DE3018739A1 - Resorptions -waermepumpe oder -kaeltemaschine - Google Patents

Description

• Resorptions- Wärmepumpe oder -Kältemaschine
• Die Erfindung betrifft eine Resorptions- Wärmepumpe oder -Kältemaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 wie sie beispielsweise in der DE-PS 640 006 dargestellt und beschrieben ist.
• In einer Vorrichtung dieser Art sind zwei Kreise, nämlich ein Absorptionskreis und ein Resorptionskreis gekoppelt, in welchen ein Zweistoffgemisch, meistens eine Ammoniak-Wasser-Lösung zirkuliert. Entscheidend ist die Zusammensetzung des Gemisches aus einer leichter und einer schwerer siedenden Komponente.
• Im Absorptionskreis tritt ausgelöst durch Zufuhr von Wärme zum Kocher ein Verdampfen der Lösung ein. Der im Kocher entstehende, am Ammoniak reiche Dampf strömt zum Resorber des Nachbarkreises und wird dort von der an Ammoniak armen Lösung aurgenommen. Die Restlösung des Absorptionskreises strömt zum Absorber am anderen Ende dieses Kreises, wo sie den vom Entgaser des Resorptionskreises herüberströmenden Ammoniakdampf aufnimmt. Im Resorber und im Absorber wird dabei Wärme frei, die nutzbringend verwandt werden kann, etwa durch Abgabe an Heizungswasser. Im Entgaser wird Wärme benötigt, welche der Umgebung entzogen wird. Bei Kältemaschinen erfolgt die Abgabe von Wärme an Kühlwasser und die Aufnahme von Wärme aus dem Kühlraum.
• Der AmmoniaXgehalt der Lösung im Resorptionsteil ist stets merklich größer als im Absorptionsteil. Bei der Entgasung im Entgaser des Resorptionsteiles entsteht daher aus physikalischen Gründen fast reiner Ammoniakdampf, der zum Absorber im Absorptionsteil strömt. Ein stationärer Betrieb der Vorrichtung Bäßt sich nur dann aufrecht erhalten, wenn vom Kocher des Absorptionsteiles zum Resorber des Resorptionskreises genau soviel Ammoniak strömt wie vom Entgaser zum Absorber. Da aber im Kocher wegen der im Absorptionsteil geringeren AmmoniaXkonzentration erhebliche Mengen an Wasser verdampfen und in den Resorber überströmen, müssen besondere MaBnahmen eines Ausgleichs ergriffen werden.
• Als geeignete Maßnahme zur Beseitigung des Ungleichgewichtes hat sich eine Rektifikationseinrichtung als Zusatz zum Kocher bewährt. Durch sie wird der im Kocher erzeugte Dampf, der wegen der dort herrschenden relativ geringen AmmonialC-konzentration der Lösung erhebliche Mengen an Wasserdampf enthält, rektifiziert, d.h. von seinem Wasserdampfanteil befreit. Eine solche Rektifikationssäule zeigt beispielsweise das Schema einer Resorptions- Kältemaschine in NIEBERGALL, Sorptions- Kältemaschinen, Handbuch der Kältetechnik Band 7, herausgegeben von R. PLANK, Springer-Verlag Berlin/Gttingen/ Heidelberg 1959, Seite 17, Abb. 7. Der Betrieb der Vorrichtung ohne diese Rektifikation des Dampfes im Kocher ist nicht möglich, weil ohne Rektifikation immer mehr Wasser vom Absorptionsteil zum Resorptionsteil tranportiert wird, während aus dem Resorptionsteil vom Entgaser zum Absorber fast reines Ammoniak in den Absorptionsteil gelangt.
• Es soll eine Möglichkeit geschaffen werden, auf die aufwendige Rektifikationseinrichtung zu verzichten und dennoch ein zwangsweise sich anbahnendes Ungleichgewicht zwischen den beiden Kreisen zu verhindern.
• Gemäß der Erfindung geschieht dieses durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannte Maßnahme.
• Anstelle der bisher üblichen Rektifikation, d.h. Wasserdampfabscheidung im Kocher des Absorptionsteiles wird der überschüssige, in den Resorptionsteil gelangende Wasseranteil in Form einer wasserhaltigen, an Ammonia2Larmen Lösung durch die Ausgleichs leitungen zum Absorptionsteil zurückbefördert. Die Größe der Ausgleichsleitungen ist so zu bemessen, daß durch sie und durch den Strömungskanal vom Entgaser zum Absorber ebensoviel Ammoniak und Wasser strömt wie umgekehrt durch den Strömungskanal vom Kocher zum Resorber. Auf diese Weise ist der Ausgleich zwischen den beiden Kreisen erzielt.
• Es ist möglich, nur eine einzige Ausgleichsleitung zwischen den Zirkulationsleitungen beider Kreise vorzusehen. Bei Bedarf können auch mehrere Leitungen vorgesehen werden, die an beliebigen Stellen die Zirkulationsleitungen verbinden können. Auch ein Einmünden der Ausgleichsleitungen in den Absorber ist möglich. In allen Fällen wird die Aufgabe des Konzentrationsausgleiches zwischen dem Absorptions- und dem Resorptionsteil erfüllt, um einen Betrieb ohne Rektifikation der Dämpfe im Kocher zu ermöglichen.
• Die beigefügte Zeichnung stellt in Form eines einzigen Schaltschemaß ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
• Der Absorptionskreis I enthält einen Absorber 1 , einen Kocher 2 , eine Zirkulationsleitung 3 mit eingefügter Umwälzpumpe 4 und einen zwischengefügten Wärmeaustauscher 5 Durch eine Heizvorrichtung 6 wird dem Kocher 2 Wärme zugeführt, während die Überschußwärme des Absorbers 1 an das Heizungswasser 7 (oder bei einer Kälteanlage an das Kühlwasser) abgeführt wird.
• Der Resorptionskreis II enthält einen Resorber 11 , einen Entgaser 12 , eine Zirkulationsleitung 13 mit eingefügter Umwälzpumpe 14 und einem zwischengefügten Wärmeaustauscher 15. Durch einen Wärmeträger 16 wird dem Entgaser 12 Wärme aus der Umgebung (oder im Falle der Kälteanlage aus dem Xühlraum) zugeführt, während die ffberschußwärme des Resorbers 11 an das Heizungswasser 17 (bzw. bei Kälteanlagen an das Kühlwasser) abgeführt wird.
• Vom Kocher 2 führt ein Strömungskanal 8 zum Resorber 11 und vom Entgaser 12 ein Strömungskanal 9 zum Absorber 1 Von der Zirkulationsleitung 13 führt eine Ausgleichsleitung 10 zur Zirkulationsleitung 3 , wobei es gleichgültig ist, ob sie in Strömungsrichtung vor oder hinter den Wärmeaustauschern 5, 15 abzweigt bzw. einmündet oder auch in den Absorber 1 einmündet.
• Im Absorptionskrels I wird die an Ammoniak reichere Lösung im Kocher 2 durch Zufuhr von Wärme verdampft; die verarmte Lösung strömt über den Wärmeaustauscher 5 in den Absorber 1, wo sie sich mit dem vom Entgaser 12 des Resorptionskreises II kommenden Dampf anreichert. Dabei ist Wärme an Heizungswasser bzw. bei Kaltemaschinen an Kühlwasser abzuführen. Die reiche Lösung wird durch die Umwälzpumpe 4 vom Absorber 1 zum Kocher 2 gefördert.
• Im Resorber 11 des Resorptionskreises II wird der vom Kocher 2 durch den Strömungskanal 8 kommende Dampf von der dort vorhandenen armen Lösung absorbiert, wobei Wärme abgegeben wird. Die Lösung reichert sich mit Ammoniak an und strömt über den Wärmeaustauscher 15 in den Entgaser 12.
• Hier wird sie unter Wärmeaufnahme aus der Umgebung (bzw. bei der Kältemaschine aus dem Kühlraum) verdampft (entgast). Der Dampf strömt vom Entgaser 12 über den Strömungskanal 9 zum Absorber 1 , während die arme Lösung durch die Umwälzpumpe 14 vom Entgaser 12 über den Wärmeaustauscher 15 zum Resorber 11 gefördert wird.
• Die Ausgleichs leitung 10 dient dem Überleiten des Wasserüberschusses vom Resorptionskreis II zum Absorptionskreis I L e e r s e i t e

