DE2950327A1

DE2950327A1 - Austreiber, insbesondere fuer eine absorptionswaermepumpe

Info

Publication number: DE2950327A1
Application number: DE19792950327
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. 3450 Holzminden Schrader
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1979-12-14
Filing date: 1979-12-14
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2950327C2

Description

STIEBEL ELTRON GmbH & Co. KG Holzminden/Weser _ ο η c η ο ο ι

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Akte 1*99

Austreiber, insbesondere für eine Absorptionswärmepumpe

Die Erfindung betrifft einen Austreiber, insbesondere für eine Absorptionswärmepumpe, zum Austreiben eines in einer Lösung gelösten Mediums aus der Lösung mit einem von der Lösung durchströmten, in hintereinander geschaltete Stufen aufgeteilten Leitungssystem und mit einer das Leitungssystem beheizenden Rauchgasführung, wobei am Rauchgaseintritt die in Fließrichtung der Lösung gesehen letzte Stufe liegt und Jede Stufe eine über Siederohre mit einer Obertrommel verbundene Untertrommel aufweist und die Trommeln der jeweils in Fließrichtung gesehen folgenden Stufen tiefer liegen als die der vorhergehenden Stufe und an die Obertrommeln ein Sammler für das Medium angeschlossen ist.

Ein derartiger Austreiber ist aus der Literaturstelle

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"Zeitschrift für die gesamte Kälte-Industrie", Mai 19**2, Seiten 55 bis 57» bekannt. Mit diesem Austreiber soll in einem Kokereibetrieb aus einer ammoniakhaltigen wässrigen Lösung Ammoniak ausgetrieben werden. Bei dem Austreiber nach der genannten Literaturstelle liegt das Leitungssystem insgesamt innerhalb der Rauchgasführung. Die einzelnen Stufen sind vom Rauchgas gegensinnig beaufschlagt. Damit ist die Obertrommel jeder zweiten Stufe einer höheren Rauchgastemperatur ausgesetzt als die zugeordnete Untertrommel. Dies steht einer von Stufe zu Stufe gleichmäßig zunehmenden Ausdampfung und Erwärmung des Lösungsmittels entgegen.

Bei Absorptionswärmepumpen, wie sie beispielsweise in der DE-OS 28 03 118 beschrieben sind, ist ein Austreiber erforderlich, der beispielsweise von einem Öl- oder Gasbrenner beheizt ist. Es stehen hier - anders als bei dem Austreiber nach der genannten Literatureteile-nicht Heizgase von vornherein zur Verfügung. Die zur Erzeugung des Heizgases notwendige Energie geht in die Berechnung des Wirkungsgrades der Absorptionswärmepumpe ein.

Bei Absorptions-Kälteanlagen werden im Austreiber liegende Röhren eingesetzt (vgl. CH-PS 415 703). Bei solchen

Austreibern ist keine Zwangsführung der Lösung gegeben,

so--daß sich auch keine definiert zunehmende Ausreibungstemperatur ergibt. Ähnliche Schwierigkeiten treten auch bei solchen Austreibern auf, bei denen im Austreiber aus dem zuvor überhitzten Lösungsmittel das Medium unter Entspannung ausdampft.

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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Austreiber der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem eine von Stufe zu Stufe kontinuierliche Ausdampfung des Mediums erfolgt und bei dem die Lb'sungsmitteltemperatur kontinuierlich ansteigt, wobei die Rauchgasführung so ausgelegt sein soll, daß sie ein kleines Bauvolumen des Austreibers ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Austreiber der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Rauchgasführung von einem Stutzen gebildet ist, dessen Mittelachse entsprechend der Abtreppung der Trommeln geneigt verläuft und daß die Siederohre in dem Stutzen senkrecht zu dessen Mittelachse verlaufen. Die höhenabgestufte Abtreppung der einzelnen Stufen ist so gewählt, daß die in den einzelnen Stufen auftretenden Strömungsverluste durch eine Verminderung der geodätischen Höhe der einzelnen Stufen in Strömungsrichtung gesehen ausgeglichen sind. Durch die entsprechende Neigung des Stutzens ist gewährleistet, daß die Siederohre praktisch auf ihrer gesamten Länge beaufschlagt werden. Die einzelnen Stufen sind im Gegenstrom zur Strömungsrichtung des Rauchgases in der Weise beaufschlagt, daß die in Strömungsrichtung der Lösung gesehen erste Stufe im Bereich des Rauchgasaustrittes und dementsprechend die in Strömungsrichtung der Lösung gesehen letzte Stufe, die hinsichtlich ihrer geodätischen Höhe am niedrigsten liegt, im Bereich des Rauchgaseintrittes angeordnet ist. Die zur Mittelachse des Stutzens senkrechte, also zur Vertikalen geneigte Anordnung der Siederohre gewährlei-

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stet, daß jedes Siederohr über seine gesamte Länge auf dem gleichen Temperaturpotential liegt. Außerdem ist durch diese Anordnung eine kompakte Bauweise erleichtert. Die einzelnen Stufen werden für sich betrachtet im Querstrom beaufschlagt.

