DE629810C - Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von intermittent arbeitenden Absorptionskaelteapparaten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von intermittent arbeitenden Absorptionskaelteapparaten

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DE629810C
DE629810C DEP70211D DEP0070211D DE629810C DE 629810 C DE629810 C DE 629810C DE P70211 D DEP70211 D DE P70211D DE P0070211 D DEP0070211 D DE P0070211D DE 629810 C DE629810 C DE 629810C
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von intermittent arbeitenden Absorptionskälteapparaten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betriebe von intermittierend arbeitenden Absorptionskälteapparaten, d. h. von Apparaten, bei denen Perioden, in denen bei hohem Druck ein Kältemittel aus einem Absorptionsmittel ausgetrieben und verflüssigt wird, mit Perioden abwechseln, bei denen das verflüssigte Kältemittel bei niederem Druck verdampft und von der Absorptionslösung wieder aufgenommen wird.
  • Es sind bereits intermittierend arbeitende Absorptionskälteapparate bekannt mit einem Umlauf der Absorptionslösung in den Kochperioden zwischen einer beheizten Abkochstelle und einer unbeheizten Absorptionsstelle. Es sind ferner intermittente Absorptionskälteapparate bekannt mit Umlauf der Lösung in den Absorptionsperioden zwischen einer die Absorptionswärme fortschaffenden Kühlvorrichtung und dem Kocher des Apparates.
  • Die Erfindung schafft einen Apparat, der die Vorteile beider bekannter Anlagen vereint und verbessert, was durch zwei Flüssigkeitskreisläufe erreicht wird, deren einer während der Absorptionsperiode durch eine Kühlvorrichtung und deren anderer während der Kochperiode durch eine Kochstelle hindurchgeht, wobei beide Kreisläufe aus einem gemeinsamen unbeheizten Flüssigkeitsvorrat gespeist und durch von Kältemitteldampf betriebene Gasblasenpumpen betrieben werden. Hierdurch wird ein Apparat ohne mechanische Pumpen und Ventile geschaffen, der in der Absorptionsperiode einen anderen Flüssigkeitskreislauf als in der Kochperiode hat,. mit selbsttätiger Umsteuerung dieser Kreislufe, ohne. jedes Eingreifen von Bedienungspersonal, und bei dem beim Periodenwechsel kein An- bzw. Abstellen dieses Kühlmittels, z. B. von Kühlwasser, mehr erforderlich ist. Die Speisung beider Kreisläufe aus einem gemeinsamen unbeheizten Flüssigkeitsvorrat ergibt ferner den Vorteil, daß zu Beginn der Absorptionsperiode eine große Menge kalter Flüssigkeit bereitsteht, so daß die -,1\.bsoorptionsperiode sehr schnell nach dem Abstellen der Beheizung beginnen kann. Andererseits ermöglicht die Benutzung einer nur wenig Flüssigkeit aufnehmenden Abkochstelle den Vorteil, daß nach Abschluß der Absorptionsperiode auch die Kochperiode sehr schnell.beginnen kann, wenn die Heizung wieder angestellt wird. Die für den Betrieb des Apparates toten Zeiten des Anheizens bis zur Austreibung und des Abkühlens der Absorptionsflüssigkeit bis zur Nutzkälteleistung werden daher dann auch wesentlich verkürzt.
  • Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die anliegende Zeichnung beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben werden.
  • In der Abbildung bezeichnet z r ein unbeheiztes Speichergefäß für Absorptionslösung, =2 einen Flüssigkeitstemperaturwechsler",ig 'den Köcher', 14 den Kondensator und 15 den Verdampfer des Apparates. Es sei angenommen, daß der, Apparat mit Wasser als Absorptionsmittel und Ammoniak als Kältemittel arbeitet; doch kann der Apparat mit beliebig anderen bekannten Kälte-und Absorptionsmitteln betrieben werden. Der Apparat wird ursprünglich bis zu der Niveaulinie gefüllt, die mit I bezeichnet ist. Das Speichergefäß ii ist daher vollständig mit Absorptionslösung gefüllt und bleibt auch, insbesondere während der Kochperioden des Apparates, vollständig angefüllt.
