DE2708568A1 - Dampfstrahl-kaelteanlage - Google Patents

Description

Erfinder: Μ· Stief Ausfertigungsdatum 01. 10. 1976 Dampfstrahl-Kälteanlage

Die Erfindung betrifft eine Dampfstrahl-Kälteanlage zur Erzeugung von Zelte mittels Entspannungsverdampfer, Dampfstrahlverdichter und Verflüssiger·

Bekannt sind Dampfstrahl-Kälteanlagen, die aus einem Entspannungeverdampfer, einem als Kondensator ausgeführten Verflüssiger und einem außenliegenden, beide getrennt aufgestellte Apparate über Rohrleitungen verbindende DampfStrahlverdichter bestehen· Dabei wird das in den Entspannungsverdampfer eingegebene zu kühlende Wasser, Kaltwasser von 20° bis max· 30 ⁰C, durch den ein Vakuum erzeugenden Dampfstrahlverdichter einem Druck ausgesetzt, der unter dem Dampfdruck des Wassers liegt. Wasser verdampft und der Dampf wird vom Dampfstrahlverdichter unter hoher Geschwindigkeit abgesaugt und in den Kondensator ▼erdichtet· Die Höhe des Druckes im Kondensator ist abhängig von der Temperatur und der Menge des Kühlwassers· Der Hauptanwendungsbereich dieser Anlagen liegt bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes· Um das Verdichtungsverhältnis des Dampfst rahlverdichters niedrig zu halten, ist die Verdichtungsarbeit in Stufen aufgeteilt· Dabei sind bisher mehrstufige Anlagen mit zwei, drei oder sechs Sntspannungsstufen und zwei- oder dreistufigem Kondensator in Anwendung· Um den Kondensationedruck zu senken, sind die Kondensatorenstufen mit wasserverteilenden Einbauten ausgestattet, die infolge der Kühlwassererwärmung einen häufigen Oberflächenwechsel des Kühlwassers herbeiführen·

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Der Erhöhung der Anzahl der Verdichterstufen sind wegen der Bauhöhe der Apparate einerseits und wegen der notwendigen Montagefreiheit für die Dampfstrahlverdichter andererseits Grenzen gesetzt· Mit dem Kühlwasser wird gelöste Luft in den Mischkondensator eingeschleppt, die frei wird und abgesaugt werden muß· Die Luft mit einem Dampfanteil wurde an der kältesten Stelle aus einer dem Mischkondensator vorgeschalteten Vorkammer abgesaugt, in der der Gesamtdruck aus den Fartialdrücken von Luft und Dampf kleiner oder gleich den Kondensatordrücken in den Mischkondensatorräumen ist. Dies hat bei geringen Temperatur- und Druckstufungen den Nachteil, daß der mit der Luft abzusaugende Dampfanteil sehr groß wird· Durch die hohen Geschwindigkeiten in den Dampfstrahlverdichtern wird ein Lärmpegel bis zu 95 dB erreicht.

Zweck der Erfindung ist die Senkung des apparativen Aufwandes, der Wegfall von Einbauten, die bisher den Wechsel der Wasseroberfläche in den einzelnen Kondensatorstufen bewirkten, die Schaffung einer Anlage, die geräuscharm, demzufolge umweltfreundlicher arbeitet und dazu günstigere Parameter bezüglich des KühlWasserverbrauchs und des spezifischen Dampfverbrauche erreicht·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfstrahl-Kälteanlage zur Durchführung eines geräuscharmen Feinintervall-Vielstufen-Verfahrens zur Erzeugung von Kälte mit Entspannungsverdampfer, Dampfstrahlverdichter und Verflüssiger unter Einhaltung eines geringen Bau- und Installationsaufwandes für die Anlage und die Unterbringung der technischen Ausrüstung zu schaffen·

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dampfst rahl-Kälteanlage ein die Entspannungsräume, die Mischkondensatorräume einen Entlüftungsraum, die Vorkammer und die treibdampfgespeisten Dampfstrahlverdichter einfassendes Gefäß darstellt. In dem Gefäß sind die Entspannungs- und Mischkondensatorräume durch eine Trennwand abgeteilt·

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Die Dampfetrahlverdichter aind in die Entspannungs- und Miechkondensatorräume eingeschlossen und durchdringen die Trennwand über eine das Druckgefälle zwischen beiden Räumen aufrechterhaltende Abdichtung · Auch die Mischkondensatorräume sind, wie die Bntepannungsräume, durch in gleicher Weise ausgebildete Trennböden, die als über den gesamten Querschnitt reichende perforierte waseerstauende Verteilervorrichtungen wirken, aufgeteilt. Bs entstehen dadurch flache Entspannungs- und Mischkondensatorräume von gleicher Höhe mit gering gestuftem Druckunterschied zur nächsten Verdichterstufe, wobei als eine Verdichterstufe je ein mit dem DampfStrahlverdichter verbundener Entspannungs- und Mischkondensatorraum angesehen wird. Vor der ersten Verdichterstufe ist dem Entspannungsraum ein Entlüftungsraum vorgeschaltet. Dieser EntlUftungsraum ist mit der Vorkammer durch eine Öffnung für die Luft verbunden· Der Boden des Entlüftungsraumee ist mit einem im ersten Entspannungsraum mündenden druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß ausgestattet. Die Vorkammer mit Entlüftungsraum und der erste Mischkondensatorraum sind nit separaten Luftaustrittstutzen ausgerüstet.

