DE2708568C2 - Dampfstrahl-Kälteanlage - Google Patents

Description

nen Stutzen am Gefäß 6 in den Entspannungsraum 1 und durch die Trennwand 7 bis in den Mischkondensatorraum 2 ragend eingeführt, so daß beim anschließenden Verschrauben des Dampfstrahlverdichters 5 mit dem Flansch des Stutzens der Flanschteller des Dampfslrahlverdichters 5 die Abdichtung 8 gegen die Trennwand 7 drückt Auf Grund der geringen Druckunterschiede kann eine Abdichtung auch mittels Labyrinthdichtung erfolgen. Der Entlüftungsraum 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 ein Boden 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 Entspannungsraum 1 ist 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 Entspannungsräume 1 sind über die perforierten Trennböden 17 voneinander abgeteilt. Gleicherweise ausgebildete Trennböden 18 teilen die in vertikaler Richtung angeordneten Mischkondensatorräume 2 voneinander ab. In den Trennböden 18 der Mischkondensatorräume 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 m³ Wasser je Stunde von 15°C auf 5°C zu kühlen sind, wird z. B. Kaltwasser von 15"C in den Entlüftungsraum 3 des Gefäßes 6 eingegeben und dem Wsssser die gelöste Luft durch das über die Öffnung 10 und den Luftaustrittstutzen 2t anliegende Vakuum entzogen. Das Kaltwasser gelangt vom Boden U über den druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß 12, in Form eines Siphons, in den obersten Entspannungsraum 1. Im obersten Entspannungsraum 1 wird vom ireibdampfgespeisten Dampfstrahlverdichter ein Vakuum von 12,5 Torr erzeugt. Dadurch dampft das Kaltwasser aus, und es tritt eine Temperatursenkung um 0,4⁰C 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°C in die Vorkammer 4 und wird dort ebenfalls über das am Luftaustrittstutzen 21 anstehende Vakuum, das niedriger ist als das Vakuum im obersten lintspannungsraum 1 und im obersten Mischkondensatorraum 2, entgast, wobei 45 kg/h Luft und 37 kg/h Dampf entzogen werden. Die Entlüftung des Kaltwasscis und des Kühlwassers ist dabei so wirkungsvoll, daß nur Spuren von Luft verbleiben und dadurch die mit abgesaugte Dampfmenge wesentlich gesenkt wird gegenüber herkömmlichen Anlagen. Der Druckunterschied 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 U der Vorkammer 4 angeordneten druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß 12 gelangt das Kühlwasser in den obersten und zugleich kältesten Mischkonoensatorraum 2, wo der Dampf aus dem obersten Entspannungsraum 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 Entspannungsraumes 1, auf dem sich das Kaltwasser staut und durch den es mit 14,6° C nur fein verteilt in den zweiten Entspannungsraum 1 gelangt, gewährleistet die für die Druckabstufung um 0,3 mm Quecksilbersäule und weitere Temperatursenkung um 0,4°C notwendige Trennung der untereinander angeordneten Entspannungsräume 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 Mischkondensatorraumes 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 des Kühlwassers in diesen hinein erreicht. Die in den Trennböden 18 der Mischkondensatorräume 2 angeordneten Luftdurchlässe 19 vom wärmsten bis zum kältesten Mischkondensatorraum 2 gestattet 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 2 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.

Ist eine Anpassung der Leistung der Dampfstrahl-Kälteanlage an veränderte Kühlwassertemperaturen auf Grund der jahreszeitlichen Schwankungen, oder eine Anpassung an einen veränderten Kältebedarf notwendig, so ist es möglich, zum Zwecke der Kälteleistungsminderung einzelne oder mehrere darüberliegende Dampfstrahlverdichter 5 abzuschalten. Für diesen Fall sind statt der perforierten Trennböden 17 zwischen so zwei Entspannungsräumen 1 geschlossene Böden 11 mit dem druckabhängigen Flüssigkeitsdurchlaß 12 vorgesehen, weil mit dem Abschalten der Dampfstrahlverdichter 5 der Druck in den obenliegenden Entspannungsräumen 1 gegenüber dem untenliegenden Entspannungsraum 1 mit arbeitendem Dampfstrahlverdichter 5 ansteigt. Die Wasserverteilung nach dem Ausströmen aus dem Siphon 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 5OdB —, 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 Kondensa-

torräumen entfallen. Durch die große Anzahl von Stufen kann das Druckverhältnis 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 Mischkondensatorräumen an den theoretischen Druckverlauf erreicht. Mit dieser Anlage wird deshalb der spezifische Dampfverbrauch und der Kühlwasserverbrauch gegenüber den bekannten AnIagen gesenkt. Darüber hinaus wird der mit der Luft aus den Kondensatorräumen abzusaugende Dampf verringert und die zu verwendende Vakuumpumpe kann kleiner gehalten werden.

