DE2831042A1

DE2831042A1 - Verfahren und vorrichtung zur auftrennung einer ein kaeltemittel und ein hoeher siedendes absorbens umfassenden fluessigkeit

Info

Publication number: DE2831042A1
Application number: DE19782831042
Authority: DE
Inventors: Benjamin A Phillips
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1978-07-14
Publication date: 1980-01-24
Also published as: GB2024390A; GB2024390B; US4127993A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Auftrennung einer ein Kältemittel und ein höher siedendes Absorbens umfassenden Flüssiakeit

Absorptionskälteerzeugung und Wärmepumpsysteme enthalten eine "Generatorvorrichtung", worin Kälteir.itte!dampf aus einer Lösung von Kältemittel im Absorbens erzeugt wird. Absorptionskälteerzeugung und Wärmepumpsysteme benutzten bisher allgemein Methoden unter freiem Sieden im Behälter (pool boiling) für die Erzeugung von Kältemitteldampf aus der angereicherten Flüssigkeit (auch als schwache Adsorbenslösung bezeichnet). So ist in der US-PS 3 270 523 ein System beschrieben, das einen Generator mit einem Gsneratorbehälter und einer Schlange oder Wicklung enthält, welche angereicherte Flüssigkeit abwärts von einem ersten Teil des Generatorbehälters und spiralförmig aufwärts um einen Brenner herum und zurück zu einem zweiten Teil des Generatorbehälters führt. Der zweite Teil des Generatorbehälters liegt neben dem ersten Teil und ist von dem ersten Teil durch eine Prallwand abgetrennt. Kältemittel, das in einer relativ hohen Konzentration in der angereicherten Flüssigkeit (schwache AÜsorbenslösung) vorliegt, gelangt von der Oberfläche des zweiten Teils des Generatorbehälters in den Analysatorabschnitt des Generators^ und schließlich zu der Kondensatorvorrichtung des Systems. Die Lösung, die in dem zweiten Teil des Generatorbehälters zurückbleibt und als schwache Flüssigkeit (oder starke Absorbenslösung)

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bezeichnet wird, ist an Kältemittel verarmt. Es sei festgestellt, daß die schwache Flüssigkeit theoretisch so hinsichtlich des Kältemittels verarmt sein kann, daß sie im wesentlichen reines Absorbens ist, doch wird der Ausdruck "Lösung" auch dann noch verwendet, obwohl er technisch nicht ganz korrekt ist. Dia schwache Flüssigkeit geht von dam zweiten Teil das Generatorbahälters in eine Analysatorschlange, die in Wärmeaustauschbeziehung mit dem ersten Teil des Generatorbehälters und (in dem Analysatorabschnitt) mit ankommender angereicherter Flüssigkeit verläuft.

Eine solche Methods mit freiem Sieden im Behälter (pool boiling) leidet unter verschiedenen Nachteilen. In Absorptionssystemen ist es allgemein von Vorteil, die Absorbens-Kältemittellösung bis zur höchsten praktisch erreichbaren Temperatur zu kochen, um die Kältemittelkonzentration in der Absorbenslösung so viel wie möglich zu senken. Der Spitzensiedepunkt wird oftmals durch die Temperatur der Kocherwand begrenzt, da Korrosions- oder Zersetzungsreaktionen an der Kocherwand der begrenzende Faktor für die Betriebsspifczentemperatur sein können oder die Verwendung unannehmbar teurer Werkstoffe zur Verhinderung solcher Reaktionen erfordern können.

Um ein Sieden zu bekommen, ist eine wesentliche Mindesttemperaturdifferenz (At) zwischen der Wärmeüberführungsfläche und dem Körper der Flüssigkeit erforderlich. Bekannte Eigen-

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schäften siedender Flüssigkeiten, wie sie beispielsweise auf Seite 13-2 des Handbook of Heat Transfer von W. M. Rohsenow und J. P. Hartnett (New York 1973) erläutert sind, zeigen, daß für freies Sieden im Behälter ein Mindestsiede- At selbst bei niedrigen Wärmeüberführungsgeschwindigkeiten erforderlich ist. Das Mindest-^t ist eine Funktion der zum Sieden zu bringenden Flüssigkeiten. Wenn ein Sieden bei einer normalen glatten Oberfläche erfolgt, können die t's von 6 bis über 56 ⁰C (10 bis über 100 ⁰F) variieren, je nach der Flüssigkeit. Wenn die Gesamttemperatur das Potential für die Korrosion oder Zersetzung bestimmt, wie es bei vielen Absorptionspaaren (Kältemittel und Absorbens) der Fall ist, kann daher die maximal anwendbare Flüssigkeitstemperatur viel geringer als die Temperatur der begrenzenden Wand sein. In Experimenten, die mit Dichlormonofluormethan als Kältemittel und Äthyltetrahydrufurfuryläther als Absorbens durchgeführt wurden, wurden ^t's von 39 bis 50 °C (70 bis 90 ⁰F) bei dem erwünschten Wärmefluß in einer normalen glatten vertikalen Röhre mit einem Durchmesser von 15 cm (6 Inch) als notwendig gefunden.

Eine Methode zur Herabsetzung der Siedetemperaturdifferenz ist die Verwendung der "Siedeschnitzel", die in organischen Laboratoriumsverfahren und Destillationsverfahren üblich sind. Die Siedefläche "HYFLUX ®' von Linde ist eine Abwandlung des Siedeschnitzelverfahrens. Sie benützt einen porösen Metallfilm, der auf der Kocharoberfläche aufgesintert ist. Die

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HYFLÜX-Oberfläche ist äußerst wirksam zur Herabsetzung des
Siede- At, wenn reine Flüssigkeiten gekocht werden. Wenn jedoch eine Lösung gekocht wird, wie in einem Absorptionssystem, ist die Verminderung von üt viel geringer. Die verminderte
Wirksamkeit in siedenden Lösungen beruht wohl wenigstens
teilweise auf der hochjsiedenden Flüssigkeit, die in den
Poren zurückbleibt, wenn die niedrig siedende Komponente
weggedampft ist.

Ein anderes Mittel zur Erzeugung hoher Siedewärmeüberführungsgeschwindigkeiten bei niedrigem.&t ist jenes, eine erzwungene
Konvektion der siedenden Flüssigkeit zu benützen. Die Gewinne, die man bei Anwendung erzwungener Konvektion erhält, sind qualitativ in der oberen linken Hälfte der Karte auf Seite 13-2
des Buches von Rohsenow und Hartnett angegeben. Es ist angegeben, daß höhere Überführungsgeschwindigkeiten bei niedrigeren Temperaturunterschieden möglich sind, als dies beim freien Siedan im Behälter (pool boiling) bei hohen At's der Fall ist. Wenn erzwungene Konvektion verwendet wird, würde sia normalerweise die Anwendung einiger Einrichtungen zum Rühren der Flüssigkeit erfordern, wobei mechanisches Rühren wegen der Krafterfordernisse und der Notwendigkeit von Mitteln für die Oberführung der Kraft in das hermetische System ohne Verwendung
von Dichtungen, die Leck werden könnten, unerwünscht ist.
Um die möglichen Nachteile mechanischen Rührens auszuschalten,

nutzt die vorliegende Erfindung die hohen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten aus, die in der Dampfauftriebwirkung in den
Dampfaufeteigaröhren oder "Percolatorröhren" erzeugt werden,

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wobei man ein Sieden mit erzwungener Konvektion ohne bewegtes Teil bekommt.

