DE338283C

DE338283C - Verfahren zur Erzeugung von Warmwasser mit Hilfe von Kompressionskaeltemaschinen mitmehrstufiger Kompression und Zwischenkuehlung

Info

Publication number: DE338283C
Application number: DE1919338283D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1919-12-14
Filing date: 1919-12-14
Publication date: 1921-06-15

Description

Verfahren zur Erzeugung von Warmwasser mit Hilfe von Kompressionskältemaschinen mit mehrstufiger Kompression und Zwischenkühlung. Es ist bekannt, Kompressionsmaschinen aller Art, die zur Überwindung .großer Druckdifferenzen dienen, mehrstufig zu betreiben. Das in einem Kompressor komprimierte Gas wird in einem zweiten Kompressor weiter verdichtet, dieses wieder in einem dritten und so fort, bis der gewünschte Druck erreicht ist.
Es ist ferner bekannt, zur Vermeidung stärkerer Überhitzung und zur Verringerung der Kompressionsarbeit sogenannte Zwischenkühlung anzuwenden. Das hinter einem Kompressor durch die adiabatische Kompression überhitzte Gas wird von außen oder durch Einspritzen von Flüssigkeit gekühlt, bevor es von dem folgenden Kompressor angesaugt wird. Die Erzeugung der gesamten Druckdifferenz wird dadurch der isothermischen Kompression angenähert und der Arbeitsaufwand verringert.
Diese Zwischenkühlung bleibt auch dann vorteilhaft, wenn es sich, wie bei der Kompressionskältemaschine, nicht um Gase, sondern um kondensierbare Dämpfe handelt, und unter den gewöhnlichen Kondensationsbedingungen - reichliches Kühlwasser oder bei knappem Kühlwasser Berieselungskondensation - kommt ein anderes Verfahren praktisch auch kaum in Frage.
Will man jedoch das Kühlwasser des Kondensators bei kalter Zuflußtemperatur besonders warm ablaufen lassen, um es .in bekannter Weise zu Heizzwecken und als Warmwasser zu verwenden, so kann die erwähnte mehrstufige Kompression mit Zwischenkühlung nicht verhindern, daß der Hauptteil der Wärme, die Kondensationswärme, ausschließlich bei dem höchsten Kondensationsdruck, also auch der höchsten Temperatur, die etwas oberhalb der Kühlwasserablauftemperatur liegt, abgeführt werden muß. Die Überhitzungswärme ist demgegenüber gering. Dieser thermodynamisch sehr ungünstige Umstand erzwingt ;die Kompression der gesamten Dampfmenge auf den höchsten Druck und hat eine starke Vermehrung der aufzuwendenden Arbeit im Gefolge.
Der Zweck der Erfindung ist es nun, an aufzuwendender Arbeit zu sparen, und zwar wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zwischenkühlung in den einzelnen Druckstufen bis zur Zwischenkondensation gesteigert wird. Es soll also nicht allein durch Zwischenkühlung, wie bisher, lediglich die Überhitzungswärme abgeführt werden, sondern es soll in .den Zwischenstufen auch bereits Kondensation und Abführung des entsprechenden Teils der Kondensationswärme stattfinden, wodurch eine um so größere Verringerung des Arbeitsaufwandes gegenüber der mehrstufigen Kompression mit bloßer Zwischenkühlung erfolgt, je höher die Endtemperatur des ablaufenden Kühlwassers ist.
Das Kühlwasser läuft bei dem neuen Verfahren zuerst durch den Zwischenkondensator bzw. die Zwischenkondensatoren und schließlich .durch .den Endkondensator. In der ersten Kompressionsstufe wird das Kältemedium bis auf einen so hohen Druck komprimiert, daß bei der Abkühlung durch die kälteste Kühlwasserstufe nicht die Überhitzung allein abgeführt, sondern bereits ein Teil des komprimierten Gases kondensiert wird. In der nächst höheren Stufe ist dann nicht allein kälteres Gas anzusaugen, sondern die absolute Dampfmenge, die auf den höheren Druck zu schaffen ist, ist .um die kondensierte Dampfmenge geringer geworden. Es ergibt sich daraus insgesamt eine entsprechende Verringerung der Kompressionsarbeit.