  • Der. Apparat wirkt wie folgt: Während der Kochperioden wird dem Kocher 13 in beliebiger bekannter Weise, z. B. durch eine Heizpatrone, eine Gasflamme, einen Ölbrenner, einen Dampfmantel o. dgl., Wärme zugeführt. Durch die Wärmezufuhr zum Kocher, der in an sich bekannter Weise mit einer Isolation 30- versehen ist, wird die in ihm stehende Flüssigkeit durch Thermosyphonwirkung leichter als die im unbeheizten Speichergefäß bzw. in dem einen Schenkel des Temperaturwechslers stehende Lösung, so daß d'as Kocherniveau steigt und eine Umlauftendenz der Flüssigkeit zwischen der Abkochstelle und dem Speichergefäß eintritt. Um diese noch zu vergrößern, kann, wie in der Figur dargestellt, eine Pumpschlinge 13a, d. h. ein Gasblasensiedeheber, verwendet werden, der in an sich bekannter Weise durch die Wärmezufuhr zum Kocher mitbeheizt wird und durch Gasblasenwirkung die Absorptionslösung zwischen dem - unbeheizten Speichergefäß i i und der Abkochstelle 13 umwälzt. Insbesondere in diesem Fall ist es zweckmäßig, einen Schornstein 31 vorzusehen, der durch die Isolation 3o hindurchreicht, um den einerseits die Pumpschlinge 13a gewickelt ist und der mit dem beispielsweise rohrförmig ausgebildeten' Kocher 13 in guter metallischer Verbindung steht. Zweckmäßig werden gut wärmeleitende Metallmassen zwischen beide Rohre eingegossen, so daß Schornstein und Kocher mit großen metallischen Flächen miteinander in Verbindung stehen.
  • The im Ausführungsbeispiel durch die Pumpschlinge 13C gehobene raiche Flüssigkeit wird durch die Wärmezufuhr im Kocher 13, der als verhältnismäßig enges Rohr ausgebildet ist, entgast und fließt durch eine Leitung 2o dem Temperaturwechsler 12 -zu, der ähnlich wie der Kocher von einer Isolation 32, umgeben ist. Diese Isolation kann zweckmäßig aus Kork o. dgl. bestehen, während die Isolation des Kochers 13 und der Pumpschlinge I32 zweckmäßig als Folienisolation oder als Vakuumisolation aüsäebildet ist, um möglichst geringe Wärmekapa.'zität zu haben. Vom Temperaturwechsler 12, aus tritt die Lösung durch Leitung 2o in den oberen Teil des Speichergefäßes i ia ein. Der Teil i ia des Speichergefäßes besteht im Ausführungsbeispiel` aus einem zylindrischen Gefäß, das durch zwei Leitungen iic und ild mit dem unteren Teil des Speichergefäßes ilb verbunden ist. Auch dieser untere Teil z Ib ist als Zylindrisches Gefäß ausgebildet. Der Inhalt der in den Teilen iia und iib des Speichergefäßes enthaltenen Absorptionslösung kann einer Kühlvorrichtung ausgesetzt sein, die sowohl in der Koch- wie in der Absorptionsperiode dem ständigen Einfluß eines äußeren Kühlmittels ausgesetzt ist. Im Ausführungsbeispiel sind daher die Teile iia und IIb mit Kühlrippen 33 versehen, die in der Vertikalebene gegeneinander versetzt sind, derart, daß die Kühlrippen sowohl des Gefäßes Iib als auch des Gefäßes i ia bei natürlicher Ventilation Frischluft erhalten. Im Ausführungsbeispiel ist also die zur Abführung der Absorptionswärme aus dem Apparat erforderliche Kühlvorrichtung 33 unmittelbar am Speichergefäß i i angebracht. Vom unteren Teil I ib des Speichergefäßes wird die reiche Lösung durch Leitung i9 über den isolierten Temperaturwechsler i2 zur Purnpschlinge i3a geführt und von dort zum Kocher gehoben. Die bei der Beheizung des Kochers 13 ausgetriebenen Kältemitteldärnpfe treten durch eine Leitung 16 aufwärts. Diese Leitung 16 kann in an sich bekannter Weise mit Einsatzplatten 34 und gegebenenfalls mit Kühl-blechen 35 versehen sein; doch kann auch jede andere beliebige Rektifikationsanordnung oder sonstige Vorrichtung, die das Hochkochen der Flüssigkeit im engen Kocherrohr verhindert, Verwendung finden. Die Leitung 16 ,ist zu einer gefäßartigen Erweiterung 36 geführt, die außen mit Kühlflanschen 37 und innen mit durchbrochenen Einsatzplatten 38 versehen ist. Von dem Gefäß 36 sind zwei Leitungen 39 .und 40 zu einem tiefer angeordneten Gefäß 41 geführt, und zwar mündet in Gefäß 36 die Leitung 39 an einer etwas höheren Steile als die Leitung 4o. Auch im Gefäß 