Bis zu fünf Vorteile bekommt man bei der Durchführung der Erfindung im Vergleich mit Systemen mit freiem Sieden im Behälter: (1.) Die Siedewärmeübarführungsgeschwindigkeiten werden in allen Ausführungsformen der Erfindung erhöht, so daß die Temperaturdifferenz unter jene gesenkt wird, die für freies Sieden im Behälter (pool boiling) erforderlich ist. (2.) Die Kocherwandtemperatur wird in vielen Ausführungsformen an Stellen, wo die in Nr. 1 beschriebene Methode weniger wirksam ist, gesenkt. (3.) Der Kocher hat in den meisten Ausführungsformen einen Fraktioniereffekt in sich selbst. (4.) Die Verweilzeit der siedenden Flüssigkeit auf ihrer Spitzensiedetemperatur wird in den verschiedenen Ausführungsformen in unterschiedlichem Maße auf ein Minimum herabsetzt. (5.) In einigen Ausführungsformen werden die mit Rippen versehenen Oberflächen in einer Weise an den Kocher angesetzt, daß man eine Sicherheit gegen Überhitzung des Kochers bekommt.

Gelegentlich wurden Pumpröhren für die Verwendung in dem Generator ab schnitt des Absorptionssystems vorgeschlagen. Beispielsweise in Figur 9 der OS-PS 3 516 264 ist eine "Pumpröhre" mit Heizeinrichtungen nur an ihrem unteren Ende vorgesehen. Flüssigkeit wird durch aufsteigende Kältemittelblasen aufwärts getrieben, doch wird keine weitere Wärme in der aufwärts sich erstreckenden Leitung der Flüssigkeit zugeführt. Pumpröhren

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verschiedener Sorten sind in den" üS-PSan 1 729 355, 1 791 441,

1 886 243, 2 480 497, 2 557 573, 2 617 632, 2 625 801 und

2 625 802 beschrieben.

Mit Rippen versehene Generatoreinrichtungen sind ebenfalls bekannt, wie aus den US-PSen 2 306 704, 3 254 507, 3 367 und 3 407 625. Ein Bafeuerungsrohrenofen mit ringsuralaufenden, voneinander beabstandeten Löchern ist in den üS-PSen 3 895 und 2 030 265 beschrieben.

Der Erfindungsgsgenstand enthält eine Generatorvorrichtung eines Absorptionswärmepumpsystems für die Trennung angereicherter Flüssigkeit in .Kältemitteldampf und schv/acher Flüssigkeit mit einem Siedeabschnitt an ihrem unteren Teil und ist gekennzeichnet durch

a) ein stehendes Gehäuse, das in diesem einen mittigen Raum mit einer Speicherzone im unteren Teil desselben für die Lagerung der angereicherten Lösung und außerdem mehrere vertikale röhrenförmige Leitungen um die Speicherzone herum begrenzt, wobei jede röhrenförmige Leitung eine untere Öffnung, die in Verbindung mit der Speicherzone für ein Abziehen von Lösung daraus steht, und eine obere öffnung für eine Abgabe von Kältemitteldampf und flacher Flüssigkeit daraus begrenzt,

b) Wärmeübsrführungseinrichtungen für das Sammeln von Wärme aus einer äußeren Quelle und überführung der Wärme in die

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genannten röhrenförmigen Leitungen und

c) Abtrenneinrichtungen, die in Verbindung mit den oberen Öffnungen der röhrenförmigen Leitungen zur Abtrennung von Kältemitteldampf von der schwachen Flüssigkeit stehen.

Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Trennung einer angereicherten Flüssigkeit, die ein Kältemittel und ein höher siedendes Absorbens umfaßt, in Kältemitteldampf und eine Lösung mit niedrigem Kältamittelgehalt, und dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die angereicherte Flüssigkeit in einen unteren Einlaß einer vertikalen Leitung mit einer Temperatur, bei der Blasen von Kältemitteldampf sich in der angereicherten Flüssigkeit bilden, zieht,

b) die angereicherte Flüssigkeit in der Leitung erhitzt und so die Bildung von Blasen von Kältemitteldampf steigert,

c) die angereicherte Flüssigkeit aufwärts in der vertikalen Leitung mit steigender Geschwindigkeit durch die Dampfauftriebwirkung der Kältemittelblasen zu einem oberen Auslaß der vertikalen Leitung treibt und

d) das aus dem oberen Auslaß der vertikalen Leitungen kommende Fließm±tel in Kältemitteldampf und eine Lösung mit einem niedrigen Kältemittelgehalt trennt.

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Das Verfahren der Erfindung überwindet die Nachteile des freien Siedens im Behälter, wie oben diskutiert, und ergibt einen oder mehrere der oben beschriebenen Vorteile.

In der Zeichnung bedeutet

Figur 1 eine Vorderansicht einer Generatorvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 eine vergrößerte Vorderansicht des unteren Teils des Kochers in Figur 1,

Figur 3 eine weitere vergrößerte Vorderansicht des Kochers von Figur 1,

Figur 3A eine graphische Darstellung der Konzentration der flüssigen Phase entlang der Linie 3A in Figur 3

Figur 4 eine perspektivische Darstellung, teilweise weggeschnitten, der Kocherwand der Generatorvorrichtung von Figur 1,

Figur 5 eine Draufsicht entlang der Linie 5-5 in Figur 2,

Figur 6 eine Draufsicht ähnlich Figur 5 nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 7 eine Draufsicht ähnlich Figur 5 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung und

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Figur 8 eine Draufsicht ähnlich Figur 5 nach einer vierten Ausfuhrungsform der Erfindung.

In dieser Basehreibung ist der Kocher als janer Teil des Generators definiert, v/o die äußere Wärmezufuhr erfolgt. Die US-Patentanmeldungen Serial-No. 796 773, eingereicht am 13. Mai 1977, und 796 631, eingereicht am 12. Mai 1977, werden hier als Bezugsanmeldungen eingeführt für eine Beschreibung eines geeigneten Gesamtwärmepumpsystems und für eine Beschreibung der gesamten Generatorvorrichtung mit einem Kocherabschnitt, wie er-hier beschrieben ist. Aus Kostengründen war der Kocher dsr Absorptionsluftkonditioniereinrichtung in den jüngst vergangenen Jahren normalerweise sine abwärts gerichtete Verlängerung des Analysators oder des Ausstreifabschnittss der Destillationskolonne .

Eine als Beispiel zu nennende Kocher- und Analysatoreinheit, die für Gas- und Ölerhitzen geeignet ist, ist schematisch in Figur 1 gezeigt. Verbrennungsprodukte aus der Gas- oder ölflamme strömen vertikal durch die Rippen auf der Außenseite des Kochers. Die Wärme von den heißen Gasen wird durch die Rippen zu der Außenwand des Kochers übertragen und sodann auf die siedende Flüssigkeit darin. Der Kocherabschnitt schließt nicht nur die Siedahitzeüberführungsflächen, sondern auch die inneren Teile in dem vertikalen Raum ein, der grob durch die Rippenhöhe begrenzt ist, wie in Figur 1 gezeigt ist.

Diese Erfindung enthält eine Kocherwand, welche eine Vielzahl vertikaler Rohrleitungen besitzt, die als Dampfsteigröhren oder

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"Percolatorröhren" dienen. Sie werden auch als Pumpröhren bezeichnet. Die Figuren 5 bis 6 zeigen Horizontalschnitte mehrerer Möglichkeiten zur Ausbildung dieser vertikalen Röhren in der Kocherwand. Bei Benützung einer so konstruierten Kocherwand fiel die Tempsraturdifferenz beim Sieden von R 21 -ETFE von einem At von 39 bis 50 ⁰C, die in Experimenten mit freiem Sieden im Behälter in einer glatten vertikalen Röhre mit einem Durchmesser von 15 cm gefundenen auf ein/^t von 8 bis 11 °C. Die Röhren können innerhalb der Wand nach verschiedenen bekannten Methoden ausgebildet werden. Eine bevorzugte Methode ist das Extrudieren.

