DE2736571C2

DE2736571C2 - Rektifikator für Absorptionskälteapparat

Info

Publication number: DE2736571C2
Application number: DE2736571A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Dr. Unterengstringen Eber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-02
Filing date: 1977-08-13
Publication date: 1987-11-12
Also published as: CH613272A5; DE2736571A1; LU76067A1; AR214893A1; US4185470A; IT1084518B; FR2363769B3; FR2363769A1

Description

Die Erfindung betrifft einen am Kocher eines Absorptionskälteapparaves vorgesehenen Rektifikator mit den im Oberbegriff dts Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Ein solcher Re: lifikator ist aus der CH-PS 5 60 876 bekannt.

Bei dem bekannten Rektifikator sind die den Rektivizierabschnitt bildenden Verengungen durch Deformation des Außenrohres derart, daß es einen etwa zitronen- oder augenförmigen Querschnitt annimmt, gebildet. Die schmälste Stelle de- so gebildeten Durchtrittsspalts soll in der Größenordnung von einem Millimeter liegen, so daß sich dort ein Flüssigkeitsverschluß halten kann, aber es darf keine Berührung beider Rohre vorliegen. In den etwa drei"kförmigen Durchtrittskanälen sollen die Gasblasen aufsteigen und in Wärme- und Massenaustausch mit der herabfließenden Flüssigkeit treten. Oberhalb und unterhalb des Rektifizierabschnitts sind je drei, beide Rohre koaxial zentrierende Eindrückungen vorgesehen, zwischen denen freier Massendurchtritt möglich ist.

Diese Bauart weist verschiedene Nachteile auf. Zunächst ist die Gesamtbauhöhe größer, als für den eigentlichen Rektifizierabschnitt erforderlich wäre, weil die zentrierenden Eindrückungen ebenfalls Bauhöhe beanspruchen, ohne zum Rektifizieren beizutragen. Ferner ist die Fertigung heikel, weil die Abmessungen im Bereich der Deformationen genau einzuhalten sind, obwohl das Vormaterial toleranzbehaftet ist. Schließlich kann man nach diesem Prinzip Rektifikatoren nur für begrenzte Leistungen bauen. Wenn — wegen geforderter größerer Kühlleistung — die Flüssigkeits- und Dampfmasscnströme zunehmen, müssen notwendigerweise alle Strömungsquerschnitte bzw. Rohrdurchmesser vergrößert werden. Vergrößert man aber den Querschnitt der beiden Durchtrittskanäle des Rektifikator·, — in denen der Gegenstrom Stoff- und

Wärmeaustausch erfolgen soil — so wird dieser Austausch und somit die Rektifikation immer unvollkommener und sehr bald tritt gar keine Rektifizierwirkung mehr ein. Im entgegengesetzten Fall entsteht über die verhältnismäßig zu kleinen Durchtrittskanäle ein übermäßig großer Druckstau zwischen Dampf- und Flüssigkeitsstrom, was zu Instabilitäten und schwerwiegenden Betriebsstörungen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgleichen Rektifikator zu schaffen, der minimale Bauhöhe aufweist, unkritisch in der Fertigung ist und bei einer Vielzahl von Kühlleistungen angewandt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst: Da die die Kanäle begrenzenden Einprägungen bis zum jeweils anderen Rohr reichen, erfüllen sie zugleich den Zweck, beide Rohre zueinander koaxial zu zentrieren und zu halten, ohne daß zusätzlich Bauhöhe benötigt wird. Ein sehr wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Rektifikator liegt darin, daß eine größere Anzahl von kleinen, von der Gestalt her günstigeren Durchtrittskanälen erzeugt wird, deren Querschnitt auch bei größeren Leistungen und Massenströmen nicht so vergrößert werden braucht, daß dabei die Wirksamkeit der Rektifikation sich verringert oder verlorengeht. Bei den erfindungsgemäßen Rektifikatoren wird nämlich bei größerer geforderter Kühlleistung und dabei größer werdendem Rohrdurchmesser die Anzahl der parallelen Durchtrittskanäle, bei etwa gleichbleibendem Querschnitt, vermehrt. Diese Anzahl beträgt in der Praxis aber selbst bei den kleinsten in Frage kommenden Leistungen bereits mindestens vier und somit doppelt soviel wie bei der vorbekannten Bauart. Dadurch wird eine höhere Wirksamkeit der Rektifikation im allgemeinen und dazu noch über einen breiteren Leistungsbereich erreicht, als dies bei den zwei dreieckförmigen Durchtrittskanälen möglich gewesen ist.

