DE515311C

DE515311C - Unidirectional heat transfer device

Info

Publication number: DE515311C
Application number: DEP54443D
Authority: DE
Original assignee: Platen Munters Refrigerating System AB
Current assignee: Platen Munters Refrigerating System AB
Priority date: 1926-12-08
Filing date: 1927-01-23
Publication date: 1931-01-02

Description

Nur in einer Richtung wirksame Wärmeübertragungsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeübertragungsvorrichtung, mit deren Hilfe Wärme von einem niederen Temperaturniveau auf ein höheres gefördert wird, die insbesondere für Kühlapparate geeignet ist. Sie besteht im wesentlichen aus zwei an sich bekannten, teilweise mit einer verdampfbaren Flüssigkeit gefüllten, hermetisch geschlossenen Verdampfungs- und Kondensationssystemen, die mit Bezug aufeinander derart angeordnet sind, daß der Gasraum des einen und der Flüssigkeitsraum des anderen Systems in einem gemeinsamen nach außen wärmeisolierten Raum eingeschlossen sind.Unidirectional Heat Transfer Device The Invention refers to a heat transfer device that helps heat from a lower temperature level is promoted to a higher one, especially for refrigerators suitable is. It consists essentially of two known per se, partially hermetically sealed evaporation tank filled with a vaporizable liquid and condensation systems arranged with respect to one another such that the gas space of one system and the liquid space of the other system in one common to the outside heat-insulated space are enclosed.

Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnung beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben werden. Es zeigen Abb. i eine Ausführungsform einer Anlage gemäß der Erfindung, Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Abb. i, Abb.3 eine Abänderung eines Teiles der Anlage von Abb. i.The invention is to be described in more detail with reference to the accompanying drawing are described, with further characterizing features of the invention will. Fig. I shows an embodiment of a system according to the invention, Fig. 2 a section along the line 2-2 of Fig. I, Fig.3 a modification of a Part of the system of Fig. I.

In der Abb. i bedeutet io einen Isoliermantel für einen zu kühlenden Raum i i, beibeispielsweise einen Kühlschrank. Außerhalb und teilweise in ihn hineinreichend liegt der Kühlapparat, der im wesentlichen aus dem Entgaser 12 und einem zweiten Gefäß 13 besteht, das im folgenden Verteiler genannt werden soll. Der Entgaser 12 enthält ein Kältemittel in einer Lösung, beispielsweise Ammoniak in Wasser. Der Entgaser besteht aus einem Behälter 14, dessen Außenwand, wie Abb. 2 zeigt, zweckmäßig gewellt ist, um eine möglichst große Oberfläche zu schaffen. Der Behälter hat innen Durchbrechungen 15 und ist mit Deckel 16 und Boden 17 versehen. Ferner ist der Entgaser von einem Mantel 18 umgeben, der mit Isolationsstoff ausgekleidet ist und mit entsprechenden Rippen in die Längsnuten der ,äußeren Wandung des Behälters i q. hineinragt. Für die Erfindung ist diese Ausführungsform des Entgasers an sich nicht entscheidend.In Fig. I, io means an insulating jacket for a room to be cooled ii, for example a refrigerator. Outside and partially reaching into it is the cooling apparatus, which essentially consists of the degasser 12 and a second vessel 13, which will be called a distributor in the following. The degasser 12 contains a refrigerant in a solution, for example ammonia in water. The degasser consists of a container 14, the outer wall of which, as shown in FIG. 2, is expediently corrugated in order to create the largest possible surface area. The container has openings 1 5 on the inside and is provided with a cover 16 and base 17. Furthermore, the degasser is surrounded by a jacket 18 which is lined with insulation material and with corresponding ribs in the longitudinal grooves of the outer wall of the container i q. protrudes. This embodiment of the degasser per se is not decisive for the invention.

Der Entgaser wird in beliebiger Weise beheizt, z. B. mittels des Brenners 2o. Der Brenner erhält sein Gas durch eine Leitung 2 i, in der ein Steuerventi122 vorgesehen ist. Dies Steuerventil besteht aus einem Ventilteller 23, durch den die Ventilstange 2¢ mit einer federnden Platte 2 5 verbunden ist, welche die eine Seite einer Membrankam@mer 26 bildet. Diese Kammer steht durch das Rohr 27 mit einer Thermostatenkapsel28 im Flüssigkeitsraum des Entgasers 12 in Verbindung; Kapsel 28, Rohr 27 und Membrankammer 26 sind mit einem Stoff gefüllt, der sich bei Temperatursteigerungen stark ausdehnt. Diese Ausdehnung bewirkt bei steigender Temperatur einen Druck auf die Oberseite der Membran 25, der zunächst durch eine Feder 30 aufgenommen wird, die die Stange 24 umgibt. Das Ventil und seine Steuermittel sind so ausgebildet, daß sich bei steigender Temperatur die Gaszufuhr zum Brenner verringert.The degasser is heated in any way, e.g. B. by means of the burner 2o. The burner receives its gas through a line 2 i in which a control valve 122 is provided. This control valve consists of a valve plate 23 through which the Valve rod 2 ¢ is connected to a resilient plate 2 5, which is one side a membrane chamber 26 forms. This chamber stands through the pipe 27 with a thermostat capsule 28 in the liquid space of the degasser 12 in connection; Capsule 28, tube 27 and diaphragm chamber 26 are filled with a substance that changes when the temperature rises strong expands. This expansion causes pressure on the as the temperature rises Top of the membrane 25, which is initially received by a spring 30, the the rod 24 surrounds. The valve and its control means are designed so that the gas supply to the burner decreases as the temperature rises.