41 liegt die Mündungsstelle der Leitung 39 höher als die der Leitung 4o, die jedenfalls' unter die Einmündungsstelle der Leitung 39 herabgezogen sein muß. Beim Betrieb kondensiert nm Gefäß 3:6 eine gewisse Flüssigkeitsmenge, die hauptsächlich aus Absorptionsmittel besteht und die sich auf den :Einsatzplatten 38 sammelt. Überschüssige Fliissigkeitsinengen fließen in das Gefäß 41 ab und- sammeln sich dort. Diese überschüssigen Mengen können durch eine Leitung 42 nach dem Speichergefäß, beispielsweise nach der Leitung IId, entwässert werden. Die Flüssigkeitsmenge, die im Gefäß 41 gesammelt wird, -hat einen später zu erörternden Zweck. Vom Gefäß 41 gehen die im Kocher ausgetriebenen Dämpfe durch eine Leitung 18 weiter zum Kondensator 14, der in beliebiger, an sich bekannter Weise ausgebildet sein kann. Das im Kondensator verflüssigte Kältemittel rinnt im Ausführungsbeispiel von selbst in den Verdampfer 15 hinein, dessen oberer Teil i5a, der einen Sammelbehälter für das ausgetriebene Kondensat darstellt, zweckmäßig durch eine Isolation 43 isoliert ist. Von diesem Teil 15a des Verdampfers ragt im Ausführungsbeispiel der eigentliche Verdampfer 15b abwärts hinunter in den Kühlraum, beispielsweise eines Kühlschrankes. Im Ausführungsbeispiel ist dieser eigentliche Verdampfer in Form eines zylindrischen Gefäßes 44 ausgebildet, von dem aus in bekannter Weise Rohrschlangen 45 nach abwärts ziehen, in die Eiskästchen oder andere schnell zu kühlende Gegenstände eingesetzt werden können. Doch kann auch jede andere beliebige Art von Verdampfern verwendet werden, ohne das Wesen der Erfindung zu beeinträchtigen. ,Zweckmäßig wird der Verdampfer mit einer selbsttätig wirkenden Entwässerungsvorrichtung versehen. Doch ist auch die selbsttätige Entwässerung des Verdampfers nicht grundlegende Voraussetzung der Erfindung. Vielmehr kann die Entwässerung auch durch bekannte, von Hand zu bedienende oder periodisch gesteuerte Ventile erfolgen. Im Ausführungsbeispiel wird die selbsttätige Entwässerung des Verdampfers durch ein '-Rohr 46 erreicht, das in ein Gefäß 47 mündet. Da das in einer Absorptionsperiode im Verdampfer übrigbleibende Wasser schwerer ist als das neu ankommende Ammoniak der nächsten Kochperiode, steht das übriggebliebene Wasser am untersten Teil des Verdampfers und wird bei der neuen Füllung daher in dein Rohr 46 aufwärts gedrückt, bis es am Abschluß der nächsten Kochperiode in den Behälter 47 überläuft. Dieses übergelaufene Wasser wird durch eine Leitung 48 nach dem Rohr 18, Gefäß 41 und Leitung 42 entwässert. Doch kann diese Leitung 4i auch direkt nach der Flüssigkeit im Speichergefäß i i oder zu einer beliebig anderen unbeheizten Flüssigkeitsmenge geführt werden. Doch kann die Entwässerung auch in beliebig anderer Weise erfolgen.
  • Die Ausbildung des Verdampfers und der Rektifikationsanordnung 34, 35 in der Leitung 16 sowie des Gefäßes 36 kann beliebig ausgeführt sein. Es kann beispielsweise an Stelle der dargestellten Rektifizieranordnung die Rektifikation des vom Kocher kommenden Dampfes vor seinem Eintritt in den Kondensator durch eigenes Kondensat erfolgen, oder die Kocherdämpfe können zum Durchperlen durch reiche oder arme Absorptionslösung (wie im Gefäß 41 gezeigt) gebracht und dadurch rektifiziert werden oder auch durch anderen Wärmeaustausch mit reicher oder armer Lösung. Der obere Teil des Verdampfers kann,- wie dargestellt, isoliert sein, wobei zweckmäßig eine Isolation von geringer Wärmekapazität, z. B. Folienisolation oder Vakuumisolation, verwendet wird. Es kann aber auch jedes beliebig andere Mittel gebraucht werden, um während der Kochperioden zu verhindern, daß unkondensierter Kältemitteldampf in den Verdampfer gelangt und diesen erwärmt. Z. B. kann der Verdampfer teilweise mit einer Hilfsflüssigkeit gefüllt sein, die leichter ist als das Kältemittel, so daß diese Flüssigkeit während der Kochperioden die Teile 44 und 45 der Abbildung füllt, allmählich aber durch das Einlaufen des Kondensats nach oben hin verdrängt wird.