In bekannter Weise besitzen die mehrstufigen Entspannungsräume in dieser Anlage auch waseerstauende und wasserverteilende Trennböden· Diese Trennböden können statt der Perforation zum Zweck der stufenweisen Abschaltung mit einem druckabhängigen Plüssikgeitsdurchlaß in Gestalt eines Syphons ausgestattet sein. In die Entspannungsräume münden der Zu- und Ablauf für das Kaltwasser. Der mehrstufige Mischkondensator besitzt eine Vorkammer zur Luftabscheidung, welche zum Mischkondensator mit einem druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß verbunden ist, sowie Trennböden und einen Zu- und Ablauf für das Kühlwasser. Die Trennböden haben Luftdurchlässe zwischen den Kondensatorstufen.

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Die Erfindung soll im nachstehenden Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Dampfstrahl-Kälteanlage im Schnitt·

Die Dampfstrahl-Kälteanlage besteht aus einem zylindrischen Gefäß 6, daß die einbautenlosen EntSpannungsräume 1, die einbautenlosen Mischkondensatorräume 2, den Entlüftungsraum 3, die Vorkammer 4, eine mittig verlaufende senkrechte Trennwand 7 und die DampfStrahlverdichter 5 einfaßt. Je ein Bntspannungsraum 1 und ein Mischkondensatorraum 2 bilden zusammen mit dem Dampfstrahlverdichter 5 eine Verdichterstufe 9, wobei beide Räume 1; 2 den treibdampfgespeisten Dampfstrahlverdichter 5 einschließen und der Dampfstrahlverdichter 5 die Trennwand 7 über eine ein Druckgefälle sichernde Abdichtung 8 durchdringt. Dazu wird der Dampfstrahlverdichter 5 von außen durch einen Stutzen am Gefäß 6 in den Entspannungsraum 1, durch die Trennwand 7 bis in den Mischkondensatorraum 2 ragend eingeführt, so daß beim anschließenden Verschrauben des Dampfstrahlverdichters 5 mit dem Plansch des Stutzens der Planschteller des Dampfstrahlverdichters 5 die Abdichtung 8 gegen die Trennwand 7 drückt. Auf Grund der geringen Druckunterschiede kann eine Abdichtung auch mittels Labyrinthdichtung erfolgen. Der EntlUftungsraum 3 ist mit der Vorkammer 4 über eine Öffnung 10 in der Trennwand 7 für den Luftdurchtritt verbunden. Der Entlüftungsraum 3 ist vom Entspannungsraum 1 durch einen Boden 11 getrennt, in dem ein druckabhängiger Flüssigkeitsdurchlaß 12 angebracht ist. Druckabhängige Flüssigkeitsdurchlässe 12 finden außerdem Verwendung in Verbindung mit geschlossenen Böden 11 zwischen den Entspannungsräumen 1 untereinander, wenn kein perforierter Trennboden 17 eingesetzt wird oder zwischen der Vorkammer 4 und dem ersten Mischkondensatorraum 2. Zum Zweck der teilweisen Abschaltung kann einer oder mehrere dieser geschlossenen Böden 11 zwischen jeweils zwei Entspannungsräumen 1 angeordnet sein. In den Entlüftungsraum 3 mündet ein Zulauf für Kaltwasser 13. Am untersten Ent-

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spannungaraum 1 let der Ablauf für das Kaltwasser 14 angeordnet· In die Vorkammer 4 mündet der Zulauf für das Kühlwasser 15 und aus dem letzten Mischkondensatorraum 2 verläßt das Kühlwasser das Gefäß 6 über den Ablauf für das Kühlwasser 16. Die Entepannungsräume 1 sind über die perforierten Trennböden 17 voneinander abgeteilt· Gleicherweise ausgebildete Trennböden 18 teilen die In vertikaler Richtung angeordneten Mischkondensatorraume 2 voneinander ab. In den Trennböden 18 der MischkondensatorrBume 2 ist jeweils ein Luftdurchlaß 19 angeordnet. Der oberste Mischkondensatorraum ist mit einem Luftaustrittstutzen 20 ausgestattet. Auch die Vorkammer 4 ist mit einem !luftaustrittstutzen 21 ausgestattet.