Der obere Teil des Entgasers i2 steht mit dem oberen Teil des . Verteilers 13 durch :ein Rohr 32 in Verbindung. Durch Kühlrippen 33 oder ähnliche Mittel ist im Rohr 32 ein Wasserabscheider gebildet. Der Verteiler 13 besteht aus einem Druckgefäß mit guter Wärmeisolation 34. Der Verteiler 13 ist mit zwei Wärmeübertragungselementen, einem äußeren, 35, 36, und einem inneren, 40, 44 versehen. Das äußere Element 35, 36 reicht mit seinem unteren flüssigkeitserfüllten Teil 3 5 in den Verteiler 13 hinein, während der Dampfraum 36 des Elementes von der Außenluft umspült wird. Das innere Wärmeübertragungselement 40, 41 hingegen reicht mit seinem Dampfraum 40 in den Verteiler 13 hinein, während sein unterer flüssigkeitserfüllter Teil 4 z in den zu kühlenden Raum i i hineinragt.The upper part of the degasser i2 is in line with the upper part of the. Manifold 13 by: a pipe 32 in connection. A water separator is formed in the pipe 32 by cooling fins 33 or similar means. The distributor 13 comprises a pressure vessel with good heat insulation 34. The distributor 1 3 is connected to two heat transfer elements, an outer, 35, 36, and an inner, 40, provided 44th The outer element 35, 36 extends with its lower liquid-filled part 35 into the distributor 13, while the vapor space 36 of the element is washed by the outside air. The inner heat transfer element 40, 41, however, extends with its vapor space 40 into the distributor 13, while its lower liquid-filled part 4 z protrudes into the space ii to be cooled.

Die beiden die Isolation 34 des Verteilers 13 durchdringenden Wärmeübertragungselemente bestehen zweckmäßig aus je in sich geschlossenen Rohrsystemen oder Rohrschlangen, die derart ausgebildet sind, däß möglichst große Wärmeübertragungsflächen erhalten werden.The two heat transfer elements penetrating the insulation 34 of the distributor 13 suitably consist of self-contained pipe systems or pipe coils, which are designed in such a way that the largest possible heat transfer surfaces are obtained will.

Das aus den Teilen 35, 36 bestehende Wärmeübertragungselement enthält ein verdampfbares Mittel, das durch Wärmeaufnahme aus dem Verteiler bei der zeitweilig in ihm herrschenden, das höhere durch die Temperatur der Außenluft dargestellte Temperaturniveau überschreitenden Temperatur verdampft und durch Wärmeabgabe vermittels des Teiles,36 an den Raum des höheren Temperaturniveaus, d. h. die Außenluft, wieder verflüssigt wird. Im Wärmeübertragungselement 40, 41 ist gleichfalls ein verdampfbares Mittel enthalten, das durch Wärmeaufnahme aus dem Räum des niederen, durch die Innentemperatur des Kühlschrankes dargestellten Temperaturniveaus verdampft und vermittels des Teiles 40 im Verteiler 13 durch Wärmeentziehung bei der in ihm zeitweilig herr@ schenden, das niedere Temperaturniveau unterschreitenden Temperatur wieder verflüssigt wird.The heat transfer element consisting of the parts 35, 36 contains a vaporizable medium, which evaporates by absorbing heat from the distributor at the temperature temporarily prevailing in it, the higher temperature level represented by the temperature of the outside air, and by giving off heat to the room by means of the part 36 the higher temperature level, ie the outside air, is liquefied again. The heat transfer element 40, 41 also contains a vaporizable agent which evaporates by absorbing heat from the space of the lower temperature level represented by the internal temperature of the refrigerator and by means of part 40 in the distributor 13 by extracting heat from the temporarily prevailing in it, the lower one If the temperature falls below the temperature level, it is liquefied again.