Die Vielzahl von parallelen Kanälen ermöglicht einerseits ein wenig behindertes Aneinandervorbeiströmen von Flüssigkeit und Dampf, andererseits aber einen intensiven Wärme- und Stoffaustousch. Da die Stauwirkung außerdem gering ist, erhält man den zusätzlichen Vorteil einer geringeren Förderhöhe der Thermos phonpumpe.

Die Unteransprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen des im Anspruch 1 definierten Erfindungsgedankens.

Es ist noch auf die DE-PS 9 11 136 hinzuweisen, die einen Kocher für Absorptionskälteapparate offenbart, bei dem im Kocher selbst eine Rektifizierwirkung angestrebt wird. Das ein Schornsteinrohr umschließende Außenrohr des Kochers hat in axialen Abständen radiale Einschnürungen, denen gegebenenfalls radiale Aufweitungen des Schornsteinrohres gegenüberliegen können. Ein Hinweis auf die erfindungsgemäße Ausbildung läßt sich dieser Druckschrift jedoch nicht entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Kocher mit einem Rektifikator gemäß der Erfindung, bei einem Absorplionskälteapparat.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Teil des

b-3 Rektifikator? nach Fig. 1.

Fig. 3 stellt einen Querschnitt nach Linie IM-III in F i g. 2 dar.

Der in F i g. 1 gezeigte Kocher weist /wci koaxial

ineinander angeordnete Rohre 10, 11 auf, die an die (nicht dargestellte) Absorbereinheit de₃ Apparates über einen Flüssigkeitstemperaturwechseler 12 angeschlossen sind. Das innenrujir 10 ist mit dem Absorbergefäß des Apparates verbunden und führt Absorptionslösunp ^s zum Kocher, beispielsweise eine an KältciViittei reiche Lösung, wie in Wasser gelöstes Ammoniak. Ein Pumpenrohr 13 befindet sich innerhalb des Kochens. Das Innenrohr 10 umschließt das Pumpenrohr 13 und ist an seinem oberen Ende 14 geschlossen, wo es an das ⁱⁿ Pumpenrohr 13 obehalb des über dem erhitzten Teil des Kochers !Legenden Rektifikator 15 verschweißt ist. Dem Kocher kaiiii V.'Urme mittels einer elektrischen Heizpatrone 16 zugeführt werden, die über ein Kabel 17 mit einer (nichtdargestellten) Energiequelle, beispielsweise einem elektrischen Netz oder einer Batterie, verbunden ist. Die Heizpatrone 16 befindet sich in einer mit dem Außenrohr 11 verschweißten Mets.llhülse 18. Ebenso ist mit dem Außenrohr 11 ein Schornsteinrohr 19 verschweim. Auf diese Weise kann der Kocher ²ⁿ alternativ durch die elektrische Heizpatrone 16 oder einen Gas- oder Kerosinbrenner beheizt werden, der nicht dargestellt ist, sich jedoch unterhalb des Schornsteinrohres 19 befindet.