Die Anzahl der Verdichterstufen 9, also der Entspannungsräume 1» der Dampfstrahlverdichter 5 und der Mischkondensatorräume 2, wird auf ein Vielfaches der bis jetzt ausgeführten und bekannten vergrößert, zum Beispiel von bisher 6 auf 24 Verdichterstufen» Bei einer solchen Anlage, in der 150 nr Wasser je Stunde von 15 ⁰C auf 5 ⁰C zu kühlen sind, wird z. B. Kaltwasser von 15 ⁰C in den Bntlüftungeraum 3 des Gefäßes 6 eingegeben und dem Wasser die gelöste Luft durch das über die öffnung 10 und den Luftaustrittstutzen 21 anliegende Vakuum entzogen. Das Kaltwasser gelangt vom Boden 11 über den druckabhängigen Plüssigkeitsdurchlaß 12, in Form eines Siphons, in den obersten Entspannungsraum 1· Im obersten Entspannungsraum 1 wird vom treibdampfgespeisten DampfStrahlverdichter ein Vakuum von 12,5 Torr erzeugt· Dadurch dampft das Kaltwasser aus, und es tritt eine Temperatursenkung um 0,4 C ein· Der Dampfstrahlverdichter 5 saugt diesen Dampf über, Ansaugschlitze 22 an und fördert ihn in den obersten Mischkondensatorraum 2. über den Zulauf für das Kühlwasser 15 gelangt das Kühlwasser mit einer Temperatur von 28 ⁰C in dl« Vorkammer 4 und wird dort ebenfalls über das am Luftaustrittstutzen 21 anstehende Vakuum, das niedriger ist als da· Vakuum Im obersten Intspannungsraum 1 und im obersten Mischkondensatorraum 2, entgast, wobei 45 kg/h Luft und 37 kg/h Dampf •ntsogen werden· Di· Entlüftung des Kaltwassers und des Kühlwassers ist dabei so wirkungsvoll, daß nur Spuren von Luft verbleiben und daduroh die mit abgesaugte Dampfmenge wesentlich gesenkt wird gegenüber herkömmlichen Anlagen· Der Druck-

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unterschied zwischen der Vorkammer 4 von 49,7 Torr und dem obersten Mischkondensatorraum von 30,8 Torr ist groß im Verhältnis zu den nachfolgenden Mischkondensatorräumen 2 untereinander· über den im Boden 11 der Vorkammer 4 angeordneten druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß 12 gelangt das Kühlwasser in den obersten und zugleich kaitestens Mischkondensatorraum 2, wo der Dampf aus dem obersten Entspannungeraum 1 zusammen mit dem Treibdampf bei einem Druck von 30,8 Torr, der niedriger ist als in der Vorkammer 4, kondensiert. Der perforierte Trennboden 17 des obersten Entspannungeraumee 1, auf dem sich das Kaltwasser staut und durch den es mit 14,6 ⁰C nur fein verteilt in den zweiten fentspannungsraum 1 gelangt, gewährleistet die für die Druck abs tu fung um 0,3 mm Quecksilbersäule und weitere Temperatursenkung um 0,4 ⁰C notwendige Trennung der untereinander angeordneten Bntspannungeräume 1 und verhindert das übertreten des.Dampfstromes aus dem obersten Entspannungsraum 1 mit dem höheren Druck in den zweiten· über den Trennboden 18 des obersten Mischkondeneatorraumes 2 mit einem Druck von 30,8 Torr wird durch den Stau des Kühlwassers einerseits der Abschluß vom zweiten Mischkondensatorraum 2 mit einem Druck von 31,5 Torr sowie die Verteilung dee Kühlwassers in diesen hinein erreicht· Die in den Trennböden 18 der Mischkondensatorräume 2 angeordneten Luftdurchläeee 19 vom wärmsten bis zum kältesten Mischkondensatorraum 2 gestatten den geringen Luftbeimengungen aus dem Treibdampf der Dampfstrahlverdichter 5 den Durchfluß in den obersten Mischkondensatorraum 2· Obwohl im obersten Mischkondensatorraum 2 der Dampfanteil sehr hoch ist, bleibt infolge der sehr kleinen Luftmengen von 5 kg/h, die aus dem kältesten Mischkondensatorraum mit dem niedrigsten Druck über den Luftaustrittstutzen 20 abgesaugt wird, die mit abgesaugte absolute Dampfmenge mit 88 kg/h gegenüber bisherigen Anlagen aus denen 50 kg Luft je Stunde zusammen mit 280 kg Dampf je Stunde abgesaugt werden müssen, klein.