Als verdampfbare Mittel für die Wärmeübertragungselemente 35, 36 und 40, 4 1 kommen beispielsweise Ammoniak, Methylchlorid oder schweflige Säure in Frage. Da diese Mittel in den Flüssigkeitsräumen der Elemente zur Verdampfung, in den. Dampfräumen aber zur Kondensation gebracht werden, kann man die Dampfräume 36 und 40 auch als die Kondensatoren, die Flüssigkeitsr äüme 3 5 und ¢ i auch als die Kocher der Elemente bezeichnen.As vaporizable means for the heat transfer elements 35, 36 and 40, 4 1 are, for example, ammonia, methyl chloride or sulphurous acid. Since these means in the liquid spaces of the elements for evaporation, in the. But vapor spaces are brought to condensation, the vapor spaces 36 and 40 also as the condensers, the liquid spaces 3 5 and ¢ i also as the digesters of the elements.

Die Anlage wirkt wie folgt: Durch den Brenner 2o wird dem Entgaser 12 Wärme zugeführt. Dadurch wird Ammoniak aus der Lösung getrieben, das nun durch die Leitung 32 in den Verteiler 13 tritt: Dies Ammoniakdampf ist heiß gegenüber der er e Flüssigkeit im äußeren Wärmeübertragungselement 35, 36, d. h> die Temperatur des Verteilers ist nun höher als das durch die Temperatur der Außenluft dargestellte höhere Temperaturniveau- Deshalb beginnt die Flüssigkeit im Kocher 35 zu verdampfen oder zu kochen. Dieser Dampf tritt nach oben in den Kondensator 36, wo er wegen der niedrigen Temperatur der Außenluft wieder verflüssigt. Das äußere Wärmeübertragungselement nimmt also Wärme vom Innern des Verteilers auf und gibt sie an die Außenluft ab. Dies hat zur Folge, daß die im Entgaser ausgetriebenen Ammoniakdämpfe im Verteiler i3 kondensieren und sich als Flüssigkeit darin sammeln. Während dieses Vorganges treten keine wesentlichen Wärmemengen in das innere Wärmeübertragungselement 40, 41 über, da die in den Verteiler hineinreichenden Teile dieses Elementes entweder mit Dämpfen gefüllt sind, die schlechte Wärmeleiter darstellen oder sogar Vakuum aufweisen. Während des Abkochens im Entgaser tritt also keine wesentliche Einwirkung auf den Kühlschrank i i ein.The system works as follows: Heat is supplied to the degasser 12 through the burner 2o. Characterized ammonia is driven out of the solution, which now passes through line 32 into the distributor 1 3: This ammonia vapor is hot relative to the he e liquid in the outer heat transfer member 35, 36, d. h> the temperature of the distributor is now higher than the higher temperature level represented by the temperature of the outside air. Therefore, the liquid in the cooker 35 begins to evaporate or to boil. This vapor goes up into the condenser 36, where it liquefies again because of the low temperature of the outside air. The outer heat transfer element thus absorbs heat from the inside of the distributor and releases it to the outside air. This has the consequence that the ammonia vapors expelled in the degasser condense in the distributor i3 and collect therein as a liquid. During this process, no significant amounts of heat pass into the inner heat transfer element 40, 41, since the parts of this element reaching into the distributor are either filled with vapors, which are poor heat conductors or even have a vacuum. During the boiling in the degasser, there is therefore no significant effect on the refrigerator ii.

Das Abkochen im Entgaser wird bis zu einem gewissen Austreibungsgrad, d. h. bis zu einem bestimmten Temperaturgrad, fortgesetzt, bei Ammoniakfüllung beispielsweise bis i3o° C. Ist diese Temperatur im Entgaser erreicht, dann hat sich die Flüssigkeit in der Kapsel 28 so weit ausgedehnt, daß das Ventil 22 geschlossen wird und damit die weitere Beheizung aufhört. Das Ventil 22 wird zweckmäßig als ruckweise öffnendes und schließendes Ventil ausgeführt.The boil-off in the degasser is to a certain Austreibungsgrad, ie up to a certain degree of temperature continued for ammonia filling for example up i3o ° C. is achieved in the deaerator this temperature, then the fluid has extended so far in the capsule 28 that the Valve 22 is closed and thus the further heating stops. The valve 22 is expediently designed as a jerky opening and closing valve.