  • Sobald bei dem dargestellten Apparat die Beheizung angestellt wird, wird wegen der geringen Flüssigkeitsmenge, die im Kocher erwärmt werden muß, sofort eine starke Gasentwicklung aus dieser geringen Flüssigkeitsmenge eintreten, so daß nur eine geringe Zeit verstreicht, bis die ersten Kältemitteldämpfe zum Kondensator treten. Da das die Absorptionswärme vermittels der Kühlrippen 33 fortschaffende Kühlelement, d. h. die eigentliche die Absorptionswärme abgebende Ab- sorptionsstelle ria, als Speicher ausgebildet und während der Kochperiode flüssigkeitsgefüllt ist, kann keine Kondensation oder: Absorption von Kocherdampf darin eintreten. Vielmehr stellt die Flüssigkeit in der Leitung 42 einen Abschluß dar, der die Kochergase von kalter Absorptionslösung fernhält und ihre sofortige Führung zum Kondensator sicherstellt, so daß dieser von Beginn bis zum Ende der Kochperiode voll ausgenutzt wird. Durch die Zirkulationsvorrichtung, d. h. entweder durch Thermosiphonwirkung des Kochers, die durch den spezifischen Gewichtsunterschied der Flüssigkeiten im Kocher- und Speichergefäß sowie den sie verbindenden Leitungen zustande kommen, oder, wie dargestellt, durch die Gasblasenpumpe x3a, wird allmählich der entgaste Kocherinhalt ersetzt, und die von der Flüssigkeit im Kocher aufgenommene Wärme wird im Temperatur= wechsler 1a dazu benutzt, die neue, zum Kocher strömende reiche Lösung vorzuwärmen. Der aus dem Temperaturwechsler in das Speichergefäß tretenden armen Lösung wird im Ausführungsbeispiel durch die in den Absorptionsperioden die Absorptionswärme fortschaffende Kühlvorrichtung 33 während der Kochperiode die aus dem Kocher mitgenommene Wärme entzogen, so daß stets ein bestimmter Teil der umlaufenden Lösung absorpfionsbereit und also die Kühlvorrichtung 33 ständig'ausgenutzt wird: Ist die gesamte, in den Teilen iia urid,zib des Speichergefäßes sowie im Temperaturwechsler 12 enthaltene Lösung genügend entgast, 'beispielsweise von ihrer ursprünglichen Konzentration von 407a auf beispielsweise 18°/0, so wird in beliebiger bekannter -Weise, beispielsweise -durch eine T hermostatanlage, die in an sich bekannter Weise entweder durch die Temperatur oder den Druck in irgendeinem der Apparatteile gesteuert wird, die Beheizung abgestellt.
  • Sobald die Beheizung abgestellt ist, sinkt wegen der Kühlflanschen 37 im Gefäß 36 sowie im Ausführungsbeispiel auch durch die Kühlflanschen 35! in der Leitung 16 der Druck sehr schnell, zumal da der Kocherinhalt im Verhältnis zu der Gesamtanlage außerordentlich gering ist. Das Sinken des Druckes in der Leitung 16 und im Gefäß 36 hat zur Folge, d'aß die Flüssigkeit aus dem Gefäß 41 in' die Leitungen 3g und 40 steigt und so selbsttätig eine denn Verdampfergas den Weg zur Abkochstelle verriegelnde Drucksäule in der Verbindungsleitung zwischen dem Verdampfer einerseits und dem Kocher bzw. den durch die Kühlrippen 37 und 35 gekühlten Apparatteälen andererseits bei Änderung der Wärmezufuhr zum Apparat oder beim Periodenwechsel erzeugt. Der obere Teil iia des Speichergefäßes steht über eine Leitung 49 von geringem Durchmesser mit einem Ausgleichsgefäß 21 in Verbindung, das zweckmäßig zylindrisch ausgeführt ist und von einem beliebigen Isolationsmantel 5o umgeben ist.