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Verdampfer für Kältemaschinen Um bei Verdampfern für Kältemaschinen
den Wärmeübergang von der Verdampferwandung an die zu verdampfende Flüssigkeit zu
vergrößern, kommt häufig das sogenannte Überflutungssystem zur Anwendung. Dieses
besteht darin, daß die zu verdampfende Flüssigkeit während des Betriebes in starker,
vorteilhaft immer gleichgerichteter Strömung gehalten wird, wobei für die Erzeugung
der Strömung der aufsteigende Dampf selber benutzt wird. Um dieses System anwenden
zu können, wird der zu verdampfenden Flüssigkeit Gelegenheit gegeben, in einem oder
mehreren Gefäßen mit verhältnismäßig großem Querschnitt abwärts zu strömen, ohne
von den aufsteigenden Dampfblasen daran gehindert zu werden. Vom unteren Teil eines
solchen Gefäßes führen ein oder mehrere außerhalb desselben angeordnete Rohre mit
verhältnismäßig kleinem Querschnitt wieder in den oberen Teil des Gefäßes. Die wärmeaufnehmenden
kleinen Rohre haben im Verhältnis zu ihrem Ouerschnitt große Oberfläche, können
daher im Verhältnis zum Inhalt eine große Wärmemenge aufnehmen. Diese Wärmeaufnahme
kann durch Anbringen von Rippen an den Rohren noch gesteigert werden. Der durch
die starke Wärmeaufnahme in den kleinen Rohren erzeugte Dampf reißt beim Aufsteigen
die Flüssigkeit mit und erzeugt so eine dauernde, starke und immer in gleicher Richtung
vor sich gehende Strömung der zu verdampfenden Flüssigkeit und damit eine regere
Wärmeaufnahme, d. h. Kälteerzeugung. Die Strömungsgeschwindigkeit der zu verdampfenden
Flüssigkeit ist um so größer, je höher der Dampf in den kleinen Rohren Gelegenheit
hat, aufzusteigen. Ein solcher Verdampfer hat daher eine verhältnismäßig große Höhe
aufzuweisen.
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In der Kältetechnik hat man jedoch wegen Platzersparnis häufig das
Bedürfnis, niedrige, langgestreckte Verdampfer zu verwenden unter Beibehaltung des
Überflutungssystems. Ausgeführte Verdampfer dieser Art weisen jedoch folgenden Nachteil
auf. Die engen Rohre sind als Schleife ausgebildet und liegen zum größten Teil waagerecht;
auch sind der Ein- und Austritt derselben an einem die zu verdampfende Flüssigkeit
aufnehmenden Gefäß in der Höhenlage nur ganz wenig voneinander verschieden. Die
Folge davon ist, daß in den engen Rohren eine eigentliche Strömung durch aufsteigende
Dämpfe sozusagen gar nicht auftreten kann; im Gegenteil, die Dämpfe, die sich im
unteren waagerechten Teil der Schleife bilden, nehmen den Weg des kleinsten Widerstandes,
d. h. sie kehren zu dem Gefäß zurück und hemmen somit die Strömung, so daß die Wirkung
der Überflutung überhaupt nicht auftreten kann.
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Diesen Nachteil zu beheben, ist Gegenstand vorliegender Erfindung,
zu welchem Behufe bei einem Verdampfer für Kältemaschinen mit an einen Flüssigkeitsbehälter
angeschlossenen, -im wesentlichen waagerechten Verdampferrohren gemäß vorliegender
Erfindung im Innern eines jeden Verdampferrohres,
dessen inneres
Ende in den Behälter ausmündet, ein vom unteren Teil des Behälters nach dem äußeren
Ende des Verdampferrohres führendes Rohr zum Zuführen von Flüssigkeit angeordnet
ist.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt durch den Verdampfer nach der
Linie A-A der Abb. 2, Abb. 2 den Grundriß des Verdampfers und Abb. 3 einen Schnitt
nach der Linie B-B der Abb. i und 2.
