-
Verdampfer für Kältemaschinen Vorliegende Erfindung betrifft einen
Verdampfer für Kältemaschinen.
-
Es ist bekannt, bei Kältemaschinen die Verdampfung des Kältemittels
in Verdampfern vorzunehmen, welche aus je einem weiten waagerechten unteren Verteilungsrohr
und einem ebensolchen oberen Sammelrohr bestehen, die durch eine mehr oder weniger
große Anzahl kurzer, gerader oder auch gekrümmter Rohre von kleinerem Durchmesser
als die Verteilungs- und Sammelrohre miteinander verbunden sind. Alle diese Verdampfer
haben den Nachteil, daß infolge des kurzen, meist ungehemmten Weges, den das Kältemittel
in diesen hauptsächlich zur Erzielung der Verdampfung dienenden Verbindungsmohren
zurücklegt, beim Eintritt in das obere Sammelrohr noch nicht alle Flüssigkeit verdampft
ist, zumal da durch abziehende Dampfblasen, die sich unter der Flüssigkeitsoberfi.äche
bilden, Flüssigkeitsteilchen in den Dampfstrom mitgerissen werden. Diese vom Dampfstrom
mitgenommenen Flüssigkeitsteilchen belasten den Kältemittelkreislauf im Verdampfer,
da sie in Flüssigkeitsabscheidern wieder abgeschieden werden müssen, um erneut dem
Verdampfer zugeführt zu werden, Die umständliche Trennung der mitgerissenen Flüssigkeit
vom Dampf wird durch vorliegende Erfindung vereinfacht, indem :eine Scheidung der
Flüssigkeitsteilchen vom Dampfstrom bereits im Verdampfer erzielt wird, dergestalt,
dafi die ausscheidende Flüssigkeit wieder in die der Verdampfung dienenden Rohre
zurückfällt und somit erneut die Möglichkeit zur Verdampfung erhält, wodurch eine
Zufuhr neuer Flüssigkeit zum Verdampfer nur nach Maßgabe des wirklich verdampften
Kältemittels erforderlich ist. Es wird also eine Entlastung der Abscheider sowie
der Anschlußleitungen erreicht und die Wirkung des Verdampfers gesteigert. _ Die
Erfindung beruht darauf, daß die vorwiegend der Verdampfung dienenden kurzen, engen
Verbindungsrohre (Verdampfungsrohre) nicht wie bisher unmittelbar in die weiten,
waagerechten Sammel- und Verteilungsrohre eingeführt werden, sondern daß, wie Abb.
i im Querschnitt zeigt, an das Sammelrohr a bzw. Verteilungsrohr b erst sein kurzer,
gerader Rohrstutzen c, d angeschweißt wird, an den die Verdampfungsrohre e, f mittels
einer Krümmung angeschlossen sind, und zwar paarweise, d. h. stets zwei gegenüberliegende
Verdampfungsrohre E, f an einen- gemeinsamen Stutzen c toben und d unten.
-
Im Betrieb werden die Verdampferrohre bis zu etwa i/2 bis 3/" ihrer
Höhe voll flüssigen Kältemittels stehen, das auf der ganzen Innenfläche der Rohre
zur Verdampfung kommt. Die sich hierbei entwickelnden Dampfblasen reißen bei ihrem
Austritt aus der Flüssigkeit Teilchen dieser mit, die infolge üer in den engen Rohren
sich einstellenden Strömungsgeschwindigkeit vom Dampfstrom mitgenommen werden. Bei
der rechtwinkligen Richtungsänderung des- Dampfstromes beim Eintritt in den Rohrstutzen
c
aus den Verdampferrohren e, f, wobei sich die Dampfgeschwindigkeit
gleichzeitig auf das Doppelte erhöht, werden mitgerissene Flüssigkeitsteilchen durch
ihre Massenträgheit bnv. ihr Beharrungsvermögen vom Dampfstrom in das gegenüberliegende
Verdampferrohr abgeschleudert, bzw. sie werden mit den ihnen aus' diesem Rohr entgegenkommenden
ebensolchen Teilchen zusammenprallen und aufgehalten, wodurch sie ihre Geschwindigkeit
verlieren und an die Rohrwand fallen, an der die sich hierdurch bildenden Tropfen,
die nun nicht mehr vom Dampfstrom mitgerissen werden können, herunterfließen bzw.
hierbei unmittelbar durch Wärmeiibertragung von außen verdampfen.