- In dieses Ausgleichsgefäß hinein ist im Ausführungsbeispiel der eigentliche Flüssigkeitsspiegel des Speichergefäßes i i verlegt, dessen Volumen zweckmäßig kleiner als das des Speichergefäßes ist. Vom oberen Teil des Gefäßes 21: führt eine Leitung 5, zum Gasraum-des Kochers oder nach dem Druckgebiet des Gefäßes 36. Die Mündung dieser Leitung 51 kann entweder unmittelbar über den Kocherspiegel oder über eine Rektifikationsvörrichtung beliebiger, nicht dargestellter Art oder oberhalb der Stoßbleche 34 münden. Diese Leitung bewirkt, daß der Druck über dem Spiegel des Ausgleichsgefäßes 21 in den Koch- und Absorptionsperioden ebenso groß ist wie der Drück über der Austreibestelle. Wesentlich ist der Anschluß der Leitung 51 an das Apparatgebäet, indem beim Abstellen der Kocherheizung der Druck schnell sinkt, wie dies z. B. durch die gefäßartige Erweiterung 36 im Ausführungsbeispiel erreicht wird. Durch dieses Ausgleichsgefäß 2.1 wird erreicht, daß sich die Drucksenkung im Gebiet des Gefäßes 36 und der Leitung 16 auf das Gefäß 21 und damit auf, das Speichergefäß i i überträgt. Sobald die Kochperiode abgeschlossen ist und die Drucksenkung im Gefäß 36 und damit zugleich im Kocher 13 und Ausgleichsgefäß 21 eintritt, strömt aus dem Verdampfer kommendes Gas, das bei seiner Entstehung Kälte erzeugt, da ihm der Weg zum Kocher durch das Flüssigkeitsschloß 39, q.o verriegelt ist, vom Verdampfer.über Leitung 18, Gefäß 41 und Leitung 42 nach der Leitung i id und perlt in der Leitung ild aufwärts. Die in den Leitungen 39 und q0 entstehenden Flüssigkeitssäulen halten dem Druck das Gegengewicht. Das in den als, Absorptionsstelle dienenden oberen Teil i ia des Speichergefäßes eintretende Gas wird schnell absorbiert, da ja die Lösung in beiden Teilen iia und ijb des .Speichergefäßes schon während der Heizperiode gekühlt war. Die Absorption und damit die Kälteleistung beginnt viel schneller, als es bei Maschinen bisheriger Art möglich war, bei denen erst die gesamte Absorptionsmittelmenge von der Kochertemperatur auf Absorptionstemperatur abgekühlt werden mußte. Die in die ungekühlte Leitung lid eintretenden Kältemitteldämpfe bewirken während der Absorptionsperiode eine Zirkulation von Absorptionslösung von dem nur als Speicher dienenden Teil iib des Speichergefäßes durch die Kühlvorrichtung der eigentlichen Absorptionsstelle, die im Ausführungsbeispiel durch den oberen Teil ija des Speichergefäßes gebildet wird. Die Kältemitteldämpfe ,bewirken ferner eine Zirkulation der Lösung zwischen den Teilen iia und ilb über die Leitung iie. Das Speichergefäß i i stellt also während der Absorptionsperiode ein in sich selbst geschlossenes, von dem durch das Thermosiphon i3a betriebenen Zirkufationssystem der Kochperiode verschiedenes Zirkulationssystem dar, in dem die vom Verdampfer kommenden Kältemitteldämpfe eben dieser Zirkulation wegen dauernd mit neuer armer Lösung in Berührung kommen. Die ausfallende Absorptionswärme wird durch die ständig der Luftkühlung ausgesetzte Kühlvorrichtung 33 abgeführt; doch kann die Kühlung des Absorbers ebenso wie die des Kondensators 14 auch durch Wasserkühlung oder indirekte Kühlsysteme erfolgen.
  • Zweckmäßig werden die Einmündungsstellen der Leitungen iia iic, ig und 2o in das Speichergefäß derart gewählt, daß während der Absorptionsperioden in die Leitung i ia von unten erst dann angereicherte Lösung treten kann, wenn der gesamte Inhalt des Speichergefäßes schon reich geworden ist, und daß während der Kochperioden an die Mündung der Leitung ig erst dann arme Lösung treten kann, wenn der gesamte übrige Inhalt des Speichergefäßes bereits arm ist, so daß also keine oder möglichst geringe Mischungen der Absorptionslösung im Speichergefäß selbst entstehen. Dies läßt sich beispielsweise dadurch sicherstellen, daß das Speichergefäß selbst, statt, wie dargestellt, aus zwei Zylindern mit Verbindungsleitungen zu bestehen, in Form eines einzigen Gefäßes, dessen Inhalt z. B. durch durchlochte Trennwände ein bestimmter Weg vorgeschrieben wird, oder in Form einer Rohrspirale ausgebildet ist, deren Durchmesser so eng ist, daß keine Mischungen der beiden Lösungen im Speichergefäß eintreten können.