Wenn der Kocher 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 ^Jfl 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 Außenrohr 11 ^Ji passiert, wird zusätzlicher Dampf erzeugt und strömt aufwärts durch den Rektifikator im Gegenstrom zu der teilweise angereicherten Lösung. Im Rektifikator erfolgt ein Wärme-und Stoffaustausch zwischen der Lösung und den Dämpfen zur Steigerung der Konzen- ⁴ⁿ tration des Kältemittels im Dampfgemisch.
Ein derartig.r Austausch wird in einem Rektifikator der in Fig.2 und 3 gezeigten An selii wirkungsvoll zustande gebracht. Durch die senkrecht zur Uohrschse angeordneten Reihen von kurclkal·:·; unförmigen Einprägungen 22 des ΛυβαΓιΓ'-.ίΓΓ*. H .-^suhen in dem Jnrgestellten Beispiel sechs individuelle kleine Stro-Mcuiigskanäle 2H. Diese bewirken, daß der Dampf nur in Form kleiner Blasen nach oben gelangen kann und somit sich verteilt und eine für den Wärme- und Stoffaustausch günstige große spezifiscne Oberfläche annimmt. Die Flüssigkeit ihrerseits fließt infolge der Kapiilarkräfte bevorzugt in den durch die Berührung der Prägungeii 22 mit de:r. !nnenrohr 10 gebildeten Ecken 24, sowie an den Rohrwänden nach unten und bietet dabei ebenfalls eine große spezifische Oberfläche dar. Die in bezug auf die Senkrechte, d. h. Ströniungsrichtung, versetzte Anordnung der Prägungen 22 und Strömungskanäle 23 sorgt außerdem für eine wiederholte Aufteilung und Vermischung der einzelnen Teilströme.

Größe und Anzahl der Einprägungen 22 und somit auch der Strömungskanäle 23 müssen unter Berücksichtigung der Kapillareffekte so gew?^L!t werden, daß einerseits ein wirksamer Stoff- und V/ärmeaustsusch d. h. kleine Dampfblasen, entstehen, andererseits aber der dadurch verursachte Strömungswiderstand und somit Druckabfall doch nicht übermäßig groß wird. Dazu eignen sich bei den üblichen Apparatdimensionen und Leistungen Strömungskanäle, die durch Prägung mit Kugeln von etwa 4 mm Durchmesser erzeugt werden und deren Querschnitt keine größere lineare Dimension als ebenfalls etwa 4 mm, aber auf keinen Fall mehr als 5 mm, aufweist. Damit ergeben sich in der Praxis normalerweise per Querschnitt oder Reihe vier bis acht Einprägungen und ebenso viele Strömungskanäle. Die Anzahl der Prägeebenen muß in der Regel, wie im dargestellten Beispiel, mindestens 3 betragen mit einem gegenseitigen Abstand von etwa 20 mm.

Bei der Herstellung eines solchen Rektifikators ist es wesentlich, daß sämtliche Prägungen gleichzeitig in einem Arbeitsgang entstehen, da ansonsten unerwünschte Sekundärdeformationen in der Nähe der früher erzeugten Prägungen auftreten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Am Kocher eines Absorptionskälteapi>arates vorgesehener, aus zwei ineinander angeordneten und koaxial zueinander fixierten Rohren bestehender Rektifikator, in welchem zwischen den Rohren die angehobene Absorptionslösung abwärts fließt und ein Dampfgemisch aus Kältemittel und Absorptionsmittel aufwärts strömt und der Strömungspfad oberhalb der Wärmezufuhrzone des Kochers eine Anzahl den Rektifizierabschnitt bildende Verengungen hat, die zueinander in Umfangsrichtung versetzt sein können, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungen durch das andere Rohr berührende Prägungen (22) eines oder beider Rohre (10, 11) gebildet sind, die den Strömungspfad hintereinander mehrfach in eine Vielzahl von parallelen kleinen Kanälen (23) mit in keiner Querschnittsrichtung 5 mm übersteigenden linearen Dimension unterteilen.

2. Rektifikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungen durch kugelkalottenförmige Einprägungen (22) des Außenrohres (11) gebildet sind.

3. Rektifikator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägungen (22) in mehreren senkrecht zu den Rohrachsen liegenden und zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind.