DE540395C

DE540395C - Process for the operation of absorption refrigerators

Info

Publication number: DE540395C
Application number: DE1930540395D
Authority: DE
Original assignee: Platen Munters Refrigerating System AB
Current assignee: Platen Munters Refrigerating System AB
Priority date: 1930-05-21
Filing date: 1930-05-21
Publication date: 1931-12-16

Description

Verfahren zum Betriebe von Absorptionskälteapparaten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und .eine Vorrichtung zum Betriebe von Absorptionskälteapparaten, bei denen ein Mittel aus einem Lösungsmittel im Verdampfer unter dem Einfluß eines dritten Mittels verdampft. Sie besteht im wesentlichen darin, daß das Kältemittel zwischen einem Verdampfer und einem Absorber, das Lösungsmittel zwischen :einem Kocher, einem Absorber und einem Verdampfer und das dritte Mittel. zwischen einem Kocher, einem Kondensator und einem Verdampfer zur Umwälzung gebracht wird. Hierdurch, insbesondere durch die V erwendung des genannten Kondensators im Kreislauf des dritten Mittels, tritt gegenüber vorbekannten Apparaten der Vorteil ein, daß sich die Zahl der für solche Apparate verwendbaren Mittel wesentlich erhöht und gleichzeitig durch den Kondensator unerwünschte Wärmemengen dem dritten Mittel vor seinem Eintritt in den Verdampfer des Apparates entzogen werden.Method of Operating Absorption Chillers The invention relates to a method and a device for operating absorption refrigerators, in which a means of a solvent in the evaporator under the influence of a third agent vaporized. It consists essentially in the fact that the refrigerant between an evaporator and an absorber, the solvent between: a Cooker, an absorber and an evaporator and the third means. between one Cooker, a condenser and an evaporator is brought to circulation. As a result, in particular through the use of said capacitor in the circuit of the third Compared to previously known devices, the advantage occurs that the number the means that can be used for such devices are significantly increased and at the same time by the condenser unwanted amounts of heat to the third agent before its entry be withdrawn into the evaporator of the apparatus.

Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei sich weiter kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben werden.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings are described, wherein further characterizing features of the invention emerge will.

In Abb. i ist schematisch eine Kälteanlage gemäß der Erfindung dargestellt.In Fig. I, a refrigeration system according to the invention is shown schematically.

In Abb.2 ist die Anlage mit Temperaturwechslern und anderen kleineren Teilen darg estellt. . . Abb.3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.In Fig.2 is the system with temperature changers and other smaller ones Share shown. . . Fig.3 shows another embodiment of the invention.

Das Apparatsystem gemäß der Erfindung enthält ein erstes Mittel, im folgenden das ausgetriebene Mittel genannt, ein zweites Mittel, in dem das erste Mittel löslich ist, im folgenden das Lösungsmittel genannt, und ein drittes Mittel; das im zweiten, aber nicht im ersten Mittel löslich ist, das im folgenden das Kältemittel genannt wird. Für die Beschreibung der Figuren sei als Beispiel angenommen, daß das ausgetriebene Mittel aus Diäthylamin, das Lösungsmittel aus Wasser und das Kältemittel aus Ammoniak besteht. Es können jedoch andere Kombinationen von Mitteln gewählt werden, vorausgesetzt, daß sie die obenerwähnte gegenseitige Löslichkeit haben und den im folgenden näher ausgeführten Bedingungen genügen.The apparatus system according to the invention contains a first means, im following the expelled remedy called a second remedy in which the first Agent is soluble, hereinafter referred to as the solvent, and a third agent; which is soluble in the second, but not in the first agent, which in the following is the refrigerant is called. For the description of the figures it is assumed as an example that the driven off agent from diethylamine, the solvent from water and the refrigerant consists of ammonia. However, other combinations of means can be chosen provided that they have the above-mentioned mutual solubility and meet the conditions detailed below.

In Abb. i ist der Kocher mit i o bezeichnet, der in beliebiger Weise, z. B. durch .einen Gasbrenner oder eine elektrische Heizpatrone, beheizt werden kann. Der Kocher enthält eine Lösung von Diäthylamin in Wasser. Diäthylamin hat einen niedrigeren Kochpunkt als Wasser und wird daher aus seiner wäßrigen Lösung im Kocher ausgetrieben. Das Diäthylamin tritt dann durch eine Leitung i i zu einem Abscheider 27 . und von dort zu einem Verflüssiger 12, der in beliebiger Weise, z. B. durch einen Wassermantel 13 oder auch durch Luft, gekühlt wird. In diesem Verflüssiger 12 wird der Dampf verflüssigt und die gewonnene Flüssigkeit läuft durch eine Leitung 14 in einen Verdampfer 15. Das Wasser, aus dem das Diäthylamin ausgetrieben ist, tritt durch eine Leitung 16 in einen Absorber 17. Absorber 17 wird in geeigneter Weise gekühlt, z. B. durch eine Kühlschlange i 8 mit laufendem Wasser. In den Absorber 17 treten ferner Ammoniakdämpfe durch eine Leitung i9, die den Absorber mit dem oberen Teil des Verdampfers 15 verbindet. Im Absorber 17 wird also .eine Lösung von Ammoniak in Wasser gebildet. Der Absorber 17 ist oberhalb des Verdampfers 15 .angeordnet, und die Lösung des Ammoniaks im Wasser fließt daher durch Leitung 2o in den Verdampfer 15 hinab. Der Absorber enthält Plattengebilde 2q., über die das Wasser hinabrieselt. In dem Verdampfer geht das durch die Leitung 1 q. eintretende Diäthylamin in Lösung mit dem Wasser und treibt dabei mehr oder weniger von dem Ammoniak aus. Das Ammoniak geht daher in gasförmigen Zustand über und nimmt daher Wärme von der Umgebung auf. Es tritt also eine Kälteerzeugung ein. Das so wieder gasförmig gewordene Ammoniak tritt durch Leitung i g zum Absorber, um dort wieder absorbiert und verflüssigt zu werden.In Fig. I the digester is denoted by i o, which in any way, z. B. by .a gas burner or an electric heating cartridge, be heated can. The cooker contains a solution of diethylamine in water. Has diethylamine has a lower boiling point than water and therefore becomes from its aqueous solution expelled in the cooker. The diethylamine then enters through a line i i to a Separator 27. and from there to a condenser 12, which in any way, z. B. by a water jacket 13 or by air, cooled will. In this liquefier 12, the steam is liquefied and the liquid obtained runs through a line 14 into an evaporator 15. The water from which the diethylamine is driven out, enters an absorber 17 through a line 16 is cooled in a suitable manner, e.g. B. by a cooling coil i 8 with running Water. In the absorber 17 ammonia vapors also pass through a line i9, which connects the absorber to the upper part of the evaporator 15. In the absorber 17 is a solution of ammonia in water is formed. The absorber 17 is above of the evaporator 15 .arranged, and the solution of ammonia in the water therefore flows through line 2o into the evaporator 15 down. The absorber contains plate structures 2q., Over which the water trickles down. In the evaporator this goes through the pipe 1 q. entering diethylamine in solution with the water and drives it more or less of the ammonia. The ammonia therefore changes into a gaseous state and therefore absorbs heat from the environment. So there is a generation of cold. The ammonia, which has become gaseous again, passes through line i g to the absorber, to be reabsorbed and liquefied there.

Die Wiederverbindung des Diäthylamins mit dem Wasser, die im Verdampfer .eingetreten ist, tritt durch Leitung 2 i und eine Thermosiphonschlange 22 in den Kocher i o. Zweck dieses Thermosiphons ist, die Flüssigkeit zu heben, um einen höheren Spiegel im Kocher als im Umlaufsystem des Absorbers und Verdampfers zu schaffen, so daß Flüssigkeit durch eigene Schwere vom Kocher durch Leitung 16 zum Absorber fließt.Reconnecting the diethylamine with the water in the evaporator . Has entered, occurs through line 2 i and a thermosiphon coil 22 in the Kocher i o. The purpose of this thermosiphon is to lift the liquid to a higher level To create mirrors in the cooker as in the circulation system of the absorber and evaporator, so that liquid by its own gravity from the digester through line 16 to the absorber flows.

