DE501093C - Verfahren zur Erhoehung des Fluessigkeitsumlaufs in Verdampfern von Kaeltemaschinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erhöhung des Flüssigkeitsumlaufs in Verdampfern von Kältemaschinen Die vorliegende Erfindung bezweckt, :den Umlauf des verdampfenden Kältemittels in den Verdampfern der Kältemaschinen zu verstärken und dadurch den Wärmeübergang in diesem Apparat zu verbessern.
• Aus dem Dampfkesselbau und auch aus den Bauweisen der Verdampfer für Kältemaschinen ist es bekannt, @daß man zur Erhöhung des Umlaufs des verdampfenden Kältemittels die Verdampfung in verhältnis-I liä 'ßi g engen Rohren vor sich , - eh en läßt, wobei die gebildeten Dampfblasen die noch nicht verdampfte Flüssigkeit in den Rohren mitreißen; durch andere weitere Rohre fließt die mitgerissene Flüssigkeit wieder den unteren Teilen das Verd:iampfers zu. Der Wärmeübergang wird durch diesen. Umlauf bekanntlich stark verbessert.
• Es sind ferner Verdampferbauarten für Kältemaschinen bekannt, in denen das vom Regulierventil kommende Kältemittel in den unteren Teil der Verdampferschlangen eingespritzt wird und ein Gemisch von Dampf und Flüssigkeit wiederholt durch die Verdampferschlangen geführt wird; hier wird die Verstärkung des Umlaufs durch die immer wieder mitgeführten Dämpfe bewirkt. Dieses Verfahren hat indessen den großen Nachteil, daß die ,mituinlaufenden Dämpfe einen großen Teil der Kühlfläche der Verdampferschlangen bedecken unid diese unwirksam machen, so daß der günstige Einfluß des verstärkten Umlaufs wieder aufgehoben wird. Zur Erhöhung des Flüssigkeitsumlaufs in Verdampfern von Kältemaschinen wird erfindungsgemäß das vom Regulierventil kommende Kältemittel in ein vertikals Rohr von engem Querschnitt eingespritzt, so @daß nicht mir Ejektorwirkung, sondern auch Thermosyphonwirkung eintritt.
• Die Expansion des aus dem Regulierventil tretenden Dampfflüssigkeitsgemisches erfolgt nach der Erfinidung entweder unmittelbar in den Verdampfer oder in ein damit verbundenes Element in der Weise, daß das Gemisch gegebenenfalls durch geeignete Düsen .in ein oder mehrere verhältnismäßig enge aufsteigende Rohre eintritt und dabei die den unteren Teil ödes Verdampfers erfüllende Flüssigkeit thermosyphon- und ejektorartig mitreißt und :deren verstärkten Umlauf erzwingt. Die aus den engen aufsteigenden Rohren in den oberen Teil des Verdampfers geförderte Flüssigkeit trennt seich hier vom Dampf und fließt an den Ver dampferoberflächen herunter; diese Oberflächen können von ganz beliebiger Art sein, beispielsweise können es senkrechte, geneigte oder gewundene Rohre sein, die von innen oder von außen benetzt werden. Beim Herunterfließen verdampft :das flüssige Kältemittel teilweise; der nicht verdampfte Teil gelangt wieder in den unteren Teil des Verdampfers, der als Flüssigkeitssammler ausgebildet sein kann, und wird von dort durch das vom Regulierventil kommende Gemisch wieder thermosyphon - und ejekforarti.g in den Kreislauf mitgerissen. Der Verdampfer kann dabei beliebig mit flüssigem Kältemittel erfüllt und gegebenenfalls auch ganz überflutet sein..
• Um die Thermosyphonwirkung im engen aufsteigenden Rohr besonders wirksam zu gestalten, kann man die Eintriittsöfnung bzw. Düse für das vom Regulierventil kommende Dampf- und Flüssigkeitsgemisch beliebig tief unter der Flüssigkeitsoberfläche im Verdampfer anordnen. Der Mischraum hinter der Düse mündet einerseits in das enge aufsteigende Rohr und kommuniziert anderseits mit dem Flüssigkeitsraum im Verdampfer.
• Das Regulierventil kann entweder mit der Eintrittsöffnung bzw. Düse konstruktiv verbunden oder auch räumlich von ihr getrennt sein.
• Die beigefügten Abbildungen veranschaulichen das Verfahren und verschiedene Ausführungsformen desselben.
• In Abb. i ist ein senkrechter Röhrenverdampfer dargestellt, bei dem sich das verdampfende Kältemittel durch die Röhren d bewegt, während die zu kühlende Flüssigkeit den Mantel 1a erfüllt. Das Kältemittel saminelt sich im unteren Teil e des Verdampfers. Das -enge aufsteigende Rohr b ist hier in den Verdampfer selbst eingebaut, und die mit dem Regulierventi1 a verbundene Einspritzdüse g mündet im unteren Teil e .#les Verdampfers direkt in das Rohr b. Die im Rohr b aufsteigenden Dampfblasen fördern nicht nur das durch das Regulierventil getretene flüssige Kältemittel, sondern auch noch einen Teil des im Raum e angesammelten flüssigen Kältemittels, der um so größer ist, je tiefer die Düse unter dem Flüssigkeitsspiegel in den Rohren d liegt. Das mitgerissene flüssige Kältemittel breitet sich im oberen Teil c des Verdampfers aus und fließt von dort durch die Röhren d wieder herab. Durch entsprechende Leitvorrichtungen an den Rohreintrittsstellen kann man das flüssige Kältemittel zwingen, filmartig an den inneren Rohroberflächen herabzurieseln. Der Dampf steigt in den Röhren empor .und wird 'im weiten Raum c von eventuell mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen befreit. Durch das Rohr f tritt dann trockener Dampf in die Saugleitung zum Kompressor.