Durch die Erfindung ist gewährleistet, daß das aus der Lösung auszutreibende Medium von Stufe zu Stufe gleichmäßig ausdampft. Entsprechend kontinuierlich steigt von Stufe zu Stufe die Temperatur der Lösung an.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind an in Pließrichtung der Lösung gesehen folgenden Siederohren weniger Wärmeübertragungskörper angeordnet als an vorhergehenden Siederohren. Damit läßt sich erreichen, daß in jeder Stufe eine gleiche Temperaturerhöhung stattfindet. In der DE-PS 507 927 ist vorgeschlagen, die Heizflächen der Rippen eines Wärmetauschers in Strömungsrichtung des wärmeabgebenden Mittels zunehmend auszubilden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Austreiber in Seitenansicht, geschnitten längs der Linie I-I nach Fig. 2 und

Fig. 2 eine Aufsicht des Austreibers.

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-JBT-

Ein Austreiber einer Absorptionswärmepumpenanlage wird mit einer kältemittelreichen Lösung beschickt. Als Kältemittel wird beispielsweise Difluormonochlormethan (Verdampfungstemperatur bei 3»5 bar -1O°c) und als Lösungsmittel Tetraäthylenglykoldimethyläther verwendet. Die Temperatur der reichen Lösung soll beispielsweise 152°C und die Temperatur der armen Lösung am Ausgang des Austreibers 176 C betragen. Die Lösung steht beispielsweise unter einem Druck von 25 bar. Bei diesem Druck liegt die Verdampfungstemperatur des Kältemittels entsprechend über dem obengenannten Wert. Es handelt sich jedoch bei dem Kältemittel um den leichter siedenden Stoff.

Das die Lösung führende Leitungssystem des Austreibers besteht aus hintereinander geschalteten Stufen 1, 2 und 3· Jede Stufe weist eine Untertrommel k, 5 bzw. 6 und eine Obertrommel 7» 8 bzw. 9 auf. Die Untertrommel k_t 5, 6 ist jeweils über eine Anzahl - im Beispielsfalle je sechs -Siederohre 10, 11 bzw. 12 mit der Obertrommel 7t 8 bzw. verbunden. Der Untertrommel k wird die reiche Lösung zugeführt. Die Obertrommel 7 ist mit der Untertrommel 5 über ein Rohr 13 verbunden. Die Obertrommel 8 ist mit der Untertrommel 6 über ein Rohr 1*t verbunden. Aus der Obertrommel 9 wird die arme Lösung abgezogen.

Die Durchmesser der Obertrommeln sind größer als die der Untertrommeln, damit sich in ihnen ausgedampftes Kältemittel sammeln kann. Zum Abzug des ausgetriebenen Kältemittels ist an jede Obertrommel 7, 8 bzw. 9 ein Rohrstuck 15, i6 bzw. 17 angeschlossen. Die RohrstUcke münden in eine Sammelleitung 18.

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Die Untertrommel 6 liegt tiefer als die Untertrommel 5» die ihrerseits tiefer als die Untertrommel k liegt. Gleiches gilt für die Obertrommel 9» 8 und 7. Diese Abtreppung ist so gewählt, daß Druckverluste des Leitungssystems ausgeglichen werden. Die Mittelachsen der Untertrommeln 4, 5 und 6 und die Mittelachsen der Obertrommeln 7» 8 und 9 liegen auf einer geraden Verbindungslinie.

Zwischen den Untertrommeln k bis 6 einerseits und den Obertrommeln 7 bis 9 andererseits, sowie den Rohren 13 und 14 verläuft ein Heizgas-Stutzen 19» dessen Mittelachse parallel zu den genannten Verbindungslinien liegt. Die Heizgas-Eintrittsöffnung 20 des Stutzens 19 liegt im Bereich der Stufe 3. Die Heizgas-Austrittsöffnung 21 liegt im Bereich der Stufe 1.

Die Obertrommeln 7 bis 9 und die Untertrommeln k bis 6 selbst liegen außerhalb des Stutzens 19· Innerhalb des Stutzens 19 verlaufen die Siederohre IO bis 12 im Winkel von 90° zur Mittelachse des Rohrstutzens. An den Siederohren 10 bis 12 sind der Wärmeübertragung dienende

Lamellenpakete 22, 23 und 2k angeordnet. Dabei ist die Wärmelibertragungsfläche der Lamellen 22 größer als die der Lamellen 23 und die Wärmeübertragungsfläche der Lamellen 23 ist größer als die der Lamellen 2k, Die Bemessung der Lamellen 22, 23 und 2k erfolgt so, daß an den Siederohren 10, 11 bzw. 12 der einzelnen Stufen 1,2 bzw. 3 ein gleicher Temperaturabfall entsteht.

