DE596597C - Kontinuierlich wirkender Absorptionskaelteapparat - Google Patents

Kontinuierlich wirkender Absorptionskaelteapparat

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DE596597C
DE596597C DES105617D DES0105617D DE596597C DE 596597 C DE596597 C DE 596597C DE S105617 D DES105617 D DE S105617D DE S0105617 D DES0105617 D DE S0105617D DE 596597 C DE596597 C DE 596597C
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Germany
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evaporator
gas mixture
gas
absorber
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DES105617D
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Dr-Ing E H Edmund Altenkirch
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/10Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type with inert gas
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • Kontinuierlich wirkender Absorptionskälteapparat Bei kontinuierlich wirkenden Absorptionskälteapparaten, in denen alle Teile in stets offener Gas- oder Flüssigkeitsverbindung miteinander stehen und in denen ein umlaufendes indifferentes Gas den Transport der Arbeitsmitteldämp,fe vom Orte ihrer Entwicklung (Verdampfer, Entgaser oder Austreiber) zum Orte ihrer Wiederverflüssigung (Kondensator, Resorber oder Absorber) bewirkt, ist häufig zwischen den Gefäßen, die von dem indifferenten Gas durchströmt werden, eine große Temperaturdifferenz zu überbrücken. Diese Temperaturdifferenz kann zwischen Verdampfer und Absorber bei Luftkühlung des Absorbers leicht 4o° C und mehr betragen. Es ist in solchen Fällen meist unvermeidlich, daß in dem Gasgemisch, das sich vom wärmeren zum kälteren Apparatteil bewegt, Dämpfe des Lösungsmittels mitgeführt werden, das mit dem Kältemittel zusammen die Absorptionslösung bildet. Diese Dämpfe kondensieren bei der tiefen Temperatur des kälteren Apparatteils und verursachen dadurch nicht unerhebliche thermische Verluste. Zugleich beeinträchtigen die verschleppten Lösungsmittejdämpfe auch noch den Verdampfungs- oder Entgasungsvorgang im kälteerzeugenden Apparatteil, da sie in den Lösungskreislauf, dem sie entstammen, zurückgeführt werden müssen. Hierbei aber binden sie notwendigerweise einen Teil des Arbeitsmittels, der somit nicht zur Verdampfung und Kälteerzeugung gelangt.
  • Die erwähnten nachteiligen Wirkungen lassen sich nicht etwa dadurch vermeiden, daß man das vom wärmeren zum kälteren Apparatteil strömende Gasgemisch mit dem Gasgemisch, das in der entgegengesetzten Richtung, also vom kälteren zum wärmeren Apparatteil, strömt, in Wärmeaustausch bringt. Denn bei einigermaßen starkem Gehalt des wärmeren Gasgemischstromes an Lösungsmitteldämpfen reicht die Wärmeaufnahmefähigkeit des kälteren Gasgemischstromes nicht aus, um außer der zur Abkühlung des Gasgemisches aufzuwendenden Wärme auch noch die Kondensationswärme der Lösungsmitteldämpfe zu decken.
  • Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß der vom wärmeren zum kälteren Apparatteil fließende Gasgemischstrom in wärmeaustauschende Berührung mit demjenigen Ende des kälteren Apparatteiles gebracht ist, an welchem der andere Gasgemischstrom diesen Apparatteil verläßt, nachdem er ihn im Gegenstrom zum Kältemittel durchlaufen hat. Zweckmäßig wird dabei das verflüssigte Kältemittel nicht unmittelbar dem kälteren Apparatteil zugeführt, sondern in denjenigen Teil der Gasgemischleitung eingeleitet, durch welchen das Gasgemisch zum wärmeren Appgratteil strömt, wobei dieser Teil der Gasgemischleitung in Richtung auf den kälteren Apparatteil hin so viel Gefäße hat, daß das im Gegenstrom zum Gasgemisch sich durch ihn hindurchbewegende Kältemittel den kälteren Apparatteil frei zufließen kann.