  • Insbesondere wird-zweckmäßig die Leitung 49, die eine offene -Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Speichergefäß i i und dem Ausgleichsgefäß 2i schafft; von so engem Durchmesser gemacht, daß keine Konvektionsströmungen zwischen dem Speichergefäß und dem Gefäß 21 zustande kommen können. Der Inhalt, insbesondere der Flüssigkeitsspiegel des Gefäßes 21, nimmt daher nicht am Umlauf der Absorptionslösung Teil, sondern ist allen Strömungsbewegungen entzogen. Das Ausgleichsgefäß 21, das an beliebiger Stelle des Flüssigkeitsumlaufes liegen kann, aber erfindungsgemäß von der Kühlstelle des Apparates, d. h. den Kühlflanschen 33, räumlich und thermisch getrennt sein soll, hat zunächst den obenerwähnten Zweck, die Druckverminderung, die bei Abstellen der Kocherheizung zwischen dem Kocherspiegel und dem Gefäß 41 entsteht, auf das Speichergefäß zu übertragen und gewissermaßen durch diese Saugwirkung dem Verdampfergas das Aufreißen des Flüssigkeitsschlosses in der Leitung 42 und den Weg zur Absorptionsstelle iia zu erleichtern. Das Gefäß 21 dient ferner dazu, die bei der Entgasung sowie bei der Absorption auftretenden Spiegelschwankungen der Flüssigkeit aufzunehmen. Während, wie erwähnt, der Apparat ursprünglich bis zur Niveaulinie I gefüllt war, sinkt während der Austreibung der Spiegel im Gefäß 21 auf die Niveaulinie II. Die diesem Niveauunterschied entsprechende Flüssigkeitsmenge befindet sich am Ende der Austreibeperiode als flüssiges Kältemittel im Verdampfer wieder. Mit anderen Worten: Während der Kochperiode ist die eigentliche Absorptionsstelle i ia vom Gasraum des Kochers durch zwei Flüssigkeitssäulen 42 und 21 getrennt, von denen, die eine, 42, beim Periodenwechsel zum Aufreißen gebracht wird, während die andere, 21, entsprechend den abgekochten bzw. wieder absorbierten Kältemittelmengen schwankt und während der Kochperiode über der Kondensationstemperatur der Kältemitteldämpfe gehalten wird. Das Gefäß 2i ist von einem Wärmeisolationsmantel 5o umgeben. Es wird daher in den Kochperioden auf einer zwischen der Austreibe- und Kühltemperatur liegenden Zwischentemperatur gehalten. Es kann jedoch auch mit der eine Verlängerung des Kochers darstellenden Leitung 16 in wärmeaustauschende Verbindung gebracht werden. Jedenfalls muß es, gegebenenfalls durch zusätzliche Beheizung, auf einer Temperatur gehalten werden, die hoch genug ist, _ um eine Kondensation von durch die Leitung 16 strömenden Kocherdämpfen zu verhindern.
  • Beim Abstellen der Wärmezufuhr zum Kocher tritt, wie erwähnt, wegen der selbsttätigen Ausbildung des Flüssigkeitschlosses 39, 40 ein Unterdruck in Leitung 16 und im Gefäß 36 ein wegen der Kondensation der in diesen Räumen enthaltenen Dämpfe. Werden die Rektifikationsanordnungen, wie dargestellt, mit Hilfe von auf von der Höhenlage des Kocherspiegels verschiedener Höhenlage angeordneten Stoßplätten 34 bzw. Einsatzplatten 3.8 von solcher Beschaffenheit ausgeführt, daß sie als Speichervorrichtungen für während der Kochperiode unter der Temperatur des Kochers gehaltene Absorptionslösung dienen, so bedingt die durch die ständige Kühlung dieser Platten mit Hilfe der äußeren Luftkühlrippen hervorgerufene Temperatursenkung der auf den Platten stehenden, sowohl von der Kocheroberfläche wie der im Speichergefäß enthaltenen Lösung verschiedenen Absorptionslösung ein besonders schnelles Sinken des Druckes, da außer der Kondensation auch noch Absorption von Kocherdämpfen auf, diesen Platten stattfindet, die eine innige Berührung der Kocherdämpfe mit der Lösung gewährleisten. Diese Drucksenkung bewirkt den Eintritt von Verdampfergas in die Zirkulationsvorrichtung iid und, wie erwähnt, daß vom Gefäß 41 Flüssigkeit in den Leitungen 39 und 4o hochgedrückt wird, so daß ein Flüssigkeitsschloß zwischen dem Verdampfer einerseits und dem Kocher 13, dem Ausgleichsgefäß 21 und der auf den Platten 38 gespeicherten Absorptionslösung entsteht. Dem Verdampfergas wird hingegen ein anderer Weg, nämlich durch Leitung 42, zu von der auf den Platten 38 stehenden Lösung verschiedener Absorptionslösung, nämlich der im Speichergefäß ii enthaltenen Lösung, geöffnet. Um bei schnellen Drucksenkungen im System der Gefäße 36, Leitung 16 und im Kocher sicherzustellen, daß nicht die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsschloß 39, 40 ausgestoßen werden kann und zum Kocher zurückläuft; ist erstens das Gefäß 36 mit den Einsatzplatten 38 versehen, die ein Zurücklaufen der Flüssigkeit nach dem Kocher verhindern, und ferner ist die Leitung 4o derart an die Gefäße 36 und 41 - angeschlossen, daß bei etwaigem Aufreißen des Flüssigkeitsverschlusses durch die Leitung 39 die ausgestoßene Flüssigkeit durch Leitung 4o zurückfließen und den Flüssigkeitsabschluß neu herstellen kann.