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Bei dem in den Figuren dargestellten AusfUhrungsbeispiel sind zwischen den Untertrommeln und den Obertrommeln jeweils sechs Siederohre vorgesehen. Diese sind so bemessen, daß die Siederohre zwischen den Trommeln einen möglichst geringen Druckabfall bewirken. Die Siederohre 10, 11 bzw. 12 sind paarweise (vgl. Fig. 1) nebeneinander angeordnet, damit sie den Strömungswiderstand des Stutzens 19 nur wenig vergrößern.

Die Abmessungen des beschriebenen Austreibers betragen in der Länge etwa 30 cm und in der Höhe etwa kO cm (vgl. Fig. 1). Die Breite des Austreibers beträgt etwa 25 cm (vgl. Fig. 2).

Die Funktionsweise des beschriebenen Austreibers ist etwa folgende:

Der Untertrommel k der ersten Stufe 1 wird die reiche Lösung unter einem Druck von beispielsweise 25 bar zugeführt. Diese durchströmt die Siederohre 10 und wird dort

um beispielsweise 8 C durch das durch den Stutzen 19 geführte Heizgas erwärmt. Dabei wird ein Teil des in der Lösung absorbierten Heizmediums ausgetrieben, welches sich in der Obertrommel 7 sammelt und aus dieser über das Rohrstück 15 bzw. Sammelleitung 18 abgezogen wird. Die Lösung fließt dann in die Untertrommel 5 und wird durch die Siederohre 11 gedrückt. In diesen wird die Lösung nochmals um etwa 8 C erwärmt, so daß ein weiterer Teil des Kühlmediums ausgetrieben wird, der über das Rohrstück i6 der Obertrommel 8 bzw. Sammelleitung 18 abgezogen wird.

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Anschließend strömt die Lösung in die dritte Stufe. Sie wird in deren Siederohren 12 um beispielsweise weitere 8 C erwärmt, wobei dann aus dem Rohrstück 17 der zugehörigen Obertrommel 9 nochmals ausgetriebenes Kühlmedium abgezogen wird.

Damit ist erreicht, daß die Austreibung des Kühlmediums von Stufe zu Stufe kontinuierlich erfolgt, wobei die Lösungsmitteltemperatur kontinuierlich ansteigt.

Damit läßt sich am Ausgang des Austreibers eine Lösungskonzentration erreichen, die auf den bei der gewünschten Temperatur und dem gewünschten Druck am Ausgang des Austreibers notwendigen Wert abgestimmt ist.

Der beschriebene Austreiber weist nicht nur eine geringe Baugröße auf. Er ist darüber hinaus auch so ausgelegt, daß unterschiedliche Massenströme das Leitungssystem (1, 2, 3) passieren können, ohne dessen Wirkungsweise zu beeinträchtigen.

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ΛΛ

L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche / SchutzansprUche

Iy Austreiber, insbesondere für eine Absorptionswärmepumpe, zum Austreiben eines in einer Lösung gelösten Mediums mit einem von der Lösung durchströmten, in hintereinander geschaltete Stufen aufgeteilten Leitungssystem und mit einer das Leitungssystem beheizenden Rauchgasführung, wobei am Rauchgaseintritt die in Fließrichtung der Lösung gesehen letzte Stufe liegt und jede Stufe eine über Siederohre mit einer Obertrommel verbundene Untertrommel aufweist und die Trommeln der Jeweils in Fließrichtung gesehen folgenden Stufe tiefer liegen als die der vorhergehenden Stufe und an die Obertrommeln ein Sammler für das Medium angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasführung von einem Stutzen (19) gebildet ist, dessen Mittelachse entsprechend der Abtreppung der Trommeln (k_t 5, 6) geneigt verläuft und daß die Siederohre (10, 11, 12) in den Stutzen (19) senkrecht zu dessen Mittelachse verlaufen.

2. Austreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an in Fließrichtung der Lösung gesehen folgenden Siederohren (11, 12) weniger Wärmeübertragungskörper (23, 2k) angeordnet sind als an vorhergehenden Siederohren (10, 11).

3· Austreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln (k bis 9) außerhalb des Stutzens (19) liegen.

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130027/0071 OR(GlNAL INSPECTED

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h. Austreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Obertrommeln (7 bis 9) größer als der der Untertrommeln (U bis 6) ist.

5· Austreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Untertrommel (^li, 5 bzw. 6) jeder Stufe (i, 2, l) und der zugehörigen Obertrommel (7, 8 bzw. 9) mehrere Siederohre angeordnet sind.

6. Austreiber nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Siederohre (iO, 11 bzw. 12) in Strömungsrichtung des Rauchgases gesehen paarweise hintereinander liegen.

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