  • Man hat bereits vorgeschlagen, das vom Absorber kommende Gasdampfgemisch in den Verdampfer durch ein Rohr einzuführen, das im oberen Teil des Verdampfers, d. h. da, wo das Kältemittelkondensat in diesen eintritt, eine Spirale bildet, aus deren Ende das Gasdampfgemisch ausströmt. Hierdurch wird zwar auch ein Wärmeaustausch zwischen dem kälteren Apparatteil und dem zu ihm hinfließenden Gasgemischstrom herbeigeführt, der eine Kondensation mitgerissener Lösungsmitteldämpfe zur Folge haben kann. Es wird jedoch, da dieser Wärmeaustausch an demjenigen Verdampferende stattfindet, wo der Gasstrom nicht aus-, sondern eintritt, zur Abkühlung des Gasdampfgemisches eine Kälte benutzt, deren Temperatur für den vorliegenden Zweck unnötig tief liegt, die also dafür zu wertvoll ist. Führt man dagegen gemäß der Erfindung den Wärmeaustausch so durch, daß er an demjenigen Ende des Kälteapparates stattfindet, an welchem ihn der zum wärmeren Apparatteil fließende reichere Gasgeinischstroin verläßt, nachdem er ihn im Gegenstrom zum verflüssigten Kältemittel durchlaufen hat, so wird dieser Nachteil vermieden, und es kommt überdies der thermische Vorteil der Gegenstromführung zur Geltung. Darüber hinaus wird der weitere wichtige Vorteil erreicht, daß durch die Wärmezufuhr zum Verdampfer, die diese Art Wärmeaustausch mit sich bringt, die Kältemittelverdampfung eine kräftige Anregung erfährt, .ohne daß es hierzu, wie sonst üblich, eines sonderlich starken Gasumlaufs bedarf. je geringer aber der Gasumlauf gehalten werden kann, um so besser ist es für den thermischen Wirkungsgrad des ganzen Apparates. Von besonderer Bedeutung ist der angegebene Vorteil bei Absorptionskältemaschinen mit luftgekühltem Absorber, und zwar vor allein dann, wenn bei hoher Raumtemperatur eine verhältnismäßig tiefe Temperatur der Kälteerzeugung erreicht werden soll.
  • Den Gasgemischstrom und das verflüssigte Kältemittel im Gegenstrom durch den Verdampfer zu führen ist bei Absorptionskältemaschinen mit umlaufendem indifferentem Gas an sich bekannt. Neu ist demgegenüber die Verbindung dieser Maßnahme mit dem dem Erfindungsgegenstand eigentümlichen Wärmeaustausch.
  • Das Kältemittelkondensat vorgekühlt in den Verdampfer hineinzubringen ist an sich bekannt. Neu ist jedoch, die das Kältemittelkondensat dem Verdampfer zuführende Leitung in denjenigen Teil des Gasuinlaufsystems einmünden zu lassen, durch welchen das vom Verdampfer kommende reiche Gasgemisch dem Absorber zugeführt wird., was eine Vereinfachung in konstruktiver Hinsicht bedeutet.
  • In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein kontinuierlich wirkender Absorptionskälteapparat dargestellt, in welchem das indifferente Gas, das dem gasförmigen Arbeitsmittel im Verdampfer und Absorber beigemischt ist, nicht selbsttätig umläuft, sondern durch eine elektromechanische Antriebsvorrichtung umgewälzt wird. Diese Bauart ist darum besonders zweckmäßig, weil sie erstens dem Konstrukteur völlige Freiheit in der Höhenanordnung des Verdampfers in bezag auf den Absorber läßt, wodurch die Möglichkeit einer besonders geringen Bauhöhe des Absorptionskälteapparates gegeben ist, und weil sich zweitens die Stärke des Gasgemischumlaufes unabhängig von der Menge der dem Austreiber zugeführten Heizwärme leicht regeln läßt.