Zwischen dem oberen Teil des Absorbers 17 und ,einem hoch gelegenen Teil der Leitung 1 ¢ ist eine Druckausgleichleitung 23 vorgesehen.Between the upper part of the absorber 17 and, a high one A pressure equalization line 23 is provided as part of the line 1 [.

Das Verfahren beruht auf dem quasi chemischen Zusammenspiel von zwei Basen verschiedener Stärke und einer schwachen Säure oder Mitteln, die als solche betrachtet werden können. Das ausgetriebene Mittel ist die stärkere, das Kältemittel die schwächere Base und das Lösungsmittel die schwache Säure. Im beschriebenen Beispiel ist das Diäthylamin die starke, Ammoniak die schwächere Base, und das Wasser wirkt in Gegenwart dieser beiden Basen wie eine schwache Säure. Eine der beiden Basen muß stärker als die andere sein. Diäthylamin ist eine viel stärkere Base als Ammoniak. Infolgedessen hat es ein größeres Bestreben, sich mit Wasser zu binden als Ammoniak. Die latente Verdampfungswärme von Ammoniak ist viel größer als die latente Verdampfungswärme von Diäthylamin. Für beide Mittel ist die latente Verdampfungswärme wesentlich größer als ihre Lösungswärme in Wasser für die Betriebsverhältnisse im Verdampfer. Tritt zu einer Lösung von Ammoniak im Wasser Diäthylamin hinzu, so wird Ammoniakgas ausgetrieben und eine Kältewirkung ist die Folge. Der Betrag der :erzeugten Kälte ist gleich der Summe der latenten Verdampfungswärme des Ammoniaks plus der Lösungswärme des Ammoniaks in Wasser minus der Lösungswärme des Diäthylamins in Wasser. Der Grund, warum das Ammoniak durch das Diäthylamin ersetzt wird, ist der, daß die Lösungswärme des Diäthylamins in Wasser größer als die entsprechende Lösungswärme des Ammoniaks ist. Diese Differenz ist jedoch nicht groß genug, um die latente Verdampfungswärme des Ammoniaks zu erreichen, so daß der wirkliche Erfolg in einer Kälteleistung bestehen muß. Es ist klar, daß, je größer die -Verdampfungswärme gegenüber den Differenz der Lösungswärme beider Mittel ist, um so größer der Kühleffekt pro Gewichtseinheit des flüssien Kältemittels sein muß.The process is based on the quasi-chemical interaction of two Bases of various strengths and a weak acid or means acting as such can be viewed. The expelled agent is the stronger one, the refrigerant the weaker base and the solvent the weak acid. In the example described diethylamine is the strong base, ammonia the weaker base, and the water works in the presence of these two bases like a weak acid. One of the two bases must be stronger than the other. Diethylamine is a much stronger base than ammonia. As a result, it has a greater tendency to bind with water than does ammonia. The latent heat of vaporization of ammonia is much larger than the latent heat of vaporization of diethylamine. The latent heat of evaporation is much greater for both agents as their heat of solution in water for the operating conditions in the evaporator. Kick when diethylamine is added to a solution of ammonia in water, ammonia gas is expelled and a cold effect is the result. The amount of: generated cold is the same the sum of the latent heat of vaporization of the ammonia plus the heat of solution of the Ammonia in water minus the heat of solution of the diethylamine in water. The reason, why the ammonia is replaced by the diethylamine is that the heat of solution of diethylamine in water is greater than the corresponding heat of solution of ammonia is. However, this difference is not large enough to reduce the latent heat of vaporization of ammonia, so that the real success consists in a cooling capacity got to. It is clear that the greater the heat of vaporization versus the difference the heat of solution of both agents, the greater the cooling effect per unit weight of the liquid refrigerant.

An Stelle der Verwendung von zwei Basen und einer schwachen Säure kann das Verfahren dieser Art auch mit zwei Säuren und einer schwachen Base arbeiten.Instead of using two bases and one weak acid the process of this type can also work with two acids and one weak base.

Die Vorrichtung gemäß Abb.2 kann mit denselben Mitteln wie die der Abb. i betrieben werden. Gleiche Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung in beiden Abbildungen. Die Leitungen 16 und 21 sind teilweise zu einem Temperaturwechsler ausgebildet, um die warme, vom Kocher kommende Flüssigkeit durch die kalbe, vom Verdampfer kommende Flüssigkeit zu kühlen. Auch die Leitungen 14 und i c" bilden einen Temperaturwechsler, um die Kälte von dem aus dem Verdampfer 15 kommenden Mittel an das durch Leitung 14 in den Verdampfer tretende Mittel abzugeben. Verteilungsgebilde oder Platten 2q. und 34 werden zweckmäßig im Absorber und Verdampfer vorgesehen, um eine bessere Berührung der Mittel miteinander zu erhalten. Die Platten 3q. im Verdampfer sind mit abwärts gerichteten Krempen um ihre Öffnungen herum versehen, um eine innige Berührung von Gas und Flüssigkeit zu erreichen. Der obere Teil des Verdampfers in Abb.2 dient als Gastrenner. Flüssigkeit wird den Verdampfer im wesentlichen ausfüllen, während der Absorber nur auf seinen Platten 24 Flüssigkeit enthält.The device according to Fig.2 can be used with the same means as that of Fig.i operated. The same reference symbols have the same meaning in both Illustrations. The lines 16 and 21 are partially to a temperature changer trained to pass the warm liquid coming from the stove through the calf, vom Evaporator to cool incoming liquid. Lines 14 and i c ″ also form a temperature changer to the cold of the coming from the evaporator 15 means to be delivered to the agent entering the evaporator through line 14. Distribution structure or plates 2q. and 34 are expediently provided in the absorber and evaporator, to get a better touch of the means with each other. The plates 3q. in the Evaporators are provided with downward-facing rims around their openings, to achieve intimate contact between gas and liquid. The upper part of the The evaporator in Fig. 2 serves as a gas separator. Liquid is essentially the vaporizer fill in, while the absorber only contains liquid on its plates 24.

Die Apparatteile können verschiedenartige Ausbildungen erfahren, z. B. können die Wärmeaustauscher in beliebiger Weise ausgeführt sein. Ferner können Hilfseinrichtungen am Apparat angeordnet werden, um den Wirkungsgrad der Anlage noch zu erhöhen. Das Apparatsystem ist hermetisch geschlossen und arbeitet mit dem gleichen Druck in allen Teilen mit Ausnahme des durch die sich im Betrieb des Apparates bildenden Flüssigkeitssäulen bedingten kleinen Druckunterschiedes. Die Kräfte zum Umwälzen der Mittel werden im Apparat selbst erzeugt. Der Umlauf zwischen dem Absorber und Verdampfer wird durch Gewichtsunterschiede hervorgerufen. Der Umlauf zwischen dem Kocher und dem Absorber-Verdampferkreis wird hervorgerufen durch Gewichtsunterschied und die Wirkung der Thermosiphoneinrichtung 22. Das Austreiben von Gas im Kocher und seine Verflüssigung im Verflüssiger 12 schafft das ausgetriebene Mittel vom Kocher zum Verdampfer.The apparatus parts can experience various types of training, e.g. B. the heat exchangers can be designed in any way. Furthermore can Auxiliary devices are arranged on the apparatus to increase the efficiency of the system still to increase. The apparatus system is hermetically sealed and works with the same pressure in all parts except the one through which in the operation of the apparatus forming liquid columns caused small pressure difference. The forces for circulating the media are generated in the apparatus itself. The circulation between the absorber and evaporator is caused by weight differences. The circulation between the cooker and the absorber-evaporator circuit is created due to the difference in weight and the action of the thermosiphon device 22. The expulsion of gas in the cooker and its liquefaction in the liquefier 12 creates the expelled Means from the cooker to the evaporator.