-
Es wird also erreicht, daß die Dämpfe iv:esentlich flüssigkeitsärmer
als bei bisherigen Konstruktionen in das Sammelrohr a eintreten und daß gleichzeitig
eine starke Durchwirbelung in den ,oberen Teilen der Verdampferrohre#e, f eintritt,
die zu einer stärkeren Benetzung der Rohrwände und zu lebhafterer Verdampfung, also
zur Leistungssteigerung des Verdampfers führt. Den unteren Rohrstutzend muß die
aufsteigende Flüssigkeit naturgemäß mit doppelt so großer Geschwindigkeit durchgießen,
als sie in die Verdampferrohrpaare,e, f eindringt, wobei auch im unteren Verdampferteil
bereits eine Bildung von Dampfblasen vor sich geht, die auf ihrem Wege zur Oberfläche
die Flüssigkeit durchwirbeln. Durch Teilung des Rohrquerschnitts von d auf
e, f erfolgt nun vermehrte Stoß- und Wirbelbildung, die zu verstärkter
innerer Bewegung der Flüssigkeit und damit zu besserer Wärmeübertragung führt.
-
Die Verdampferrühre können sowohl senkrecht paarweise vom Stutzen
c zu d führen (Abb. z), als auch schräg parallel gelegt werden und an benachbarte,
aufeinanderfolgende Rohrstutzen münden (Abb.3), wobei wiederum die Schräge der Rohree
derjenigen der gegenüberstehenden Rohre f entgegeo.-laufen kann, wie in Abb. q.
beispielsweise ausgeführt. Durch letztere Anordnung wird erreicht, daß die sich
an der Rohrwand niederschlagenden Flüssigkeitsteilchen an der unteren Seite des
Rohrquerschnitts hinablaufen können, während sich der Dampfstrom darüber hinweg
nach oben bewegt.
-
Weiterhin können auch zwei oder mehrere Reihen von Rohrstutzen in
paralleler Längsanordnung an die Sammel- und Verteilrohre angeschweißt werden, wobei
die benachbarten Stutzen der verschiedenen Reihen versetzt angeordnet werden, so
daß zwei oder mehr Verdampferrohrpaare in versetzter Anordnung das Sammel- mit dem
Verteilungsrohr verbinden, wie beispielsweise für zwei Paarreihen in Abb. 5 dargestellt.
Es wird hierdurch eine bessere Ausnutzung des Querschnittes des Gefäßes, in das
der Verdampfer gesetzt wird, erreicht und dadurch die Wärmeübertragung auch auf
der Soleseite verbessert.
-
Eine Ausführung eines Verdampfers der letzten Art zeigt Abb. 5 im
Querschnitt, Abb. 6 im Aufriß. Am oberen Sammelrohr a sitzen zwei Stutzenreihen
cl und c2, entsprechend di und d2 am unteren Verteilungsrohr b. Die Verdampferrohre
ei, e2 bzw. f l, 12 münden oben und unten paarweise gegenüberstehend an verschiedene
Rohrstutzen c und d. Der Zuführung des flüssigen Kältemittels und der Abführung
der gebildeten Dämpfe dient das senkrechte Standrohr g, das eine Manschette lt zum
Abfangen der Isolierung seines oberen, aus der Sole ragenden Teiles trägt. Dieser
@obere Teil dient zur Abscheidung der vielleicht doch noch im Dampf enthaltenen
Flüssigkeitsteilchen; ohne Anwendung des Prinzips der vorliegenden Erfindung wäre
statt dessen ein größerer Abscheider unvermeidlich. Der Flüssigkeitszuführung dient
das Rohr i, das bis unterhalb des normalen Verdampferflüssigkeitsspiegelsgeführt
wird. I< ist ein Öl- bzw. Schmutzsammeltopf und L der entsprechende Ablaß, der
durch -ein Blindrohr m am oberen Sammelrohr a befestigt wird; tt ist ein Fuß und
o ein Distanzeisen zur sicheren Feststellung des Verdampfers.
-
Um zu :erreichen, daß die Flüssigkeit in geregeltem Lauf zuzuströmen
vermag und nicht durch von außeneinstrahlende Wärme bereits im Zulauf Dampf gebildet
wird, ist in den unteren Teil des Standrohrs g ein Doppelmantel p reingesetzt, dex'
einen Ringraum bildet, in den durch untere Löcher q Flüssigkeit einzutreten vermag,
die durch Wärmeaufnahme verdampft und dadurch die im inneren Mantel stehende Flüssigkeit
kühlt und vor vorzeitiger Verdampfung bewahrt. Die im Doppelmantel entstehenden
Dämpfe können in den oberen Abscheideraum des Standrohres frei eintreten. Der Stutzen
y dient zur Absaugung der getrockneten Dämpfe.
-
Selbstverständlich können bei gröberen Leistungen mehrere solcher
Verdampfereinzelelemente in gewohnter Weise zu Verdampfersystemen zusammengesetzt
werden, wie das in Abb. 5 angedeutet ist.