gefäßes 30 zu sprühen. Der Sprühstrahl wird dabei über der Spitze aufgeteilt und fließt an alle \ Außenoberflächen des Gefäßes 30 hinab, um Wärme von der Lösung abzuführen, die an der Innenseitenwand des Absorberteils des Gefäßes 30 hinabfließt. Die Strömung von Umgebungsluft über den Film aus Kühlflüssigkeit auf dem Gefäß 30 und auf dem Kondensator 13 bew.rkt die Verdampfung des Films zwecks Verstärkung dessen Kühlwirkung.

Es können eine beliebige der üblichen bekannten Kältemittel- und Absorptionsmittel-Kombinationen verwendet werden, wie sie in Absorptiorrkuhlzvklen benutzt werden. Eine geeignete Zusammensetzung is: eine wäßrige Lösung von Lithiumjodid oder Lithiumbromid oder von beiden, wobei Wasser das Kältemittel und eine konzentrierte Lösung des Salzes das Absorptionsmittel ist. Der Druck im Generator und Kondensatorraum dient dazu, die arme Lösung durch die Leitung 27 und den Wärmeaustauscher 18 in den Kanal 31 im ringförmigen Verdampfer-Absorber 30 /u treiben. In ähnlicher Weise wird das flüssige Kältemittel im Reservoir am Boden des Kondensators 13 nach oben durch die Leitung 41 getrieben, um vom Kanal 40 über die Spirale 35 zu fließen, und zwar durch das Druckdifferential, das zwischen dem Generator-Kondensatorraum und dem Raum im Gefäß 30 besteht. Der Zyklus kann oe^rart vorgesehen sein, daß er ohne weitere Steuerungen arbeitet als denjenigen, die erforderlich sind, um die Arbeitsweise der Pumpe 16 zyklusmäßig so zu betreiben, daß diese die reiche Lösung aus der ringförmigen Verdampfer-Absorber-Kammer 30 in einem solchen Grade abzieht, daß das erforderliche Druc'cdifferential zwischen den Kammern aufrechtzuerhalten bleibt.

Während des normalen Betriebs liefert die Pumpe 16 die reiche Lösung über den Wärmeaustauscher 18 an den Ringraum 14 in einem solchen Maße, daß die

benötigte Menge an Kältemittel aus der Lösung heraiisgekocht wird, um im Kondensator ! 3 kondensiert und am Hoden 26 desselben gesammelt zu werden. Das flüssige Kältemittel wird sodann in den Verdampferteil des Gefäßes 30 eingespeist, um bei seiner Strömung über die Spirale 35 verdampft /u werden, wobei das Kältemittel in einer solchen Menge verdampft, da(3 die gewünschte Wärmemenge dem durch die Spirale 35 fließenden Medium entzogen wird. Der Absorberteil des Gefäßes 30 bewirkt, daß der Kältemitteldampf und die Losung miteinander in lierührung kommen, um eine reiche Losung /u bilden und den gewünschten niedrigen Druck innerhalb ties Verdampfertcils des Gefäßes 30 durch Entfernung des Kältemitteldampfes aufrechtzuerhalten. Die Lösung wird durch eine Pumpe If) zur I orlset/ung des /yklus entfernt. Durch richtige Bemessung tier Größen und Volumen beziehunger zusammen mit der Auswahl der Kombination des z.i verwendenden Kältemittels und der Losung wird eini wirkungsvolle kompakte, konzentrisch angeordnete (jene! .!tor-Kondensator- und Verdampfer Absorber Anordnung erhalten. Wenn die Vorrichtung mit tier I Imgebungsluftzirkulation zusammen mit der Rczirku lation und teilweisen Verdampfung eines Kühlmittels wie beispielsweise über die Oberfläche der verschiedenen Kammern der Vorrichtung fließendes Wasser gekühlt wird, so wird eine noch kompaktere, leistungsfä liigere und /weckmäßigere Konstruktion erhalten, wei es unnötig ist. einen Kuhlturm für das Kuhlwassei vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeiclinuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Absorptionskühlvorrichtung in Kompaktbauweise mit zentral angeordnetem Generator, mit einem durch eine Kühlflüssigkeit gekühlten Kondensator, mit einem Verdampfer und mit einem durch die genannte Kühlflüssigkeit gekühlten Absorber, wobei die Verdampfer-Absorber-Anordnung größere axiale als radiale Erstreckung hat und den Generator ringförmig umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der den Generator (8) gefäßartig umgebende Kondensator (13) mit Kühlung der Gefäß-Außenfläche und Kondensation des Kältemittels an der Gefäß-Innenfläche arbeitet, und daß ein hohlringförmiges, mit Kühlung der Gefäß-Außenfläche und Lösungsberieselung der Gefäß-Innenfläche arbeitendes Verdampfer-Absorbergefäß (30) die Gt-i.erator-Kondensator-Anordnung (8, 13) um"jbt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Generator-Kondensator-Verdampfer-Absorber-Anordnung von einem Gehäuse (50) umschlossen ist, daß ferner Mittel (51) vorgesehen sind zum Fördern von Luft durch das Gehäuse über die Gefäße hinweg, und daß ein Reservoir (60) für die Kühlflüssigkeit sowie eine Pumpe und Leitungen vorhanden sind, um die Kühlflüssigkeit auf die Außenoberflächen des Kondensato-«efäßes und des Verdampfer-Absorber-Gefäßes zu verteilen.

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatorgefäß (13) als Hohlzylinder ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatorgefäß (13) sich vertikal längserstreckt und daß der Generator (8) vollständig vom oberen Teil des Kondensatorgefäßes umschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungswärmeaustauscher (18) unter dem Generator im Kondensatorgefäß angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des Kondensatorgefäßes und des ringförmigen Verdampfer-Absorber-Gefäßes zusammenfallen, und daß die oberen Enden des Kondensatorgefäßes und des Verdampfer-Absorber-Gefäßes in der gleichen oder im wesentlichen in der gleichen Horizonlalebene liegen, die 90° oder ungefähr 90° zur Vcrtikalachse des Kondensatorgefäßes angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit auf die oberen Enden der Gefäße aufgesprüht wird, über deren Außenoberflächen nach unten fließt und sich im Reservoir (60) unter den Gefäßen sammelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die einen Film aus verdampfender Kühlflüssigkeit über die Außenoberflächen von mindestens einem der Gefäße leiten, wobei ein Gasstrom über den fließenden Flüssigkeitsfilm streicht, um mindestens dessen teilweise Verdampfung /.u bewirken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (50) einen Einlaß (56) sowie einen Auslaß für die Kühllufl besitzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9. gekennzeichnet durch einen innerhalb des oberen Endes des Verdampfer-Absorber-Gefäßes (30) gehalterten Ringkanal (31), der fast so breit wie die Innenabmessung dieses Gefäßes (30) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter ringförmiger Kanal (40) innerhalb des Gefäßes (30) unmittelbar oberhalb der Rohrspirale (35) für den Kälteträger gehalten ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Sprühkopf (63), der Kühlflüssigkeit auf die beiden Seiten eines zugespitzten oberen Encies (64) des Verdampfer-Absorber-Gefäßes (30) sprüht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (8) einen beheizten Ringraum (14) aufweist, wobei im Boden (11) des Ringraum Zentrums ein Auslaß (12) für die arme Lösung vorgesehen ist.