In der Anlage können auch andere Kombinationen von Mitteln verwendet werden, z. B. i. Äthylamin, Wasser und Ammoniak und 2. Diäthylamin, Lösung von Borsäure im Wasser und Methylamin. In diesen beiden Gruppen ist das zuerststehende Mittel das ausgetriebene Mittel, das zweiterwähnte das Lösungsmittel und das dritterwähnte das Kältemittel. In beiden Fällen hat das ausgetriebene Mittel einen niedrigeren Kochpunkt als das Lösungsmittel und beide Mittel zusammen einen höheren Kochpunkt als das Kältemittel.Other combinations of agents can also be used in the system be e.g. B. i. Ethylamine, water and ammonia and 2. diethylamine, solution of boric acid in the water and methylamine. In these two groups is the first remedy the expelled agent, the second mentioned the solvent and the third mentioned the refrigerant. In both cases the expelled agent has a lower one Boiling point than the solvent and both agents together have a higher boiling point than the refrigerant.

Die in der Abb.3 dargestellte Anlage ist der der Abb. 2 ähnlich. Es sind jedoch einige zusätzliche Teile dargestellt, um den Wirkungsgrad der Anlage zu verbessern. Gleiche Bezugszeichen haben wieder gleiche Bedeutung wie in den vorhergehenden Abbildungen.The system shown in Fig. 3 is similar to that of Fig. 2. It however, some additional parts are shown to increase the efficiency of the system to improve. The same reference symbols have the same meaning as in the previous ones Illustrations.

Unter der Annahme, daß die gleichen Mittel gemäß Abb.3 und i verwendet werden, wird Diäthylamin dann im Kocher ausgetrieben und durch Leitung i i meinen stehend angeordneten Trenner 29 geführt. Von hier tritt der Dampf weiter durch eine Leitung i ia, in der der Abscheider 27 hegt, und dann weiter zum Verflüssiger 12. Verflüssigtes Diäthylamin fließt durch die Leitung 14, wie schon bei Abb.2 beschrieben, in den Verdampfer.Assuming that the same means are used as shown in Fig.3 and i diethylamine is then expelled in the cooker and through line i i mine upright arranged separator 29 out. From here the steam continues through a Line i ia, in which the separator 27 is located, and then on to the condenser 12. Liquefied diethylamine flows through line 14, as already described in Figure 2, into the vaporizer.

An Diäthylamin armes Wasser tritt durch Leitung 16 aus dem Kocher aus, tritt durch einen Temperaturwechsler mit Leitung 2 i und dann zu einem Mantel 3o, der einen stehenden Trenner 3 i umgibt. Von hier geht das Wasser weiter durch eine Leitung 16a zu dem oberen Teil des Absorbers 17. Flüssigkeit fließt vom Absorber zum Verdampfer durch eine Leitung 2oa. Diese Leitung hat verhältnismäßig großen Querschnitt und läß.t daher auch gasförmiges Ammoniak nach oben in den Absorber treten. Eine Leitung 33 fängt die aus dem Absorber von oben durch Leitung 2oa kommende Lösung auf und führt sie nach dem unteren Teil. des Verdampfers. Die im Verdampfer wiedergewonnene Diäthylaminlösung verläßt den Verdampfer durch Leitung 2 ia und tritt in den Trenner 3 i . In diesem Trenner 3 i wird noch weiteres Ammoniak abgegeben, da seine Temperatur höher als die des Verdampfers ist. Das im Trenner 3 i abgeschiedene Ammoniak tritt durch Leitung 36 in den Absorber.Water poor in diethylamine emerges from the boiler through line 1 6 , passes through a temperature changer with line 2 i and then to a jacket 3o which surrounds a vertical separator 3 i. From here the water continues through a line 16a to the upper part of the absorber 17. Liquid flows from the absorber to the evaporator through a line 2oa. This line has a relatively large cross-section and therefore also lets gaseous ammonia pass up into the absorber. A line 33 catches the solution coming from the absorber from above through line 2oa and leads it to the lower part. of the evaporator. The diethylamine solution recovered in the evaporator leaves the evaporator through line 2 ia and enters the separator 3 i. In this separator 3 i, further ammonia is released because its temperature is higher than that of the evaporator. The ammonia separated in the separator 3 i passes through line 36 into the absorber.