  • Im Austreiber i, der durch eine elektrische Heizpatrone 2 beheizt wird, wird das gasförinige Kältemittel aus der reichen Äbsorptionslösung, beispielsweise einer wäßrigen Ammoniaklösung, ausgetrieben und gelangt über ein enges Steigrohr 3 in einen Gasabscheider 4., in den der Kälteinitteldampf auch die entgaste Lösung mit hinaufreißt. Durch eine das Steigrohr 3 umschließende Leitung 5, die sich in dem Rohre 6 fortsetzt, gelangt die Absorptionslösung aus dem Gasabscheider 4. in den luftgekühlten mit Kühlrippen 8 versehenen Absorber 7, in welchem sie über eingebaute Verteilungsschalen 9 herabrinnt. Die im Absorber angereicherte Absorptionslösung strömt über eine Leitung i o, die mit der Leitung 6 einen Temperaturwechsler bildet, einem Rektifikator i i zu und gelangt von hier aus durch die Leitung 12 zum Austreiber i zurück. Der Rektifikator i i besteht aus einem unten offenen weiten Rohr, das mit seinem unteren Ende in ein mit Absorptionslösung gefülltes Gefäß, 13 eintaucht, und aus einem mit dem Gasraum des Gasabscheiders 4 in Verbindung stehenden engeren Rohr 1d., dessen unten offenes Ende bis unter den im Rohre i i stehenden Flüssigkeitsspiegel hinabreicht. Die vom Gasabscheideraum 4. kommenden Kältemitteldämpfe können daher, wie die beigefügten Pfeile zeigen, durch das Rohr 14 hindurch in die im Rohre i i befindliche Absorptionsflüssigkeit gelangen und dann zum oberen Teil des Rohres i i aufsteigen, an welchen sich eine Gasleitung 15 anschließt. Diese führt zu einem mit Kühlrippen 17 versehenen luftgekühlten Kondensator 16, wo die im Rektifikator i i getrockneten Kältemitteldämpfe verflüssigt werden. Das Kondensat fließt über eine Leitung 18 und ein geneigtes Rohr i9 dem oberen Ende des Verdampfers 2o zu, in welchem es im Gegenstrom zu dem von unten her durch das Rohr 2i eintretenden indifferenten Gase (beispielsweise Stickstoff) über eingebaute Verteilungsplatten 22 herniederrieselt. Das untere Ende des Verdampfers ist durch eine Rückführungsleitung 23 mit der dem Flüssigkeitsumlaufsystem des Absorbers angehörenden Leitung io verbunden. Durch die Leitung 23 können daher im Verdampfer 2o nicht verdampfte Flüssigkeitsreste ins Absorbersystem zurückgelangen.
  • Der obere Teil des Verdampfers 2o ist von einem Man.tel2¢ umgeben, dessen unterer Teil durch die bereits erwähnte Gasleitung 21 mit dem unteren Ende des Verdampfers und dessen oberer Teil durch ein Gasrohr 25 mit dem oberen Teil des Absorbers 7 verbunden ist. Das Gasrohr i9 führt zu einer auf dem Absorber angeordneten Kammer 26, die durch eine Gasleitung 27 mit dem unteren Teile des Absorbers verbunden ist. Die Teile 7, 25, 24., 2i, 2o, i9, 26 und. 27 bilden ein Umlaufsystem für das indifferente Gas bzw. das Gemisch aus diesem und dem gasförmigen Kältemittel, das in Richtung der beigefügten: Pfeile durch Absorber und Verdampfer umgewälzt wird.
  • Um das Gasgemisch vom Verdampfer 2o zum Absorber 7 und wieder zurück zum Verdampfer 2o zu befördern und dabei im Gegenstrom zur herabrieselnden Flüssigkeit durch diese Gefäße hindurchzuführen, ist in der Kammer 26 eine Leitung 28 angeordnet, deren düsenförmig ausgbildetes freies Ende der Gasleitung 27 zugekehrt ist, während ihr anderes Ende mit einem eine bewegliche Membran 29 enthaltenden Gehäuse 30 verbunden ist, das sich oberhalb der Kammer 26 befindet. Die bewegliche Membran 29 ist so angeordnet, daß sie bei Erregung eines am Gehäuse außen angebrachten, mitseinen Polen in das Gehäuse 3o hineinragenden Wechselstrommagneten 31 entsprechend der Frequenz des den Magnetwicklungen 32 zugeführten Wechselstromes schwingt. Dies hat zur Folge, daß das in der Kammer 26 befindliche Gasgemisch durch die düsenförmige Mündung des Rohres 28 in Richtung auf das Gasrohr 27 in kontinuierlicher Strömung ausgestoßen wird. Infolgedessen bewegt sich das Gasgemisch durch das Gasumlaufsystem im Sinne der beigefügten Pfeile. Es gelangt zunächst unten in den Absorber, wird hier von der herniederrieselnden Absorptionslösung seines Kältemittelgehaltes größtenteils beraubt, strömt durch das Rohr 25 zu dem den oberen Verdampferteil umgebenden