15

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

20

25 30 35 40 45 50 55 60

1	Entspannungsraum
2	Mischkondensatorraum
3	Entlüftungsraum
4	Vorkammer
5	Dampfstrahlverdichter
6	Gefäß
7	Trennwand
8	Abdichtung
9	Verdichterstufe
10	Öffnung
11	Boden
12	Druckabhängiger Flüssigkeitsdurchlaß
13	Zulauf für Kaltwasser
14	Ablauf für Kaltwasser
15	Zulauf für Kühlwasser
16	Ablauf für Kühlwasser
17	Trennboden
18	Trennboden
19	Luftdurchlaß
20	Luftaustrittstutzen
21	Luftaustrittstutzen
22	Ansaugschlitze
	Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Dampfstrahl-Kälteanlage unter Verwendung von mehreren Entspannungsräumen 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 treibdartipfgespeisten Dampfstrahl-Verdichtern, die zwischen den Entspannungsräumen und Kondensatorräumen angeordnet sind, wobei ein Gefäß die Dampfstrahl-Verdichter und die Entspannungsräume umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (6) auch die Mischkondensatorräume (2), einen Entlüftungsraum (3) und die Vorkammer (4) umfaßt, wobei in dem Gefäß (6) 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 (t, 2) eingeschlossenen Dampfstrahl-Verdichtern (5) durchdrungen ist, auch die Mischkondensatorräume (2) durch Trennböden (18), die als über den gesamten Querschnitt reichende perforierte wasserstauende Verteilervorrichtung 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 dem Entlüftungsraum (3) wie auch der oberste Mischkondensatorraum (2) mit separaten Luftaustrittstutzen (20,21) ausgerüstet sind.

   50

   Die Erfindung betrifft eine Dampfstrahl-Kälteanlage zur Erzeugung von Kälte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

   Bekannt sind Dampfstrahl-Kälteanlagen, die aus einem Entspannungsverdampfer, einem als Kondensator ausgeführten Verflüssiger und einem außenliegenden, beide getrennt aufgestellte Apparate über Rohrleitungen verbindenden Dampfstrahl-Verdichter bestehen. Der Hauptanwendungsbereich dieser Anlagen liegt bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes. Um das Verdichtungsverhältnis des Dampfstrahl-Verdichters niedrig zu halten, ist die Verdichtungsarbeit in Stufen aufgeteilt. Dabei sind bisher mehrstufige Anlagen mit zwei, drei oder sechs Entspannungsstufen und zwei- oder dreistufigem Kondensator in Anwendung. Um den Kondensationsdruck zu senken, sind die Kondensatorstufen mit wasserverteilenden Einbauten ausgestattet, die infolge der Kühlwassererwärmung einen häufigen Oberflächenwechsel des Kühlwassers, herbeiführen. Der Erhöhung der Anzahl der Verdichterstufen sind wegen der Bauhöhe der Apparate einerseits und wegen der notwendigen Montagefreiheit für die Dampfstrahl-Verdichter 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 Partialdrücken 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 Dampfstrahl-Verdichtern wird ein Lärmpegel bis zu 95 dB erreicht

   Weiterhin sind Dampfstrahl-Kälteanlagen bekannt, bei denen ein Gefäß die Entspannungsräume und die Dampfstrahl-Verdichter umfaßt Bei diesen Anlagen ist ein Mischkondensator außerhalb des Gefäßes angeordnet.

   Diese Anlagen haben den Nachteil, daß ebenfalls ein sehr hoher apparativer Aufwand, begründet durch einen zusätzlich benötigten Behälter sowie das dazugehörige Rohrleitungssystem, erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil besteht in dem hohen Dampf- und Kühlwasserverbrauch, bedingt durch die einstufige Kondensation.

   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 und demzufolge umweltfreundlich arbeitet und dazu günstige Parameter bezüglich des Kühlwasserverbrauchs und des spezifischen Dampfverbrauchs erreicht.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Durchführung eines geräuscharmen Feinintervall-Vielstufen-Verfahrens zur Erzeugung von Kälte eine Dampfstrahl-Kälteanlage in kompakter Bauform zu schaffen, bei der nur ein Gefäß die Entspannungsräunie, die Dampfstrahl-Verdichter und auch mehrere Mischkondensatorräume, umfaßt.

   Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung, welche ein die Entspannungsräume, die Mischkondensatorräume, einen Entlüftungsraum, die Vorkammer und die treibdampfgespeisten Dampfstrahl-Verdichter umfassendes Gefäß darstellt, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

   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, das die einbautenlosen Entspannungsräume 1, die einbautenlosen Mischkondensatorräume 2, den Entlüftungsraum 3, die Vorkammer 4, eine mittig verlaufende senkrechte Trennwand 7 und die Dampfstrahlverdichter 5 umgibt. Je ein Entspannungsraum 1 und ein Mischkondensatorraum 2 bilden zusammen mit dem Dampfstrahlverdichter 5 eine Verdichter stufe 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 ei-