DE3149781A1

DE3149781A1 - Absorbereinrichtung

Info

Publication number: DE3149781A1
Application number: DE19813149781
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. 8650 Kulmbach Friedrich; Helmut Dipl.-Ing. Krauß (FH), 8653 Mainleus
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1981-12-16
Publication date: 1983-06-23

Description

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Absorbereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Absorbereinrichtung für eine Absorptions-Wärmepumpe oder Kälte-Anlage, mit einem Mantelrohr, das von der sich anreichernden Lösung sowie vom Kältemitteldampf durchströmt wird und durch das mindestens ein Wärmetauscherrohr für ein zu erwärmendes Medium hindurchführt.

üblicherweise wird bei bekannten Vorrichtungen dieser Art nicht nur die arme Lösung, sondern auch der Kältemitteldampf durch je eine einfache Einlaßöffnung in das Mantelrohr eingeleitet. Dort treten die beiden Medien miteinander sowie mit dem Wärmetauscherrohr in Berührung. Dabei absorbiert die arme Lösung den Kältemitteldampf. Die dadurch erzeugte Wärme wird auf das zu erwärmende Medium übertragen und von diesem abgeführt.

Es wurde gefunden, daß der Absorptionsvorgang bei diesen bekannten Einrichtungen nicht optimal ist und daß auch der Wärmeabtransport zu wünschen übrig läßt.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und den Absorptionsvorgang sowie den Abtransport der daraus resultierenden Wärme zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Absorbereinrichtung nach der Erfindung gekennzeichnet durch ein vorzugsweise zentral durch das Mantelrohr verlaufendes, über seiner Länge mit 'Durchtrittsöffnungen perforiertes Verteilerrohr, das den Kältemitteldampf aufnimmt und durch die Durchtrittsöffnungen in die umgebende Lösung verteilt.

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Der Kältemitteldampf tritt also nicht direkt in das Mantelrohr ein, sondern gelangt erst in das Verteilerrohr. Durch dessen Durchtrittsöffnungen wird er sehr sorgfältig auf die umgebende Lösung verteilt und dort weitestgehend absorbiert. Das zu erwärmende Medium transportiert genau diejenige Wärmemenge ab, die durch den Absorptionsvorgang entsteht. Die Absorbereinrichtung kann sich also weder aufheizen, noch abkühlen. Hervorgehoben sei ferner, daß diese Vorteile mit konstruktiv sehr einfachen Mitteln erzielt werden.

Vorzugsweise ist das Mantelrohr als stehende Wendel ausgebildet, die von der Lösung und dem Kältemitteldampf im Gegenstrom zu dem zu erwärmenden Medium von oben nach unten durchströmt wird. Sollte es also erforderlich sein, das Verteilerrohr und dementsprechend auch das umgebende Mantelrohr relativ lang auszubilden, so läßt sich dies mit diesen Merkmalen in platzsparender Weise verwirklichen.

Es besteht ohne weiteres die Möglichkeit, das Wärmetauscherrohr bzw. eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren parallell zum Verteilerrohr anzuordnen. Vorteilhafter jedoch kann es sein, das Wärmetauscherrohr um das perforierte Verteilerrohr herumzuwickeln.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß das perforierte Verteilerrohr mit seinem Auslaßende an einem dem Mantelrohr nachgeschalteten Nach-Absorber in Form eines die reiche Lösung aufnehmenden, auf der Einlaßhöhe des Mantelrohres liegenden Ausgleichsbehälters angeschlossen ist und dort oberhalb des maximalen Flüssigkeitspegels mündet. Der Rest des Kältemitteldampfes, der aus dem Auslaßende des Verteilerrohres austritt, steht also noch im Nach-Absorber für eine etwaige Absorption durch die bereits angereicherte

Lösung zur Verfügung. Im übrigen bietet diese Konstruktion den zusätzlichen Vorteil, daß das Verteilerrohr nicht in unerwünschter Weise entleert werden kann. Da nämlich der Boden des Ausgleichsbehälters auf der Einlaßhöhe des Mantelrohres liegt, bleibt das Mantelrohr auch dann gefüllt, wenn sich der Ausgleichsbehälter völlig geleert hat.

Erfindungsgemäß kann die Absorbereinrichtung ferner gekennzeichnet sein, durch eine mit einem Absperrventil versehene Leitung, die das Auslaßende des perforierten Verteilerrohres mit dem Dampfdom einer an den Nach-Absorber angeschlossenen Lösungspumpe verbindet. Auf diese Weise kann bei geöffnetem Absperrventil der aus dem Verteilerrohr austretende Restdampf direkt in dem Dampfdom der Lösungspumpe geleitet werden.

Der Aufbau des Erfindungsgegenstandes und seine vorteilhafte Ausgestaltung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch in:

Fig. 1 die Vorderansicht einer Absorbereinrichtung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 die Einzelheit I in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung im Schnitt.

■ Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Absorbereinrichtung für eine Absorptionswärmepumpe, die mit Wasser als Lösungsmittel und Ammoniak als Kältemittel arbeitet. Andere Kältemittel/Lösungsmittel-Paare sind ebenfalls möglich. - Die Betriebsweise einer Absorptionswärmepumpe wird als bekannt vorausgesetzt und wird nicht näher erläutert, weil sie nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. -

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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich in einem Mantelrohr 1 ein mittig angeordnetes Kältemitteldampf-Verteilerrohr 2 befindet, das über seine gesamte Länge mit kleinen Bohrungen versehen ist, die als Durchtrittsöffnungen 3 für den Dampf dienen. Das zentrale Kältemitteldampf-Verteilerrohr 2 ist von sechs Wärmetauscherrohren 4 umgeben, die vom aufzuheizenden Heizungswasser durchströmt werden. Im vorliegenden Beispiel verlaufen die Wärmetauscherrohre 3 parallel zum Kältemitteldampf-Verteilerrohr 2. Sie können jedoch vorteilhafterweise auch um das Kältemitteldampf-Verteilerrohr 2 gewickelt sein. An das hintere und vordere erweiterte Ende des Mantelrohres 1 schließt sich je ein an sich bekannter Klöpperboden 5 an, der als Sammelraum für das Heizungswasser dient, an dem eine Zuführung 6 bzw. eine Abführung 7 für das Heizungswasser angeschlossen sind..

Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, daß das Mantelrohr 1 samt Innenrohren schraubenförmig aufgewickelt ist und die Wicklungen übereinander liegen. Die aus dem nicht dargestellten Austreiber kommende, ggf. in bekannter Weise durch inneren Wärmetausch bereits abgekühlte arme Lösung, deren Druck auf einen niedrigeren als denjenigen Druck herabgesetzt ist, unter dem der Ammoniak-Dampf steht, tritt durch eine am oberen Ende des Mantelrohres 1 angeschlossene Zuleitung 8 in das Mantelrohr des Absorbers ein. Der Ammoniak-Dampf aus dem Verdampfer tritt durch eine Zuleitung 9, die am oberen Ende des Kältemitteldampf-Verteilerrohres 2 angeschlossen ist, in letzteres ein. Während der Ammoniak-Dampf im Gleichstrom mit der armen Lösung von oben nach unten durch den Absorber strömt, tritt ständig Ammoniak-Dampf durch die Kältemitteldampf-Durchtrittsöffnungen 3 in die arme Lösung ein und wird unter Entwicklung von Lösungswärme von dieser absorbiert, so daß sich die Lösung immer stärker mit Ammoniak anreichert. Die entstehende Wärme wird von dem Heizungswasser aufgenommen, das von unten nach oben - also im Gegenstrom zu Ammoniak-Dampf und armer Lösung

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- durch die Wärmetauscherrohre 3 strömt. Am unteren Ende des Mantelrohres ist das Wasser mit Ammoniak weitgehend gesättigt und tritt als sog. reiche Lösung aus dem Mantelrohr in eine Steigleitung 10 ein/ die zu einem Ausgleichbehälter 11 führt. Der Boden des Ausgleichsbehälters befindet sich in gleicher Höhe mit der obersten Wicklung des Mantelrohres 1. Vom Ausgleichsbehälter fließt die reiche Lösung durch eine Palleitung 12 zu einer Lösungspumpe 13, die hier als Membranpumpe ausgeführt ist. Die reiche Lösung wird in der Lösungspumpe auf den

10Austreiberdruck gebracht und zu diesem gefördert. Der nicht absorbierte Kältemitteldampf - dessen Menge im allgemeinen gering ist - tritt in eine Leitung 14 ein, die an den Dampfsammeldom der Lösungspumpe angeschlossen ist, wobei durch ein als Magnetventil ausgebildetes Absperrventil 15 der Anschluß

15während des Anfahrens verschließbar ist. Stromaufwärts des Magnetventils geht von der Leitung 14 eine Steigleitung 16 ab, die oberhalb des höchstmöglichen Flüssigkeitsstandes im Ausgleichsbehälter endet. In dem Ausgleichsbehälter kann infolgedessen eine weitere Nach-Absorption von Kältemitteldampf stattfinden.

Claims

RUHRGAS AKTIENGESELLSCHAFT, Essen Ansprüche

Absorbereinrichtung für eine Absorptions-Wärmepumpe oder Kälteanlage, mit einem Mantelrohr, das von der sich anreichernden Lösung sowie vom Kältemitteldampf durchströmt wird und durch das mindestens ein Wärmetauscherrohr für ein zu erwärmendes Medium hindurchführt, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise zentral durch das Mantelrohr (1) verlaufendes, über seiner Länge mit Durchtrittsöffnungen (3) perforiertes Verteilerrohr (2), das den Kältemitteldampf aufnimmt und durch die Durchtrittsöffnungen in die umgebende Lösung verteilt.
2. Absorbereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (1) als stehende Wendel ausgebildet ist, die von der Lösung und dem Kältemitteldampf im Gegenstrom zu dem zu erwärmenden Medium von

. oben nach unten durchströmt wird.
3. Absorbereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherrohr (4) um das perforierte Verteilerrohr (2) herumgewickelt ist.

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4. Absorbereinrxchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte Verteilerrohr (2) mit seinem Auslaßende an einem dem Mantelrohr (1) nachgeschalteten Nach-Absorber in Form eines auf der Einlaßhöhe des Mantelrohres liegenden Ausgleichbehälters (11) angeschlossen ist und dort oberhalb des maximalen Flüssigkeitspegels mündet.
5. Absorbereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine mit einem Absperrventil (15) versehene Leitung (14), die das Auslaßende des perforierten Verteilerrohres (2) mit dem Dampfdom einer an dem Nach-Absorber angeschlossenen Lösungspumpe (13) verbindet.