  • Das -Gefäß 41, dessen Inhalt ein ständig aufrechterhaltenes Flüssigkeitsschloß zwischen dem Gasraum des Ausgleichsgefäßes 21 und dem Verflüssiger und/oder Verdampfer darstellt, kann seinen Inhalt entweder durch Kondensation von .vom Kocher kommenden Dämpfen erhalten, oder aber. es wird, wie in der Figur dargestellt, in einer Höhe angeordnet, die etwa der Niveaulinie I entspricht, so daß es bei der Füllung des Apparates gleich mit Lösung beschickt wird. Wie ersichtlich, ist das Gefäß 41 durch Leitung i8 mit dem Verdampfer, .durch eitungen 39 bzw. 40 und Leitung 16 mit dem- Kocher und durch Leitung 42, die gleichzeitig als Entwässerungsleitung für das Gefäß 41 sowie gegebenenfalls für die selbsttätige Verdampferentwässerung (Leitung 46, Gefäß 47 und Leitung 48) dient, mit .dem Speichergefäß verbunden. Nach Abschluß der Kochperiode drücken die Verdampfergase, die durch Leitung 18 treten, nicht nur die im Gefäß 41 enthaltene Lösung in den Leitungen 39 und 4o hoch, sondern sie drücken auch die in Leitung 42 stehende Lösung in das Speichergefäß iz, so daß also die Leitung 42 in der Kochperiode flüssig= keitsgefüllt, in der Absorptionsperiode aber gasgefüllt ist. Die hierbei in das Speichergefäß gedrückte Flüssigkeitsmenge der Leitung 42 führt zu einer geringfügigen Spiegelsteigerung im Gefäß 2r und im Kocher, deren Spiegel sich durch die Unterdruckwirkung in dem Gefäß 36 und in Leitung 16 zu heben streben. Mit anderen Worten: Die eigentliche Absorptionsstelle i ia weist zwei Verbindungswege zum Verdampfer auf, von denen der eine, 3Id, 42, 41, 18, während der Kühlperiode Verdampfergas zur Absorptionsstelle führt, während der andere Weg, 49, 21, 16, 36J 39, 41, 18, Mittel enthält, die im Ausführungsbeispiel in der Flüssigkeitssäule 39, 40 bestehen, .die den Druckunterschied zwischen der Absorptionsstelle und dem Verdampfer selbständig aufrechterhalten. Wegen der offenen Gasverbindung des Gefäßes 21 mit dem Kocher kann der letztgenannte Verbindungsweg auch als Verbindungsweg zwischen Verdampfer und Kocher aufgefaßt werden.
  • Vorübergehend kann auch noch in- der Leitung x8 sowie im Kondensator 14 ein kurzdauernder Unterdruck entstehen, wenn die darin enthaltenen Dämpfe kondensieren. Jedoch kann der Druck hier niemals tiefer fallen als der Kondensationsdruck des Kältemittels bei der im. oberen Teil des Verdampfers 15 herrschenden Temperatur. -Istder Druck im Gefäß 36 und :in der Leitung 16 weit genug gesunken, so tritt die Verdampfung im Verdampfer ein; und zwar werden diese Dämpfe das Flüssigkeitsschloß des aus den Leitungen 42 und i id gebildeten U-Rohres aufreißen und in die Leitung ild treten, wo sie als Gasblasenpumpe wirken und eine kräftige Zirkulation im Umlaufsystem der Absorptionsperiode hervorrufen, in dem andere Flüssigkeitsmengen als in der Kochperiode umlaufen, da im Ausführungsbeispiel de= Kocherinhalt während der Absorptionsperiode nicht am Umlauf der Lösung teilnimmt. Hierbei wird ein Teil der Förderdämpfe bereits im Schenkel IId des U-Rohres absorbiert. Diese Absorption sowie die weitere Absorption der Verdampfergase in im eigentlichen Absorberelement iia enthaltener, von der .auf den Platten 38 thermisch getrennter Absorptionslösung bewirkt eine weitere Drucksenkung im Apparat über die durch die Platten 38 eingeleitete hinaus. Die in den Leitungen 39 und 4o wegen des Unterdruckes im Gefäß 36 und in der Leitung 16 entstehende Drucksäule III' zwischen Verdampfer und Kocher nimmt dabei einen Wert an, der größer ist als der Druckunterschied zwischen Verdampfer .und Absorptionsstelle und größer als die Drucksäule III, die den Unterschied zwischen dem während der Kochperiode über der Kondensationstemperatur der Kocherdämpfe gehaltenen Flüssigkeitsspiegel im Gefäß 21 und der Mündung der Leitung 42 in die Leitung 11d darstellt. Mit anderen Worten: Der Druck im Verdampfer ist in den Absorptionsperioden größer als der Druck über dem Spiegel des Ausgleichsgefäßes 21. Der Druckunterschied zwischen III' und III stellt den Druck dar, mit dem die Verdampfergase in das Speichergefäß bzw. das Absorberelement gedrückt werden und die Zirkulation der'Absorptionslösung bewirken.