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i ist ein zur Aufnahme von Kälteflüssigkeit bestimmtes Gefäß. Von
diesem zweigen waagerechte Verdampferrohre 2 in beliebiger Anzahl ab. Diese Rohre
2 sind im vorliegenden Fall rund, am äußeren Ende durch den Boden 3 geschlossen
und am inneren Ende mit einem schräg verlaufenden Boden 4. versehen. Am inneren
Ende stehen die Rohre 2 je durch eine Öffnung 5 mit dem Innern des Gefäßes i in
Verbindung. Die Rohre 2 sind ferner zwecks stärkerer Wärmeaufnahme mit Rippen 6
versehen. Der Kältemittelspiegel 1-I im Gefäß i wird durch einen nicht gezeichneten
Schwimmer während des Betriebes in bekannter Weise immer auf der gezeigten Höhe
gehalten, so daß jedes waagerechte Verdampferrohr 2 immer mit Flüssigkeit gefüllt
ist. Im Innern jedes Verdampferrohres 2 ist ein Röhr 7 angeordnet, das den unteren
Teildes Gefäßes i mit dem äußeren Ende des Rohres 2 verbindet und zum Zuführen von
Kälteflüssigkeit nach dem äußeren Ende des Rohres :2 dient.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Verdampfers ist folgende: Der
durch den nicht gezeigten Kompressor der Kühlmaschine im Verdampferinnern erzeugte
Unterdruck bewirkt eine Verdampfung der Kälteflüssigkeit, und zwar hauptsächlich
in den mit den Kühlrippen 6 versehenen waagerechten Verdampferrohren 2, da diese
durch die Rippen 6 viel Wärme aufnehmen und letztere an die in denselben enthaltene
Kühlflüssigkeit abgeben. Der in jedem Verdampferrohr 2 sich bildende Dampf hat keinen
anderen Ausweg als die Öffnung 5, denn durch das zum Zuführen von Flüssigkeit dienende
Rohr 7 kann der Dampf nicht zurücktreten, weil er sich gegen eine Flüssigkeitssäule
bis in den unteren Teil des Behälters i durchzwängen müßte. Es wird sich also ein
lebhafter Dampfstrom vom äußeren Ende des Rohres 2 nach der öffnung 5 bilden. Da
für die Strömungsbewegungen nur die Reibungswiderstände in den Rohren 2 und 7 überwunden
werden müssen und nicht noch eine Förderhöhe für die Flüssigkeit, so sind die im
Rohr 2 sich bildenden Dampfblasen imstande, eine beträchtliche Menge Kühlflüssigkeit
mitzureißen. Die Flüssigkeit im Rohr 2 erneuert sich dadurch, daß aus dem Behälter
i Flüssigkeit durch das Rohr 7 nachströmt.
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Entgegen den Verhältnissen, wie sie bei Schleifenverdampfern auftreten,
wo sich im unteren waagerechten Teil eines solchen Rohres Dämpfe bilden, die die
aus dem Flüssigkeitsbehälter zuströmende Kälteflüssigkeit wieder zurückdrängen,
kann dies bei dem beschriebenen Verdampfer nicht eintreten. Da das Zuführungsrohr
7 ganz im Innern des waagerechten Verdampferrohres2 gelegen ist, kann in ihm keine
Verdampfung entstehen, weil die von außen in das Rohr 2 eindringende Wärme dort
schon zum Verdampfen verbraucht wird und somit nicht bis in das Rohr 7 vordringen
kann.
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Bei dem Verdampfer nach der Erfindung ist die gewünschte Zirkulation
des Kältemittels trotz Vorsehens waagerechter Verdampferrohre vollkommen gewährleistet.
Wenn irgendein Schmiermittel im Kältemittel enthalten ist, sei es als Lösung, sei
es als Emulsion oder beides zugleich, so wird durch die starke Strömung, die aus
dem Gefäß i durch die Rohre 7 und 2 zurück nach diesem Gefäß stattfindet, das Mischverhältnis
immer gleichmäßig erhalten.
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Gewünschtenfalls können auf beiden Längsseiten des Gefäßes i Verdampferrohre
2 vorgesehen werden, anstatt nur auf einer Seite, wie es bei der gezeigten Ausführung
der Fall ist, und die Rohre 2 können auch nur im wesentlichen waagerecht sein.