Der Effekt einer Verwendung eines Kochers der vorliegenden Konstruktion ist der, einen Konzentrationsgradienten der flüssigen Lösung zu erzeugen, wobei das meiste der Flüssigkeit in dem Kocher sich auf einer mittleren Temperatur und nur ein kleiner Teil der Flüssigkeit auf der Spitzentemperatur und

dann nur für eine kurze Verweilzeit befindet. Die Effizienz

eines Absorptionssystemes wird verbessert, indem man die Maximalmenge von Kältemittel aus der angereicherten Flüssigkeit für eine Verwendung in dem Kondensator austreibt. Vorausgesetzt, daß ein Sieden erfolgt und daß genügend Zeit für die Einstellung des Dampf-Flüssigkeitsgleichgewichtes vorgesehen ist, wird umso mehr Kältemittel aus der angereicherten Flüssigkeit herausgekocht, so daß die schwache Flüssigkeit hinsichtlich der Kältemittelkonzentration umso niedriger ist, je höher die Spitzentemperatur liegt. Die vorliegende Erfindung gestattet das Erreichen einer besonders hohen Spitzen-

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temperatur ohne Korrosion oder Zersetzung und liefert einen maximalen Wärmefluß von der Heizquells (wie einer Gasflamme) in die Lösung.

Einige bevorzugte Formen der in der Beschreibung kurz gekennzeichneten Generatorvorrichtung sind jene, in welchen der untere Teil des Generatorgehäuses (d. h. das Kochergehäuse) zylindrisch ist und die Rohrleitungen in dem unteren Teil des Gehäuses an dessen Umfang voneinander beabstandst um die Speicherzone herum gebildet sind. Einige stärker bevorzugte Formen der Generatorvorrichtung sind jene, worin das Kochergehäuse eine untere Leiste bildet, die über einem untersten Abschnitt der Speicherzone liegt, und worin die unteren Öffnungen der Röhrenleitungen in der unteren Leiste ausgebildet sind. Einige stärker bevorzugte Formen sind jene, worin das Kochergehäuse aus Aluminium oder Kupfer oder deren Legierungen besteht und die Rohrleitungen durch Extrudieren ausgebildet sind. Geeignete Aluminiumlegierungen sind jene, die gute Wärmeleitfähigkeit und Extrudierbarkeit ergeben und die nicht merklich an einer Korrosion oder Zersetzung des Absorptionspaares teilhaben.

Einige bevorzugte Formen der Generatorvorrichtung sind jene, worin die Wärmeüberführungseinrichtungen mehrere Rippen enthalten, die von dem unteren Abschnitt des Generatorgahäuses (d. h. von dem Kochergehäuse) in der Nähe der Rohrleitungen aus nach außen vorspringen. In einigen stärker bevorzugten Formen sind die Rippen mit dem Gehäuse durch Verbindungsein-

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richtungen verbunden, die gestatten, daß die Rippen nach Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur von dem Gehäuse gelöst werden können (wie z. B. das Lötmaterial oder die Ilartlötlegierung 40a in Figur 5) . In einigen stärker bevorzugten Formen bestehen die Rippen aus einem Stück mit dem unteren Teil des Gehäuses (wie z. B. dem Kochergehäuse 110b in Figur 6). In solchen vereinheitlichten Gehäusen und Rippen können die Rippen und der untere Teil des Gehäuses (Kochergehäuse) als eine Einheit extrudiert werden, wobei die Rohrleitungen in dem unteren Abschnitt durch Extrusion ausgebildet werden. In einigen stärker bevorzugten Formen erstrecken sich die Rippen vertikal von einer Höhe nahe den unteren öffnungen zu einer Höhe nahe den oberen Öffnungen (wie z. B. die Rippen 40 in Figur 20).

Bei einigen bevorzugten Formen der Generatorvorrichtung begrenzt das Kochergehäuse auch mehrere untere Öffnungen, von denen jede eine vertikale Röhre zu der Speicherzone in einer Höhe oberhalb der unteren öffnungen öffnet. In einigen stärker bevorzugten Formen trennt die Trenneinrichtung die Speicherzone in einen größeren Teil, der mit den unteren öffnungen in Verbindung stehtj und einen kleineren Teil nahe dem oberen Abschnitt der Röhrenöffnungen, wobei die unteren öffnungen den größeren Teil der Spsicherzone mit einem unteren Abschnitt der Röhrenleitungen verbinden .und die Trenneinrichtungen einen ersten Auslaß für die Überführung von schwacher Flüssigkeit aus dem kleineren

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Abschnitt zu dem Analysatorabschnitt und einen zweiten Auslaß für die überführung von Kältemitteldampf aus dem kleineren Abschnitt haben. Im Betrieb umfaßt der größere M> schnitt des Speicherabschnittes wenigstens 50 % des Spsicherabschnittes und vorzugsweise mehr als 90 % des Speicherabschnittes und enthält Lösung mit einer Temperatur unterhalb der Lösungsspitzentempsratur. Diese Lösung wird nicht so stark hinsichtlich des Kältemittels verarmt, wie für die den Generator verlassende schwache Flüssigkeit erwünscht ist. Die Lösung in dem kleineren Abschnitt (kleiner als 50 % und vorzugsweise kleiner als 10 %) des Speicherabschnittes findet sich auf oder nahe der Spitzentemperatur und wurde ausreichend hinsichtlich des Kältemittels während des Siedens in den Vertikalröhren verarmt, um aus dem Generator als schwache Flüssigkeit herausgeführt zu werden. In vielen stark bevorzugten Formen öffnet sich der zweite Auslaß von dem kleineren Abschnitt in den größeren Abschnitt der Speicherzone. Die Generatorvorrichtung enthält in stark bevorzugten Formen einen Analysatorabschnitt mit wenigstens einer Wicklung oder Schlange, die an ihrem unteren Ende mit dem kleineren Abschnitt der Speicherzone durch den ersten Auslaß verbunden ist.

Die Trenneinrichtungen enthalten in einigen bevorzugten Formen der Generatorvorrichtung wenigstens einen Flansch, der sich von dem Gehäuse aus erstreckt, wobei der Flansch und das Gehäuse zusammen zwischen sich eine Trennzone mit einem oberen Auslaß zur Abgabe von Kältemitteldampf in die Speicherzone und einer unteren öffnung zur Abgabe von schwacher Flüssigkeit

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begrenzen, und außerdem umfaßt der Generator dabei eine Auslaß]eitung für schwache Flüssigkeit dia den unteren Auslaß mit dam Analysatorabschnitt der Generatorvorrichtung verbindet.

Am meisten bevorzugt enthält die Trennzone eine Speicherzone für schwache Flüssigkeit nahe dem unteren Auslaß, wobei diese der unterste Abschnitt der Trennzone ist. Die Zone für schwache Flüssigkeit itfürde dann vorzugsweise mit jeder der Rohrleitungen an einem nittleren Punkt zwischen der unteren öffnung und der Öffnung einer jeden Rohrleitung (wie beispielsweise bei dem Bezugszeichen 50 in Figur 3) in Verbindung stehen.

In bevorzugten Formen des Verfahrens nach der Erfindung ist die Temperatur des Fließmittels in der vertikalen Leitung höher in der Nähe des oberen Auslasses als in der Nähe des unteren Einlasses. Wegen dar höheren Geschwindigkeit nahe dem oberen Einlaßvird die Temperaturdifferenz für das Anfangssieden in der Nähe des oberen Auslasses geringer sein. Einige bevorzugte Absorbenspaare sind jene, die in der US-PS 4005 584 beschrieben sind, worin das Kältemittel ein Flurokohlenstoff und das Absorbens ein Furanderivat ist.