Nach dem Absperren der Beheizung wird der Inhalt des Entgasers 12 durch die innerhalb der Hülle 18 durchstreichende Luft gekühlt. Die Folge dieser Kühlung ist ein Zurückabsorbieren des Ammoniaks in die Flüssigkeit des Entgasers. Durch das Rohr 32 werden also Ammoniakdämpfe aus dem Verteiler zurückgesaugt, und die Ammoniakflüssigkeit irn Verteiler beginnt zu verdampfen. Diese Verdampfung nimmt Wärme auf und verringert daher die Temperatur im Verteiler. Hierdurch aber verringert sich der Druck im Kondensator 40, und die Flüssigkeit im Kocher 41 muB daher zum Verdampfen kommen. Diese Dämpfe werden wieder im Kondensator q.o wegen der gesunkenen Verteilertemperatur kondensiert. Das Verdampfen im Kocher ¢i bedingt Wärmeverbrauch, die dem Raum i i entzogen wird. Raum i i wird also nunmehr gekühlt. Während dieses Vorganges ist der Luftkondensator 36 wirkungslos.After the heating has been shut off, the contents of the degasser 12 cooled by the air sweeping through the envelope 18. The consequence of this Cooling is the reabsorption of ammonia back into the degasser liquid. Ammonia vapors are thus sucked back from the distributor through the pipe 32, and the ammonia liquid in the distributor begins to evaporate. This evaporation takes place Heat and therefore reduces the temperature in the manifold. But this is reduced the pressure in the condenser 40, and the liquid in the digester 41 must therefore to the Vaporizing come. These vapors are returned to the condenser q.o condensed because of the lower manifold temperature. Evaporation in the cooker ¢ i conditional heat consumption, which is withdrawn from the room i i. Space i becomes i now chilled. During this process, the air condenser 36 is ineffective.

Dieser umgekehrte Vorgang, indem Dämpfe vom Verteiler 13 zum Entgasen 12 treten, setzt sich so lange fort, bis die Temperatur im Entgasen so weit gesunken ist, daß sich das Ventil 22 wieder öffnet. Das Gas entzündet sich zweckmäßig selbsttätig neu, und der Prozeß beginnt von. neuem. Zur selbsttätigen Entzündung kann der Brenner z. B. mit einer kleinen Dauerflamme oder mit sonstigen bekannten Einrichtungen dafür versehen sein.This reverse process by vapors escape from the distributor 1 3 for degassing 12, continues for as long, has fallen so far until the temperature in the degassing, that the valve 22 opens again. The gas expediently re-ignites automatically and the process starts from. new. For automatic ignition, the burner can, for. B. be provided with a small pilot flame or other known devices for this.

Bei der Ausführung nach Abb.3 ist an Stelle von Luftkühlung Wasserkühlung für den Umkehrvorgang angewendet. Eine Wasserzuleitung 45 ist mit einer Brause 46 o. dgl. verbunden, die über dem Entgasen 12 angeordnet ist. Ein Ventil 47 steuert den Lauf des Wassers im Rohr 45. Zweckmäßig wird auch das Ventil 47 selbsttätig durch die thermostatische Kapsel 28 gesteuert. Wenn die Kapsel 28 das Ventil 22 schließt und damit die Beheizung abstellt, öffnet sich gleichzeitig das Ventil 47, und Kühlwasser tritt durch die Brause 46 über den Entgasen. Ist die Temperatur bis auf einen bestimmten Grenzpunkt gesunken, wird das Wasser selbsttätig abgestellt und das Gas wieder entzündet. An Stelle der Brause kann naturgemäß auch eine Kühlschlange o. dgl. im Entgasen vorgesehen werden. Ein Sammelbecken 48 nimmt das Kühlwasser auf, das durch Leitung 49 abläuft.In the design according to Fig. 3, instead of air cooling, water cooling is used for the reversal process. A water supply line 45 is connected to a shower 46 or the like, which is arranged above the degassing 12. A valve 47 controls the flow of water in the pipe 45. The valve 47 is also expediently controlled automatically by the thermostatic capsule 28 . When the capsule 28 closes the valve 22 and thus switches off the heating, the valve 47 opens at the same time, and cooling water passes through the shower 46 over the degassing. If the temperature has dropped to a certain limit, the water is automatically turned off and the gas reignited. Instead of the shower, a cooling coil or the like can naturally also be provided for degassing. A collecting basin 48 receives the cooling water, which runs off through line 49.

Die Vorrichtung kann in einfacher Weise, z. B. durch Verdoppelung, auch für Dauerbetrieb eingerichtet werden.The device can be used in a simple manner, e.g. B. by doubling, can also be set up for continuous operation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Heat transfer device effective in one direction only, especially for cooling devices, consisting of two known per se, partially hermetically sealed evaporation tank filled with a vaporizable liquid 'and condensation systems (q.o, 41 or 35, 36), which with reference to one another in such a way are arranged that the gas space (q.0) of the one and the liquid space (35) of the other system enclosed in a common room (i3) which is thermally insulated from the outside are.

2. Heat transfer device according to claim i, characterized in that the room, which is thermally insulated from the outside, alternates between a condenser and an evaporator intermittently working refrigeration apparatus is used.