Diese Verringerung des Arbeitsaufwandes ist schon bei zwei Stufen beträchtlich. Man darf jedoch im Unterschied zum zweistufigen Arbeiten mit Zwischenkühlung in der Regel nicht ein gleiches Druckverhältnis in den verschiedenen Stufen vorsehen; sondern vielmehr eine annähernd gleiche Kondensationsmenge und Kühlwassererwärmung. Die in den einzelnen Stufen aufzuwendenderArbeitsbeträge können also unter Umtsänden sehr verschieden sein.
Wählt man eine größere Zahl von Stufen, so steigt der Vorteil des Arbeitens mit Zwischenkondensation in jeder Stufe noch etwas weiter mit der Annäherung an den Lorenzschen Kreisprozeß; jedoch bringen die folgenden Stufen verhältnismäßig immer weniger Gewinn.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Maschinenanlage mit Kompression schematisch dargestellt, bei der sich das .den Gegenstand der Erfindung bildende Arbeitsverfahren durchführen läßt.
a ist der erste Kompessor, der den Dampf aus dem Verdampfer c absaugt und in den Zwischenkühler bzw. ersten Kondensator d hineindrückt. f ist ein Sammeltopf und Flüssigkeitsabscheider. Die hier abgeschiedene Flüssigkeit geht durch das Regulierventil g in den Verdampfer zurück. Das nicht kondensierte Gas wird durch den Kompressor b angesaugt und, in den zweiten Kondensator e gedrückt, wo es vollständig kondensiert wird. Die Flüssigkeit geht dann durch den Sammeltopf i und das Regulierventil h ebenfalls in den Verdampfer zurück.
Für .das Wesen der Erfindung ist es gleichgültig, ob der Verdampfer unterteilt ist, und jedes Regulierventil zu einem besonderen Verdampfer gehört, oder ob der Verdampfer einheitlich ist und 'nur durch mehrere Regulierventile seine Flüssigkeit zugeführt erhält. Es macht auch keinen Unterschied für das Prinzip, wenn das Regulierventil für die Flüssigkeit aus dem Hochdruckkondensator in den Sammeltopf oder die Flüssigkeitsleitung für den Mitteldruckkondensator einmündet, also vor dem Regulierventil für die Flüssigkeit aus dem Mitteldruckkondensator.
Es ist .ferner selbstverständlich, daß man statt der in der Zeichnung angedeuteten Kolbenkompressoren . auch Turbokompressoren, namentlich für die höheren Stufen, die ja im allgemeinen geringere Druckdifferenzen aufweisen, anwenden kann.
Auch die Anwendung der bekannten Mehrstufenkompressoren (Verbundkompressoren) für diese Zwischenkondensation wird von Vorteil - infolge der damit verbundenen Vereinfachung sein.
Ferner kann es in einzelnen Fällen zweckmäßig sein, bei Anordnung mehrerer Stufen die unteren Stufen nur mit Zwischenkühlung, die oberen dagegen auch mit Zwischenkondensation zu .betreiben, z. B. wenn in' den unteren Druckstufen der Kondensationsdruck bei der entsprechenden Kühlwassertemperatur noch nicht erreicht ist. Umgekehrt kann Überhitzung der erzeugten Dämpfe am Schluß der Kompression erwünscht sein, z. B. bei Erzeugung von Warmwasser für Gebrauchszwecke, und es wird dann die Zwischenkondensation nur für die unteren oder mittleren Stufen in Frage kommen.

Claims

PATEN T-ANsPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Warmwasser mit Hilfe von Kompressionskältemaschinen mit mehrstufiger Kompression und Zwischenkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkühlung in den einzelnen Druckstufen bis zur partiellen Zwischenkondensation gesteigert, das Zwischenkondensat dem Verdampfer zugeführt und der gasförmige Rest weiter komprimiert wird.
2. Abänderungsform des Arbeitsverfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur in einem Teil der Druckstufen mit Zwischenkondensation gearbeitet wird, während die übrigen Stufen nur mit Zwischenkühlung oder auch ohne diese betrieben werden.