Bevorzugte Kältemittel sind die Fluorkohlenstoffkältemittel (mit ihren ASHRAE-Bezeichnungen): Dichlormonofluoräthan (R 21), Mönochlordifluormethan (R 22), Trifluormethan (R 23), Monochlormonofluormethan (R 31), Dichlortrifluoräthan (R 123), Monochlortrifluoräthan (R 133), Monochlortetrafluoräthan (R 124) und Gemische hiervon. In den obigen Bezeichnungen können irgend-

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welche Isomere oder Isomerengemischs der Äthanderivate verwendet werden, wie beispielsweise CH„C1CF_ (R 133a) und CHClFCHF₂ (R 133).

Bevorzugte Fur ander ivate sind die Hethyl·;-, Äthyl- Propyl- und Butyläther von Tetrahydrofurfurylalkohol und Gemische derselben. Es kann irgendein Isomeres, wie der n-Butyl-, i-ßutyl- oder t-Butyläther verwendet v/erden, oder es können auch Gemische hiervor verwendet werden. Mit solchen Absorptionspaaren sollte die Fließmitteltem-^eratur in der vertikalen Leitung allgemein etwa 204 °C (400 ⁰F )nicht übersteigen und kann so niedrig wie etwa 66 ⁰C (150 ⁰F) .sein. Vorzugsweise umfaßt die angereicherte Flüssigkeit (Absorbenspaar) außerdem einen organischen Phosphitstabilisator, wie er in der US-PS 4 072 027 beschrieben ist. Solche stabilisierten Zusammensetzungen sind am meisten geeignet, um sie der Spitzentemperatur bis zu 177 ⁰C (350 ⁰F) und darüber auszusetzen. Mit der Mindestverwellzeit bei Spitzentemperatur, die bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, sollten solche stabilisierten Absorptionspaare eine Brauchbarkeitsdauer von mehreren Jahren unter Betriebsbedingungen haben.

In einigen bevorzugten Formen des Verfahrens wird das abgetrennte Kältemittel durch einen Speicher für angereicherte Flüssigkeit aufstromwärts von dem unteren Einlaß der vertikalen Röhre geführt. Beispielsweise sei auf die Kältemittelblasen hingewiesen, die aus der öffnung 44aJn Figur 2 auf-

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steigen. Dieser Fließmittelspeicher (Bezugszeichen 17 in den Figuren) hat sine relativ hohe Kältemittelkonzentration und befindet sich auf einer relativ niedrigen Temperatur und kann somit die Kältemittelblasen kühlen und verdampftes Absorbens daraus extrahieren. Da der gesamte Speicher 17 aufstromwärts von den vertikalen Rohrleitungen ist, zirkuliert solches Extrakt des Absorbens durch den Kocher zurück. In bevorzugten Ausführungsformen, wie der in den Figμren 2 und 3 gezeigten Ausführungsform,geht der Kältemitteldampf (aus den unteren vertikalen Durchgängen) durch einen gewundenen Weg mit kondensierenden Flächen (wie Bezugszeichen 51 in Figur 2). um verdampftes Adsorbens aus dem Kältemitteldampf zu entfernen.

In einigen bevorzugten Formen des Verfahrens wird die schwache Flüssigkeit aus dem Generator (wie durch die Wicklung oder Schlange 19) durch den Druck des Kältemitteldampfes ausgetrieben .

In vielen stark bevorzugten Formen des Verfahrens wird eine Lösung mit hohem Kältemittelgehalt in den unteren Einlaß gezogen, Kältemittelblasen und eine Lösung mit mittlerem Kältemittelgehalt werden von einem mittleren Auslaß der vertikalen Rohrleitung abgegeben, eine Lösung mit mittlerem Kältemittelgehalt wird in einen mittleren Einlaß der vertikalen Röhre gezogen, und Kältemittelblasen und eine Lösung mit niedrigem Kältemittelgehalt werden von dem oberen Auslaß abgegeben. In

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vielen solchen stärker bevorzugten Formen wird ein Teil der Lösung mit niedrigem Kältsmittelgahalt zurück in die vertikale Leitung nahe dem initt leren Einlad (v/ie durch die öffnung 50 in den Figuren 2 und 3) gezogen. In vielen bevorzugten Formen wird auch die hinsichtlich des Kälternittelgehaltea schwach·= Lösung von dem Kältemitteldarrnf in dem Fließmittel, das aus dem oberen Auslaß koircnt, getrennt und zu einem Speicher für schwache Flüssigkeit geführt,von wo wenigstens ein Teil der Lösung mit niedrigen Kältemittelgehalt weg aus dsr Nähe der vertikalen Leitungen geführt wird.

Nachfolgend findet sich nun eine Beschreibung der bevorzugten Aus führungs formen.

Eins Ganeratorvorrichtung 10 für eine Absorptionskältesrzeugung oder ein Wärmepumpsystem ist in Figur 1 gezeigt. Die Generatorvorrichtung hat allgemein zylindrische Form mit einer oberen zylindrischen Wand 10a, die die Spitze (Wärmeaustausch- oder Rektifizierabschnitt 23) des Generators 10 und die Mitte (Analysatorabschnitt) des Generators 10 einschließt, wobei die Trennung zwischen dem oberen und dem mittleren Abschnitt der Verteiler (Verteilerpfanne 22) ist. Der Analysatorabschnitt ist mit Wicklungen 19 für schwache Flüssigkeit gefüllt. Abwärts von der oberen zylindrischen Wand 10a sich erstreckend ist eine untere zylindrische Wand 10b (manchmal hier als "Kocherwand oder "Kocherseitenwand" bezeichnet), die etwas dikker als die obere zylindrische Wand 10a ist. Der Generator

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ist unten von einer becherförmigen Bodenwand 10c verschlossen, die mit der Basis der Kocherwand 10b verbunden ist. Ein Lösungssumpf 17 mit einer oberen Oberfläche 17a füllt im Betrieb die mittlere oder Speicherzone des Kocherabschnittes.

Mehrere Rippen 40 erstrecken sich von der Kocherwand 10b entlang eines größeren Teils von dessen Höhe nach außen. Ein ringförmiger Gas- oder ölbrenner 42 liegt unterhalb der Bodenwand 10c, und ein Isolationsgehäuse 41 ist um die Kocherwand 10b, die Bodenwand 10c und den Brenner 42 herum so angeordnet und geformt, daß Flammen und heiße Abgase von dem Brenner 42 zwischen dem Isolationsgehäuse 41 und der Kocherwand 10b in guter Wärmeaustauschbeziehung mit den Rippen 40 hindurchgeführt werden. Der Brenner 42, das Isolationsgehäuse

41 und die Hippen 40 bilden zusammen die Mittel zur überführung von Wärme in die Kocherwand 10b.

Der allgemeine Betrieb des Generators 10 enthält den Vorgang, daß angereicherte Flüssigkeit (eine Absorbenslösung mit hohem Kältemittelgehalt) von dem oberen Abschnitt des Generators 10 herabfällt und durch die Verteilerpfanne 22 über die Wicklungen oder Schlangen 19 verteilt wird, wo sie vorerhitzt wird. Wärme wird im allgemeinen von Verbrennungsgasen des Brenners

42 durch die Rippen 40 in die Lösung in den Sumpf 17 übertragen, so daß letzterer siedet und Kältemitteldampf entwickelt, der aufwärts durch den Analysator- und Rektifizierabschnitt und aus dem Generator 10 (zu einem Kondensator) geht. Lösung

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aus dem Sumpf 17 ("angereicherte Flüssigkeit" bezeichnet), die so bezüglich Kältemittels verarmt ist (dann als "schwache Flüssigkeit bezeichnet) wird (durch nachfolgend diskutierte Verbindungen) durch die Analysatorwicklungen oder-schlangen 19 und schließlich aus dem Generator 10 getrieben (zu einem Absorber, wo sie erneut Kältemittel absorbiert und sodann zu dem Generator als "angereicherte Flüssigkeit" zurückkehrt).