• In Abb. 2 ist auch ein senil:rechter Röhrenver.dampfer dargestellt, jedoch fließt jetzt die zu kühlende Flüssigkeit durch die Röhren, während sich das verdampfende Kältemittel im Mantelraum befindet. Das enge @aufsteigende Rohr liegt hier außerhalb des Verdampfers, steht aber mit ihm ,in Verbindung. Der untere Teil e des Verdampfers ist flüssigkeitserfüllt, und. die mit dem Regulierventil a verbundene Eintrittsdüse g liegt unterhalb ,les Flüssigkeitsspiegels im Verdampfer. Iin übrigen entspricht die Wirkung genau derjenigen von Abb. i.
• In Abb.3 ist ein Doppelrohrverdampfer mit sernkrechten Rohren dargestellt. In den, inneren Rohren; d befindet sich das verdampfende Kältemittel, in den äußeren Rohren h die zu kühlende Flüssigkeit. Die inneren Rohre münden unten in das Sammelstück e für das flüssige Kältemittel und oben in das als Flüssigkeitsabscheider wirkende Sammelstück c für den gebildeten Dampf. Das enge aufsteigende Rohr b liegt auch hier, wie in Abb. 2, außerhalb des Verdampfers. Die Eintrittsdüse g für das Dampf- und Flüssigkeitsgemisch liegt hier ziemlich tief. Der Mischraum um diese Düse ist mit dem unteren Sammelbehälter e des Verdampfers durch das Fallrohr h verbunden.
• In Abb. 3a ist die Düse g mit dem Regtilierventil a konstruktiv verbunden. Häufig wird es aber erwünscht sein, das Regulierventil nicht unmittelbar am Verdampfer, sondern beispielsweise im Maschinenhaus anzuordnen. In diesen Fällen kann das Regulierventil a nach Abb. 3b auch in irgendeiner Stelle der Flüssigkeitsleitung L eingebaut werden: Abbw 3c ist die Seitenansicht zu 3a.
• Ein Verdampfer nach Abb. 3a, 3b, 312 kann auch als Verdampferelement angesprochen werden, und es kann eine beliebige Zahl solcher Elemente parallel oder hintereinander geschaltet und mit Sammel- ,und Verteilungsstücken verbunden werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren: zur Erhöhung des Flüssigkeitsurnlaufs in Verdampfern von Kältemaschinen,. bell denen das beim Durchgang durch das Regulierventil gebildete, mit kinetischer Energie behaftete Flüssigkeits- und Dampfgemisch ejektorartig die im Verdampfer vorhandene Flüssigkeit in den oberen Teil des Verdampfers fördert, dadurch gekennzeichnet, da.ß das Flüssigkeitsdampfgemisch in ein verhältnismäßiig enges aufsteigendes Rohr aus dem Regulierventil gelangt, so idaß außer der Ej.ektorwirkung auch noch eine Thermosyphonwirkung zum Fördern von Flüssigkeit eintritt. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in den oberen Teil des Verdampfers geförderte Flüssigkeit an senkrechten, geneigten oder gewundienen Verdampferrohren filmartig herabrieselt und sich im unteren Teil des Verdampfers ansammelt, wobei der gebildete Dampf durch den freien Raum zwischen den Rohren oder in den Rohren ungehindert nach oben abzieht, worauf die unten im Verdampfer sich ansammelnde Flüssigkeit von neuem in den Umlauf mitgerissen wird. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung des vom Regulierventil kommenden Flüssigkeits-und Dampfgemisches in den Mischraum am unteren Ende des engen aufsteigenden Rohreis in einer durch die erwünschte umlaufende Menge bedingten Tiefe unterhalb cles Flüssigkeitsspiegels im .Verdampfer erfolgt, und daß der Mischraum mit dem unteren. Teil des Verdampfers verbunden ist. q.. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer mit senkrechten Doppelrohren ausgeführt wird, wobei das verdampfende Kältemittel in den Innenrohren von oben nach unten strömt, während sich die zu kühlende Flüssigkeit in dem Ringraum zwischen den Innen- und Außenrohren -bewegt, Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das enge aufsteigende Rohr im Verdampfer selbst angeordnet ist. 6. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dais enge aufsteigende Rohr außerhalb des Verdampfers angeordnet ist. j. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regulierventil mit der Einspritzstelle zusammenfällt. B. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regulierventil von der Einspritzstelle räumlich getrennt ist und an einer beliebigen Stelle der Flüssigkeitsleitung angeordnet ist.