Mantel 24., gelangt darauf durch das Rohr 2, 1 in den unteren Teil des Verdampfers, durchströmt diesen von unten nach oben im Gegenstrom zu dem herniederrinnenden verflüssigten Kältemittel und gelangt durch das Gasrohr i9 zur Kammer 26 zurück. Dabei wird das durch die Leitung 18 in das Gasrohr i9 eintretende Kondensat durch den vom Verdampfer 2o kommenden kalten Gasgemischstroin, mit dem es sich in Gegenstromführung berührt, vorgekühlt. Das vom Absorber herkommende, die Gasleitung 25 durchströmende indifferente Gas hat eine höhere Temperatur als das den Verdampfer oben verlassende, das Gasrohr i9 durchströmende Gasgemisch. Außerdem ist das vom Verdampfer kommende indifferente Gas mit Lösungsmitteldämpfen beladen, die, wenn sie unmittelbar in den Verdampfer gelangen würden, hier den Verdampfungsvorgang beeinträchtigen und erhebliche thermische Verluste verursachen würden. Dadurch aber, daß an das Rohr 25 der den oberen Verdampferteil umgebende Mantelteil 24. angeschlossen ist, findet im oberen Verdampferteil ein Wärmeaustausch zwischen dem den Verdampfer von unten nach oben, also im Gegenstrom zum herniederrieselnden Kondensat, durchströmenden kalten Gasgemisch und dem vom Absorber kommenden warmen Gasgemisch statt. Dabei schlägt sich das Kondensat der vom warmen Gasgemisch mitgeführten Lösungsmitteldämpfe im Mantel '224 nieder und wird durch eine mit einem Flüssigkeitsverschluß versehene Leitung 33 in den Gasraum des Rektifikators i i abgeleitet, wo die Flüssigkeit zur Verbesserung der Rektifikation beiträgt. Der so getrocknete und gleichzeitig vorgekühlte Gasstrom gelangt dann über das Gasrohr 21 unten in den Verdampfer ao und ist nun in der Lage, hier eine besonders lebhafte Verdampfung hervorzurufen.
  • Es ist nicht unbedingt notwendig, das Kältemittelkondensat in die Gasleitung einzuführen, welche den Verdampfer 2o mit der Kammer 26 verbindet. Man könnte vielmehr auch die Kondensatleitung i 8 unmittelbar in den oberen Teil des Verdampfers 2o einmünden lassen. Die beschriebene und abgebildete Ausführung hat jedoch den Vorteil, daß das Kondensat bereits vor seinem Eintritt in den Verdampfer mit kaltem Gasgemisch im Gegenstrom in Berührung kommt und an dieses seine Flüssigkeitswärme abzugeben vermag, so daß es in vorgekühltem Zustande in den Verdampfer gelangt.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kontinuierlich wirkender Absorptionskälteapparat mit umlaufendem indifferentem Gas und mit Luftkühlung der wärmeabgebenden Teile, bei dem der vom wärmeren zum kälteren Apparatteil fließende arme Gasgemischstrom in wärmeaustauschende Berührung mit dem kälteren Apparatteil gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch an demjenigen Ende des kälteren Apparatteils stattfindet, an welchem ihn der zum wärmeren Apparatteil fließende reiche Gasgemischstrom verläßt, nachdem er ihn im Gegenstrom zum verflüssigten Kältemittel durchlaufen hat.
  2. 2. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Absorber (7) zum Verdampfer (2o) führende Gasgemischleitung eine das obere Ende des Verdampfers (20) mantelförmig umgebende Kammer (24) enthält, die durch eine Entwässerungsleitung (33) mit dem hlüssigkeitsumlaufsystem des Absorbers (7) und Austreibers (i) verbunden ist.
  3. 3. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i ,oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Kältemittelkondensat dem Verdampfer (2o) zuführende Leitung (i8) in einen Teil (ig) des Gasumlaufsystems einmündet, durch welchen das vom Verdampfer kommende reiche Gasgemisch dem Absorber (7) zugeführt wird und in welchem das Kältemittelkondensat im Gegenstrom zum reichen Gasgemisch dem Verdampfer zufließen kann.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE966175C (de) * 1941-09-22 1957-07-11 Electrolux Ab Kontinuierlich und mit druckausgleichendem Gas arbeitender Absorptionskaelteapparat

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE966175C (de) * 1941-09-22 1957-07-11 Electrolux Ab Kontinuierlich und mit druckausgleichendem Gas arbeitender Absorptionskaelteapparat

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