Hier in der Beschreibung wird der Ausdruck "angereicherte Flüssigkeit" für die am.· stärksten angereicherte Flüssigkeit in dem Kocharabschnitt verwendet. So wird in Figur 3a Flüssigkeit mit wenigstens 29 % R 21 als "angereichert" betrachtet. Es sei jedoch bemerkt, daß durch die Verwendung eines Analysatorabschnittes die in den Generator eintretende Flüssigkeit (beispielsweise bei dem Verteiler 22) noch stärker angereichert ist und beispielsweise 40 % R 21 hat. Wie in dar US-Patentanmeldung Serial-Wo. 786 773 diskutiert ist, variieren natürlich die ganauen Prozentsätze mit der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und den Absorptionspaaren.

In den Figuren 2 und 3 ist nun die Einzelheit des Kocherabschnitts des Generators zu sehen. Die Kocherwand 10b ist durch Extrusion, Ausbohren oder andere mechanische Methoden mit einer Rei-he von vertikalen Rohrleitungen oder "Pump—-röhren" 43 versehen worden, die sich entlang der Höhe der unteren Generatorwand 10b erstrecken. Ein mittlerer Wandabschnitt 1Od verbindet die obere Generatorwand 10a mit der unteren Generatorwand 10b und wird hier als ein Teil der "Kocherwand" 10b angesehen. Ein innerer

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Saum oder Flansch oder Mantel 44 liegt radial nach, innen von dar Kocharwand 10b aus und schließt mit der Kocherwand lob einen kleineren Abschnitt 17b der Speicherzone (auch hier als "Trennzone" bezeichnet) ein, die normalerweise von dem Lösungssumpf 17 gefüllt ist. Eine Wicklung oder Schlange 19 für flache Flüssigkeit erstreckt sich abwärts von dem Analysatorabschriitt (über der Oberfläche 17a) des Generators aus und ist an ihrem Einlaß 19a mit dem kleineren Abschnitt 17b der Speicherzone verbunden. Eine Reihe von Prallplatten 51 erstreckt sich von dem Mantel 44 aus in alternierender Anordnung nach innen, wobei die Wicklung oder Schlange 19 sich aufwärts zwischen den Prallplatten 51 krümmt. Die Prallplatten 51 und andere Strukturen in und um den Lösungssumpf 17 können in verschiedenen Gestaltungen angeordnet sein, um die Kältemittelkonzentration an verschiedenen Punkten in dem Sumpf 17 zu steuern (und besonders um einen übermäßig niedrigen Kältemittelgehalt zum Einlaß 45 zu verhindern).

Jede Pumpröhre 42 hat einen unteren Einlaß 45 in der unteren Leiste 46a der Kocherwand 10b ausgebildet, und diese untere Leiste erstreckt sich von der Verbindung der Kocherwand 10b und der Bodenwand 10c aus nach innen. Die Zone in demⁿBecher" der Bodenwand 10c ist der unterste Abschnitt der Speicherzone, die von dem Lösungssumpf 17 eingenommen wird, und dieser unter ste Abschnitt liegt unter dem unteren Einlaß 45. Eine untere Seitenöffnung 47 erstreckt sich von der Pumpröhre 43 aus nach innen und steht mit dem Speichersumpf 17 in Verbindung. Die untere Seitenöffnung 47 liegt in kurzem Abstand oberhalb des

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unteren Einlasses 45, und ein Trennflansch 48 blockiert die Pumpröhrs 43 am oberen Ende der öffnung 47 und teilt die Pumpröhre in einen oberen Abschnitt 43a und einen unteren Abschnitt 43b. Der Flansch 48 erstreckt sich über sine Innenfläche der Kocherwand 10b hinaus nach innen. Eine kleine Mittelseitenöffnung 49 oberhalb des Trennflansches 48 verbindet das untere Ende des oberen Abschnittes 4 3b der Pumpröhre 43 mit dem Speichersumpf 17. Wenn erwünscht, können die untere Seitenöffnung 47 und die mittlere Seitenöffnüng als sin einziges Loch in der Kocherwand 10b ausgebildet v/erden und durch Einfügung des Trennf iaiisches 48 in zwei öffnungen unterteilt sein. Oberhalb der mittleren Öffnung 49 verläuft das unterste Ende des Mantels 44 konisch und verbindet sich mit der Innenseite der Kocherwand 10b derart, daß der größere Teil des Pumpröhrenabschnitts 4 3a eher i-n .Nachbarschaft zu dam kleineren Abschnitt 17b der Speicherzone als in Nachbarschaft zu dem größeren Abschnitt der Speicherzone liegt, welche von dem Speichersumpf 17 eingenommen wird.

Eine obere Seitenöffnung 50 verbindet das untere Ende des klein; ren Spsicherabschnitts 17b mit dem Pumpröhrenabschnitt 17a.

Das obere Ende der Pumpröhre bildet in der oberen Leiste 46b des Wandabschnitts 10b einen oberen Auslaß 52, der teilweise von einem richtenden Flansch 52a eingeschlossen ist, welcher aufwärtsströmendes Fließmittel nach innen durch den Auslaß und abwärts in den kleineren Speicherabschnitt 17b richtet.

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Der Mantel 44 hat eine Kälteraittelauslaßöffnung 44a, die dan kleineren Speicherabschnitt 17b mit dem Speichersuppf 17 verbindet. Die öffnung 44b befindet sich in einer ausreichenden Höhe, um oberhalb des direkten Ablenkungsweges des Fließmittels von dem richtenden Flansch 52a aus zu sein und auch einen oberen Abschnitt des Speichersumpfes 17 zu öffnen. Der Einlaß 19a der Wicklung 19 für schwache Flüssigkeit steht in Verbindung durcheine öffnung in dem Mantel 44 Hit dem kleineren Speicherabschnitt 17b. Wie in Figur 3 gezeigt ist, liegt der Einlaß 19a -oberhalb der oberen Seitenöffnung 15.

In den Figuren 4 und 5 sind die Pumpröhren 43 innerhalb der Kocherwand 10b ringsum voneinander beabstandet. Die Rippen 40 erstrecken sich von dem Kocherabschnitt 10b aus radial nach aussen. Die Rippen sind durch hitzeempfindliches Lötmittel 40a mit der Außenseite der Kocherwand 10b verbunden. Wie am besten in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, entsprechen die Rippen allgemein in ihrer Gesamtrad ialerstreckung den Pumpröhren 43, wobei sich ein oberer Abschnitt 40b noch weiter nach außen als der Hauptabschnitt der Rippe 40 erstreckt. Der obere Rippenabschnitt 40b kann allgemein der vertikalen Erstreckung des oberen Pumpröhrenabschnitts 43a entsprechen.

In dem Generator 10, wie er erläutert und beschrieben ist, erstrecken sich die Rippenabschnitte 40b weiter zu dem Isolationsgehäuse 41 hin als der untere Abschnitt der Rippen 40 (siehe Figuren 1 und 2). Der Zweck dieses weiteren Erstreckens ist der, die Wärmeüberführung durch Rippenabschnitte 40b der-

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art zu staigern, daß die Wärmeüberführung in dem Röhrenabschnitt 43a gleich wie die Wärmeüberführung in dem Röhrenabschnitt 43b ist oder vorzugsweise diese übersteigt. Der gleiche Effekt kann erreicht werden, indem man die oberen Rippenabschnitte 4Ob₇ wenn sie einmal ausgebildet sind, derart verdreht, daß Rauchgase von dem Brenner 42 verlangsamt und in der Nähe der Rippenabschnitte 40b turbulent gemacht werden.