Macht sich eine Anpassung der Leistung der Dampfstrahl-Kälteanlage an veränderte Kühlwassertemperaturen, auf Grund der

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jahreszeitlichen Schwankungen, oder eine Anpassung an einen veränderten Kältebedarf notwendig, so ist es möglich, zum Zwecke der Kälteleistungsminderung einzelne oder mehrere darübe rl leg ende Dampfstrahlverdichter 5 abzuschalten· Für diesen Pail Bind statt der perforierten Trennböden 17 zwischen zwei Entspannungsräumen 1 geschlossene Böden 11 mit dem druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß 12 vorgesehen, weil mit dem Abschal ten der Dampfstrahlverdichter 5 der Druck in den obenliegenden BntSpannungsräumen 1 gegenüber dem untenliegenden Entspannungsraum 1 mit arbeitenden DampfStrahlverdichter 5 ansteigt· Die Wasserverteilung nach dem Ausströmen aus dem Syphon kann, wie in der Zeichnung dargestellt, durch eine Verteilerplatte oder durch um die Siphonmündung am Rohrumfang angeordnete enge Durchflußöffnungen erfolgen·

Die Dampfstrahl-Kälteanlage besitzt eine Anzahl wesentlicher Vorteile, so die Geräuscharmut - der Schallpegel erreicht einen Wert um 50 dB -, die Verkleinerung des umbauten Raumes und der Grundfläche, den Wegfall aufwendiger Rohrleitungen· Es können kleine DampfStrahlverdichter verwendet werden. Die Masse der Anlage ist gering. Aufwendige Einbauten für den Oberflächenwechsel des Kühlwassers in den Kondensatorräumen entfallen« Durch die große Anzahl von Stufen kann das Druckver hältnis zwischen den Kondensatorräumen und den Entspannungsräumen und zwischen den einzelnen Verdichterstufen gegenüber den bekannten Bauformen verkleinert werden· Es wird eine beliebige Annäherung des tatsächlichen Druckverlaufes in den Entspannungs- und Miechkondensatorräumen an den theoretischen Druckverlauf erreicht. Mit dieser Anlage wird deshalb der spezifische Dampfverbrauch und der KUhlwasserverbrauch gegenüber den bekannten Anlagen gesenkt. Darüber hinaus wird der mit der Luft aus den Kondensatorräumen abzusaugende Dampf verringert und die zu verwendende Vakuumpumpe kann kleiner gehalten werden·

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Claims (1)

1. Patentanspruch: CJ

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   Dampfstrahl-Kälteanlage unter Verwendung von einem mehrstufigen Entspannungsraum mit wasserstauenden und -verteilenden perforierten Trennböden, für die stufenweise Abschaltung mit einem am geschlossenen Boden angeordneten Syphon ausgestattet, sowie dem Zu- und Ablauf für das Kaltwasser, einem mehrstufigen Mischkondensator mit Vorkammer zur Luftabscheidung, welche zum Mischkondensator mit einem druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß verbunden ist, mit dem Zu- und Ablauf für das Kühlwasser, den Trennböden, den Luftdurchlässen zwischen den Kondensatorstufen sowie einem gemeinsamen Luftaustrittstutzen aus der Vorkammer und der ersten Kondensatorstufe und mehreren treibdampfgespeisten DampfStrahlverdichtern, die zwischen den EntSpannungsräumen und Kondensatorräumen angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß ein Gefäß (6) die EntSpannungsräume (1), die Mischkondensatorräume (2), einen EntlUftungsraum (3), die Vorkammer (4) und die Dampfstrahlverdichter (5) einfaßt, in dem eine Trennwand (7) die Entspannungs- und Mischkondensatorräume (1, 2) teilt und die Trennwand (7) über Druckgefälle sichernde Abdichtungen (8) von in die Entspannungs- und Mischkondensatorräume (1, 2) eingeschlossenen DampfStrahlverdichtern (5) durchdrungen ist, auch die Mischkondensatorräume (2) durch Trennböden (18), die als über den gesamten Querschnitt reichende perforierte wasserstauende Verteilervorrichtungen dienen, aufgeteilt sind, so daß mehrere, jeweils eine Verdichterstufe (9) ergebende, flache Entspannungs- und Mischkondensatorräume (1, 2) von gleicher Höhe mit gering gestuften Druckunterschieden zur nächsten Verdichterstufe (9) gebildet werden, vor der ersten Verdichterstufe (9) dem Entspannungsraum (1) der Entlüftungsraum (3) vorgeschaltet ist, welcher mit der Vorkammer (4) durch eine öffnung (10) verbunden ist, der Boden (11) des Entlüftungsraumes (3) mit einem im ersten Entspannungsraum (1) mündenden druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß (12) ausgestattet ist und die Vorkammer (4) mit

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   ORIGINAL INSPECTED

   dem EntlUftungsraum (3) wie auch der oberste Mischkondensatorraum (2) mit separaten Luftaustrittstutzen (20, 21) ausgerüstet sind·

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