Die Diäthylaminlösung tritt durch Leitung 21 in Temperaturwechsel mit Leitung 16. Hierdurch wird etwas Diäthylamin aus der Lösung ausgetrieben. Der so ausgetriebene Diäthylamindampf steigt im Trenner 29 aufwärts und von dort in Leitung I ia. Vom Trenner 29 tritt die Diäthylaminlösung durch eine Leitung 2 i b in eine Pumpkammer 3 $, die durch eine in den Schornstein 39 des Kochers hineinragende Heizquelle beheizt wird. Die Lösung wird durch ein Steigrohr ¢o in die Hauptkammer ¢i des Kochers, die gleichfalls vom Schornstein 39 aus beheizt wird, gefördert.The diethylamine solution passes through line 21 in temperature change with line 16. This drives some diethylamine out of the solution. The diethylamine vapor expelled in this way rises upwards in separator 29 and from there into line I ia. From the separator 29 the diethylamine solution passes through a line 2 ib into a pump chamber 3 $, which is heated by a heat source projecting into the chimney 39 of the cooker. The solution is conveyed through a riser pipe [o] into the main chamber [i] of the cooker, which is also heated from the chimney 39.

Bei diesen Anlagen wird der Verdampfer zweckmäßig ganz .oder teilweise unterhalb der übrigen Teile gelegt, so daß sich die Anlage leicht auf der Decke eines Kühlschrankes anbringen läßt.In these systems, the evaporator is expediently completely or partially placed underneath the other parts so that the system sits easily on the ceiling a refrigerator can be attached.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for the operation of absorption chillers, in which all parts are in constant gas or liquid communication with one another stand and in which a refrigerant, a solvent and a third agent rush through Forces generated inside the device are moved in different cycles, characterized in that the refrigerant between an evaporator and a Absorber, the solvent between a cooker, an absorber and an evaporator and the third means between a cooker, a condenser and an evaporator is brought to circulation.

2. Absorption chiller in which all parts are in constantly open gas or liquid connection with each other, in which three means moved in different cycles by forces generated inside the apparatus and in which the evaporator: an absorber is connected upstream, marked by using three substances, two of which are bases of different strengths and one acts as a weak acid.

3. absorption chiller according to claim 2, characterized by the use of diethylamine, ammonia and water. ¢.

Absorption chiller according to claim 2, characterized by the Twist of diethylamine, Methylamine and aqueous boric acid.

5. Absorption chiller in which all parts are in constantly open gas or liquid communication with each other, in which three means by forces generated inside the apparatus in different circuits are moved and in which an absorber is connected upstream of the evaporator, marked by using three substances, two of which are acids of different strengths and one acts as a base.

6. absorption refrigeration apparatus according to claim i, in which all Parts are in constantly open gas or liquid communication with one another, in which three means in different ways by forces generated inside the apparatus Circuits are moved and in which an absorber is connected upstream of the evaporator is characterized by a separator in which, after the solution has emerged from the drain line coming from the evaporator and after continuation of the in the evaporator the solution escaped vapors in a temperature changer of the liquids precipitated Gas separated from its liquid and fed directly to the liquefier will.

7. absorption chiller according to claim i, in which all parts in constantly open gas or liquid connection with each other, in which three means moved in different cycles by forces generated inside the apparatus and in which an absorber is connected upstream of the evaporator by separating in the refrigerant vapors from that contained in the evaporator Solution after its exit .from the discharge line coming from the evaporator and after the gases that have escaped in the evaporator have continued to be expelled, intercepted and the absorber upstream of the evaporator for the purpose of reliquefaction are fed.