Im Betrieb des Generators 10 sammelt sich eine Lösung mit hohem Kältemittelgehalt in dem Speichersumpf 17, nachdem sie durch die oberen und mittleren Abschnittes des Generators 1O gegangen ist und darin vorerhitzt wurde. Wenn diese Lösung abwärtsgezogen wird, steigt ihre Temperatur durch Wärme, die indirekt von den Rippen 49 übertragen wird. Da sie vorerhitzt wird, ist diese Lösung ausreichend heiß und ausreichend mit Kältemittel angereichert, um die Bildung von Kältemitteldampfblasen zu beginnen. Einige dieser Blasen wandern aufwärts durch den Speichersumpf 17 und werden entweder wieder absorbiert oder erreichen die Oberfläche 17a. Jene Blasen, die sich unter der unteren Leiste 46a bilden, wandern größtenteils in die unteren Einlasse 45 und aufwärts durch den unteren Pumpröhrenabschnitt 43b. Da die Lösung in dem Röhrenabschnitt 43b relativ stark hinsichtlich des Kältemittelgehaltes angereichert ist, siedet sie unter Bildung steigender Mengen von Kältemitteldampf durch die erhitzende Wirkung, die von den Rippen 40 nach innen übertragen wird. Wenn sich Dampf bildet, steigert die vertikale Geschwindigkeit von Fließmittel, das durch die Dampfaufsteigewirkung in dem Abschnitt 43b vorangetrieben wird, das Herein-

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ziehen von m-hrFlieSmittel durch den anderen Einlaß 45. Die erhöhte Geschwindigkeit vermindert auch das ^t, das für das Sieden erforderlich ist (wie eingangs diskutiert wurde). Für R 21-ETFE wird das At in dem unteren Pumpröhrenabschnitt 43b nicht mehr.als 33 bis 39 ⁰C (60 bis 70 ⁰F) sein, so daß beispielsweise die relativ angereicherte Lösung bei bis zu etwa 121 ⁰C (250 ⁰F) sieden kann, ohne daß die Lösung heißere Wandflächen als von 160 ⁰C (320 °F) berührt. Das Fließini ttel, das durch die untere Seitenöffnung 47 austritt, enthält Kühlmittelblasen (wie in Figur 2 gezeigt ist), die in dem Speichersuiapf aufsteigen. Obwohl einige dieser Blasen wieder absorbiert werden können, erreichen doch die meisten die Oberfläche 17a, wie nachfolgend beschrieben wird.

Mit den aufwärts entweichenden Kältemittelblasen wird der Kältemittelgehalt in dem Speichersumpf 17 nahe dem Flansch 48 niedriger als am oberen Ende des Sumpfes. Dadurch, daß sich der Flansch 48 nach innen über einen Abstand über die untere Seitenöffnung 47 hinaus erstreckt, verhindert er, daß Kältemittelblasen durch die Mittelseitenöffnung 49 gezogen werden. Die Lösung, die durch dLe Mittelseitenöffnung 49 in den oberen Pumpröhrenabschnitt 4 3a gezogen wird, besitzt etwas niedrigeren Kältemittelgehalt als die Lösung, die in den unteren Einlaß gezogen wird. Die Heizwirkung der Rippen 40 durch die Kocherwand 10b- hindurch bewirkt, daß sich in dem oberen Pumpröhrenabschnitt 43a Blasen bilden, die aufsteigen und (durch Dampfaufsteigewirkung) das Fließmittel in dem Abschnitt 43a zu dem oberen Auslaß 52 hin drücken. Während das Fließmittel aufsteigt,

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wird weitere Wärras von. den Rippen 40 übertragen, weiteres Sieden erfolgt und weiterer Kaltemitteldampf wird erzeugt, der die Geschwindigkeit weiter steigert. In der Nähe das oberen Auslasses 52 bewegt sich das Fließmittel ausreichend schnell, so daß das At etwa 6 bis 11 °C (10 bis 20 °F) nicht übersteigt. Dies ist am wichtigsten, da die Flüssigkeit an diesem Punkt den geringsten Kältemittelgehalt besitzt und somit den höchsten Siedepunkt hat. Das extrem niedrige Δt an dem oberen Ende das oberen Pumpröhrenabschnitts 43a gestattet, daß die Flüssigkeit bei etwa 138 ⁰C (280 °F) (in diesem Beispiel) siedet, ohne daß die Wand auf eine Teirroeratur oberhalb von etwa 149 ⁰C (300 ⁰F) gebracht wird, oder daß die Flüssigkeit bei etwa 177 ⁰C (350 ⁰F) siedet, ohne daß die Wandtemperaturen oberhalb etwa 188 °c (370 ⁰F) betragen.

Da außerdem das Volumen des oberen Abschnitts des oberen Pump röhrenabschnitts 43a und die Verweilzeit in diesem Abschnitt sowie der Abschnitt 17b extrem kurz ist, ist die Zeit, in welcher die Lösung dieser heißesten Temperatur ausgesetzt wird, recht kurz.

Nach dem Verlassen der Pumpröhre 43 durch den oberen Auslaß wird das Fließmittel nach innen und abwärts durch den richtenden Flansch 52a gelenkt, so daß die Flüssigkeit (an Kältemittel verarmt) sich in dem unteren Abschnitt der kleineren Speicherzone 17b sammelt (dieser untere Abschnitt wird manchmal hier auch als "Speicher für schwache Flüssigkeit" bezeichnet). Kältemitteldampf steigt zu der Spitze der kleineren Speicher-

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zone 17b auf und tritt durch den Kältemittelblasenauslaß 44a in die größere Speicherzone aus. Wis in Figur 2 gezeigt ist, liegt dieser Auslaß 44a etwas unterhalb der Flüssigkeitsober-. fläche 17a, so daß diese Blasen durch einen kleinen Teil des Sumpes 17 gehen. Dies ergibt einen Grad an Rektifizierung (Kondensation von Absorbensdampf aus den Blasen) und bewirkt, daß die Lösung in dem Speichersumpf 17 erhitzt und abgeschwächt wird. Die Blasen aus dem untersten Abschnitt des Sumpfes 17 in der Nähe der Bodenplatte 10c und von den unteren Seitenöffnungen 47 neigen auch dazu, Kältemittel aus dem Sumpf abzuziehen und so dessen Kältemittelkonzentration weiter zu verringern. Die Wirkung der Blasen aus den Offnungen 47 und dem unteren Ende des Speichersumpfes 17 wird (in dieser Ausführungsform) durch den Kreisweg, auf dem diese Blasen um die Prallplatten 51 wandern, verbessert. Je mehr diese Methode einer ^ektifizierung verwendet wird, desto höher kann die Temperatur nahe dem Einlaß 45 werden. Wenn erwünscht, um die Temperatur nahe dem Einlaß 45 zu begrenzen, kann der Durchgang von Blasen durch den Sumpf 17 vermindert werden, indem man den Auslaß 44a über die Flüssigkeitsoberfläche legt oder indem man andere konstruktive Änderungen vornimmt.