Claims (3)

1. Patentansprüche 1. Resorptions-Wärmepumpe oder -Kältemaschine mit einem zirkulierenden Gemisch aus einer leichter und einer schwerer siedenden Komponente bestehend aus einem Absorptionsteil mit einem Absorber, einem Kocher und einer Zirkulationsleitung, ?us eines Resorptionsteil mit einen Resorber, einem Entgaser und einer zweiten Zirkulationsleitung und aus Strömungskanälen vom Kocher zum Resorber sowie vom Entgaser zum Absorber, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Ausgleichsleitungen (10) zwischen dem Resorptionsteil (II) und dem Absorptionsteil (1).
2. 2. Resorptions- Wärmepumpe oder -Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsleitungen (10) von der Zirkulationsleitung (13) des Resorptionsteiles II abzweigend zur Zirkulationsleitung (3) und/oder zum Absorber (1) des Absorptionsteiles (I) führt.
3. 3. Resorptions- Wärmepumpe oder -Kältemaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge der leichter und der schwerer siedenden Komponente des Zweistoffgemisches durch den Strömungskanal (9) von Entgaser (12) zum Absorber (1) und durch die Ausgleichsleitung (10) ebenso groß ist, wie die Durchflußmenge der entsprechenden Bestandteile durch den Strömungskanal (8) vom Kocher (2) zum Resorber (11).