Die Flüssigkeit in dem unteren Abschnitt der kleineren Speicherzone 17b ist sehr verarmt an Kältemittelgehalt und entsprechend sehr heiß. Ein Teil hiervon kann in den oberen Pumpröhrenabschnitt 43a zurück zirkuliert werden. Der Zweck hiervon besteht darin, durch Tlückzirkulation hohe Flüssigkeits- und Dampf-

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fließgeschwindigkeiten durch die Röhren 43a zu bekommen, und zwar größere Geschwindigkeiten als die des Flüssigkeitsstromes durch die öffnung 49 und durch, dia öffnungen 44a und 19a nach außen. Der bevorzugte Weg der Wanderung durch die Wicklungen oder Schlangen 19 und die bevorzugte Anordnung-der Wicklungen oder Schlangen 19 sind in der US-Patentanmeldung Serial-No. 796 631, angemeldet am 12. Mai 1977, diskutiert. Für den vorliegenden Zweck reicht es aus zu sagen, daß Wärme aus der schwachen Flüssigkeit in Wicklungen oder Schlangen 19 extrahiert wird, um angersicherte Flüssigkeit in dem Analysatorabschnitt vorzuerhitzen, und in dem Rektifizier- oder Wärmeaustauschabschnitt 23 (oberer Abschnitt) der Generatorvorrichtung 10 wird weitere Wärme aus der schwachen Flüssigkeit extrahiert. Die Kältemittelkonzentration der schwachen Flüssigkeit ist niedrig (wie für maximale Wirksamkeit und Mindestfließmittelfluß zwischen dem Generator und den Absorbereinheiten erwünscht ist) während ihrer gesamten Wanderung über den Einlaß 19a hinaus, und zwar wegen der hohen Temperatur, der in dem Pumpröhrenabschnitt 43a erhältlich ist (ohne daß die Wandtemperatur so hoch wäre, daß sie unannehmbare Zersetzungs- oder Korrosionsgeschwindigkeiten verursachen würde).

Aus den Figuren 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Pumpröhren 43 in der Kocherwand 10b ringsumlaufend in Abständen angeordnet sind. Elemente, wie Seitenöffnungen 47, 49 und 50 und der Trennflansch 48^können auch auf dem Umfang in Abständen angeordnet sein, um mit den Pumpröhren zusammenzufallen. Diese Elemente können sich jedoch bequemerweise am Umfang zwischen einigen

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— Jj —

Pumpröhren erstrecken, beispielsweise indem man mehrere Öffnungen 47, 49 und 50 als einen einzelnen Schlitz um 360 ° eines Bogsns entlang der Innenfläche der Kocherwand 10b ausbildet und mit allen Pumpröhren in Verbindung stehen läßt. Der Flansch 49 würde dann ein gebogenes Element sein, das in den Schlitz paßt und jede in Verbindung stehende Pumpröhre in einen oberen Abschnitt 43a und einen unteren Abschnitt 43b teilt.

Der kleinere Speicher 17b ist vorzugsweise ein gemeinsamer (ringförmiger) Speicher für alle Pumpröhren. Der Einlaß 19a kann für eine einzelne Röhre oder mehrere Röhren sein, deren Einlasse (in einigen Formen gleich) um einen Kreis herum voneinander beabstandet sind. Mehrere Einlasse können verwendet werden, um die Verbindung mit einer gleichen Zahl von Analysatorwicklungen (wie im einzelnen in der US-Patentanmeldung Serial-No. 796 631 beschrieben) mit ringsumlaufenden Einlaßabständen zu vereinfachen, welche so angeordnet und ausgebildet sind, daß man ein gesteuertes Verhältnis von Fließmittelfluß in jede Analysatorwicklung bekommt. Diese Ströme können gleich sein, da die Einlasse 19a gleiche Größe und gleichen Abstand haben, oder sie können für einige Analysatorwicklungen größer gemacht werden (wenn beispielsweise die einen größere Wärmeaustauschfläche haben). Die öffnungen 49 sind jedoch im allgemeinen so bemessen, daß die Fließgeschwindigkeit in jeder Röhre gleichgemacht wird, indem man eine gleiche Verengung in jeder Röhre vorsieht.

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Es liegt innerhalb des Erfindungsgedankens, öffnungen 47 und 49 wegzulassen und den Flansch 48 so zu teilen, daß er mehrere einzelne lange Pumpröhren 4 3 bildet, die sich über die gesamte Höhe der Kocherwand 10b erstrecken. Die Dampfaufsteigewirkung innerhalb einer solche Röhre würde größere Geschwindigkeiten am oberen Ende als am unteren Ende erzeugen, doch durch sorgfältige Anordnung von öffnungen 50 könnte eine ähnliche Steuerung der Wandtemperaturen erreicht werden. Es ist jedoch einfacher und gestattet eine größere Toleranz, die Wandtemperatursteuerung in der Weise zu erreichen, daß man jede Pumpröhre in Abschnitte 43a und 43b unterteilt. Es ist somit für R 21-EFTE bevorzugt, daß ein wesentlicher Teil des Kältemittelgehaltes in dem unteren Pumpröhrenabschnitt 43h v/eggekocht wird (bei einem relativ hohen Kältemittelgehalt und somit einer niedrigen Siedetemperatur), worin etwas größere A.t's nicht zu beanstanden sind, bevor die Flüssigkeit in den oberen Pumpröhrenabschnitt 43a (worin die heißesten Siedetemperaturen erreicht werden) gezogen wird, worin kleine Ät's kritisch sind.

Die Verwendung von temperaturempfindlichem Lötmaterial oder Hartlötlegierung 40a ergibt ein sicheres Merkmal insofern, als das Lötmaterial schmilzt, wenn Temperaturen einen vorbestimmten Wert an der Verbindung der Rippen 40 mit der Kocherwänd 10b übersteigen, wobei diese Temperatur einem annehmbaren Wert eines Überhitzens der Kocherwand 10b entspricht. Die Rippen 40 werden dazu gebracht, herabzufallen, so daß die Wärmeüberführung vermindert wird, nur um übermäßiges überhitzen der Wand 10b

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zu verhindern.

Eine modifizierte Kocherwand 11Ob und Rippenstruktur 140 ist in Figur 6 gezeigt, und zwar ähnlich der Ausbildung des Generators 10, doch mit den Rippen 140, der Kocherwand 110b und den Pumpröhren 143, die gleichzeitig als integrale Einheit extrudiert wurden. Diese Konstruktion macht sich die Extrudierbarkeit der bevorzugten Aluminium- und Aluminiumlegierungsmaterialien zunutze. Die verschiedenen Seitenöffnungen würden dann in der Kocherwand 110b ausgebildet werden, Flansche ähnlich den Flanschen 48, 44 und 52 würden angesetzt, und die Kocherwand 110b würde mit den Generatorwandabschnitten ähnlich den Elementen 10d und 10a verbunden.

Die in Figur 7 gezeigte Kocherwand 210b unterscheidet sich von der Kocherwand 10b nur dadurch, daß sie eine gewundene innere Oberfläche 21Oe hat, die in jedem Bogenabschnitt konzentrisch mit der benachbarten Pumpröhre 243 ist, so daß Material gespart und eine zusätzliche Wärmeüberführungsfläche nach innen als Oberfläche 21Oe gebildet wird. Diese Anordnung, die vorzugsweise durch Extrudieren gewonnen wird, kann auch aus einem Stück die Rippen einschließen, wie in Figur 6 gezeigt ist.

Die in Figur 8 gezeigte Kocherwand 310b hat allgemein D-förmige, vertikal sich erstreckende Nuten 343, die (etwa durch Extrudieren) am Umfang voneinander beabstandet entlang ihrer Innenfläche ausgebildet sind. Ein ringförmiger zylindrischer Mantel 352 paßt angeschmiegt in Vorsprünge 31Oe, die in der Innenfläche der Wand

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31Ob zwischen geformten Nuten ausgebildet sind und jede Nut abschließen und dabei die Pumpröhren zusammen mit jeder Nut 343 bilden. Die Seitenöffnungen ähnlich den Elementen 47, 49 und 50 in den Figuren 2 und 3 können bequemerweise in dem zylindrischen Mantel 352 vor dem Einsetzen ausgebildet werden, und Flansche ähnlich den Elementen 4 8 und 44 in den Figuren 2 und 3 können als Einheit mit dem zylindrischen »Mantel 352 oder mit ihm verbunden vor dem Einsetzen ausgebildet werden. Die Kocherwand 31Ob kann mit Rippen aus einem Stück mit ihr gebildet werden, x^ie in Figur 6.

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Claims

Dr. Hans-Heinrich Willrath t

Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus SeifFert

PATENTANWÄLTE

R Q ι η A }

D - 6200 "WIESBADEN r._? /p Postfach 6145

Gustav-Freytag-Straße ® (0 6121)372720 Telegrammadresse: WILLPATENT Telex: 4-1S6247

12. Juli 19

File 5400-1472

Allied Chemical Corporation
"•!orristown, New Jersey 07960 / U S A

Verfahren und Vorrichtung zur Auftrennung
einer ein Kältemittel und ein höhsr siedendes Absorbens umfassenden Flüssigkeit

Patentansprüche

\\J Verfahren zur Auftrennung einer ein Kältemittel und
ein höher siedendes absorbens umfassenden angereicherten Flüssigkeit in Kältemitteldampf und eine Lösung
mit niedrigem Kältend.ttelgehalt, dadurch gekannzeichnet daß man

a) die angereicherte Flüssigkeit in sinan unteren Einlaß einer vertikalen Rohrleitung bei einer Temperatur, bei welcher Kältemitteldampfblasen in der angs

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Postscheck: Frankfurt/Main 67 63-602

Bank: Dresdner Bank AG, Wiesbaden, Konto-Nr. 276 807

ORIGINAL INSPECTED

reicherten Flüssigkeit gebildet werden, zieht,

b) dia angereicherte Flüssigkeit in "ler Rohrleitung erhitzt und so die Bildung von K'^lteinitt-läampfhlasen steigert,

c) die angereicherte Flüssigkeit in der vertikalen Rohrleitung mit steigender Geschwindigkeit durch die Dampfaufsteigwirkung der K'iltsrrättelblasen aufwärts bis zu einem oberen Auslaß der vertikalen Rohrleitung treibt und

d) das aus dep oberen .Auslaß der vertikalen Rohrleitung austretende Fließmittal in K'iltemitteldampf und eine Lösung mit niedrigem Kiltemittelgehalt trennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Fließmittels in der vertikalen Rohrleitung nahe dem oberen Auslaß höher als nahe dem unteren Einlaß hält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das abgetrennte Kältemittel weiter durch einen Speicher für angereicherte Flüssigkeit aufstromwärts von dem unteren Einlaß der vertikalen Rohrleitung führt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kältemitteldampf durch einen gewundenen Pfad mit

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kondensierenden Flächen unter Entfernung von verdampftem Absorbens aus dem Kältemitteldampf führt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Lösung mit hohem Kältemittelgehalt in den unteren Einlaß zieht, Kältemittelblasen und eine Lösung mit mittlerem Kältemittelgehalt aus einem mittleren Auslaß der vertikalen Rohrleitung austreten läßt, eine Lösung mit mittlerem Kältemittelgehalt in einen mittlerenEinlaß der vertikalen Rohrleitung zieht und Kältemittelblasen und eine Lösung mit niedrigem Kältemittelgehalt aus dem oberen Auslaß austreten läßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil der Lösung mit niedrigem Kältemittelgehalt zurück in die vertikale Rohrleitung nahe dem mittleren Einlaß zieht.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung mit schwachem Kältemittelgehalt von Kältemitteldampf in dem Fließmittel, das aus dem oberen Auslaß kommt, abtrennt und zu einem Speicher füraJwache Flüssigkeit führt, von wo wenigstens ein Teil der Lösung mit niedrigem Kältemitteldampfgehalt weg von der Nähe der vertikalen Rohrleitungen geführt wird.

8. Generatorvorrichtung eines Absorptionswärmepumpsystems zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7 mit einem

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Kocherabschnitt am unteren Ende, gekennzeichnet durch

a) ein aufrecht stehendes Gehäuse, das in seinem Inneren einen mittigen Raum mit einer Speicherzone in seinem unteren Abschnitt für die Speicherung der angereicherten flüssigen Lösung und mehrere vertikale Rohrleitungen um die Speicherzone herum begrenzt, wobei jede Rohrleitung eine untere mit der Speicherzone verbundene öffnung für das Abziehen von Lösung daraus und eine obere Öffnung für die Abgabe von Kältemitteldampf und schwacher Flüssigkeit besitzt,

b) Wärmeüberführungseinrichtungen für die Sammlung von Wärme aus einer äußeren Quelle und Überführung der Wärme in die Rohrleitungen und

c) Trenneinrichtungen, die mit den oberen Öffnungen der Rohrleitungen zur Trennung von Kältemitteldampf von schwacher Flüssigkeit in Verbindung stehen.

9. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt des Gehäuses, der das Kochergehäuse ist, zylindrisch ist und daß die mehreren Rohröffnungen in dem Kochergehäuse auf dessen Umfang im Abstand voneinander um die Speicherzone herum angeordnet sind.

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10. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeüberführungseinrichtungen wahrere Rippen enthalten, die von dem unteren Abschnitt des Gehäuses in der Nähe der Rohrleitungen nach außen vorspringen.

11. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen besitzt, die die !Rippen mit dem Gehäuse derart verbinden, daß die Rippen sich von dem Gehäuse bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur lösen.

12. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen sich vertikal von einer Höhe in der Nähe der unteren öffnungen bis zu einer Höhe in der Nähe der oberen Öffnungen erstrecken.

13. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt des Gehäuses auch mehrere untere öffnungen begrenzt, wobei jade dieser öffnungen eine vertikale Rohrleitung zu der Speicherzone in einer Höhe oberhalb der unteren öffnungen öffnet.

14. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Analysatorabschnitt innerhalb des mittigen Raumes oberhalb der Speicherzone begrenzt und die Trenneinrichtungen die Speicherzone in einen größeren Teil, der mit den unteren öffnungen in Verbindung steht, und einen kleineren Teil in der Nähe des oberen Abschnitts

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der Rohrleitungen unterteilt, wobei die unteren Öffnungen den größeren Teil der Speicherzone mit einem unteren Abschnitt der Rohrleitungen verbinden und die Trenneinrichtungen einen ersten Auslaß für den Durchtritt von schwacher Flüssigkeit aus dem kleineren Teil zu dem Analywsatorabschnitt und einen zweiten Auslaß für den Durchtritt von Kältemitteldampf aus dem kleineren Abschnitt haben.

15. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtungen wenigstens einen Flansch besitzen, der sich von dem Gehäuse aus erstreckt, wobei der Flansch und das Gehäuse zusammen zwischen sich eine Trennzone mit einem oberen Auslaß zuribgabe von Kältemitteldampf in die Speicherzone und eine untere öffnung zur Abgabe von schwacher Flüsigkeit besitzen und der Generator außerdem eine Auslaßleitung für schwache Flüssigkeit aufweist, die den unteren Auslaß mit dem Analysatorabschnitt der Generatorvorrichtung verbindet.

16. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rohrleitung in Verbindung mit der Speicherzone über den unteren Einlaß, über eine untere Seitenöffnung oberhalb des unteren Einlasses und über eine mittlere Seitenöffnung oberhalb der unteren Seitenöffnung und unterhalb der oberen öffnung steht und jede Rohrleitung zwischen der unte ren Seitenöffnung und der mittleren Seitenöffnung abgesperrt oder abgeblockt ist.

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17. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennzone eine Speicherzone für
schv/ache Flüssigkeit in der Nähe des unteren Auslasses
einschließt und daß diese Speicherzone dar unterste Abschnitt der Trennzone ist.

18. Generatorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzone für schwache Flüssigkeit in Verbindung mit jeder der Rohrleitungen an einem Punkt zwischen der unteren öffnung und der oberen öffnung einer jeden Rohrleitung steht.

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