  • Charakteristisch für den Apparat gemäß der Erfindung ist, wie aus vorstehendem ersichtlich, daß die durch Veränderung der Wärmezufuhr zum; Apparat in ihm auftretenden inneren Zusta-dsänderungen eine Verschiebung von Flüssigkeitssäulen, 42, 21, 39, 40, bewirken, die während der Koch= und Absbrptionsperioden verschiedene Lagen haben und dabei dem die Absorptionslösung . des Speichergefäßes in beiden Perioden umwälzenden Gas verschiedene Wege vorschreiben.
  • Was die Größenabmessungen der einzelnen Apparatteile angeht, sei erwähnt, daß der Verdampfer bzw. Verdampfer plus Kondensat- i sammelbehälter beispielsweise i kg Ammoniak 'fassen kann. Dementsprechend wäre die Größenabmessung des Speichergefäßes derart auszubilden, daß es zweckmäßig mindestens 3 kg arme Lösung enthält. Das Gefäß 21 ist i so auszubilden, daß es die Spiegeldifferenz von i kg Ammoniak aufnehmen kann und der Verdampfer selbsttätig entwässert, bevor das Gefäß 2i entleert ist. Der Kocher is't zweckmäßig so auszubilden, daß er etwa 111o des Volumens des Speichergefäßes enthält. Doch kann das Kochervolumen in bezug auf Speichergefäß und Temperaturwechsler sogar noch kleiner sein, beispielsweise 11,2, und noch weniger des Speichergefäßvoluznens enthalten. je größer der Unterschied zwischen dem Volumen des Kochers und des Speichergefäßes gemacht wird; um so schneller können die Austreibe- und Absorptionsperioden abwechseln, da bei einem Apparat gemäß der Erfindung sowohl das Kochen unmittelbar mit dem Anstellen der Heizung beginnt, als auch das Absorbieren unmittelbar nach dem Abstellen der Heizung beginnt, weil bereits große Mengen armer Lösung von Absorptionstemperatur beim Abstellen der Beheizung absorptionsbereit zur Verfügung stehen. Die Perioden können daher täglich mehrfach, z. B. alle halbe Stunde, wechseln, d. h. annähernd gleich lang sein, oder es kann eine kurze Kochperiode von beispielsweise 15 Minuten einer Absorptionsperiode von mehreren Stunden folgen, bis alles ausgetriebene Kältemittel verdampft ist. Eine derartige beliebige Anderung der Länge der Kochperioden ermöglicht eine einfache Regelung der Kälteleistung.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es kann jede beliebige Verdampferkonstruktion, jede beliebige Rektifikationsvorrichtung sowie sonstige, bei intermittierenden Apparaten bekannte Verbesserungen der schematischen Zeichnung Verwendung finden. Das Speichergefäß, das während der Absorptionsperioden im Ausführungsbeispiel auch als Absorber dient und ein in sich geschlossenes Flüssigkeitszirkulationssystem bildet, kann auch bei kontinuierlich arbeitenden Apparaten Verwendung finden.

Claims (16)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betriebe von intermittent arbeitenden Absorptionskälteapparaten mit vom Kocher getrenntem Absorber, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Flüssigkeitskreisläufe, deren einer ,vährend der Absorptionsperiode durch eine Kühlvorrichtung und deren anderer während der Kochperiode durch eine Kochstelle hindurchgeht, aus einem. gemeinsamen unbeheizten Flüssigkeitsvorrat gespeist und durch von Kältemitteldampf betriebene Gasblasenpumpen betrieben werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der im Apparat enthaltenen Absorptionslösung` dem jeweiligen Umlauf entzogen ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Abstellen der Beheizung durch Absorption von Kochergas in ständig gekühlter Absorptionslösung eintretende Druckverminderung im Apparat den selbsttätigen Eintritt von Verdampfergas in die eine Gasblasenpumpe bewirkt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Druckminderung im Apparat die Verdampfergase das Aufreißen eines die absorptionsfähige Absorptionslösung während der Kochperioden vor dem Zutritt von Kocherdämpfen schützenden Flüssigkeitsschlosses durch das Hinausdrücken von Flüssigkeit aus einem U-Rohrschenkel bewirken.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Förderdämpfe bereits im aufsteigenden Schenkel des U-Rohres absorbiert wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur etwa ein Zehntel oder weniger der im Apparat enthaltenen Absorptionslösung jeweilig auf die Abkochtemperatur gebracht wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein besonderer Teil der Lösung in einem Ausgleichsgefäß gespeichert wird, dessen Spiegelschwankungen ungefähr der Menge des in den Kochperioden ausgetriebenen Kältemittels entsprechen.
  8. S. Verfahren nach Anspruch 7; dadurch gekennzeichnet, daß der Druck über dem Spiegel des Ausgleichsgefäßes sowohl in den Koch- als auch in den Kühlperioden auf gleicher Höhe gehalten wird wie der Druck über der Austreibestelle.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck im Verdampfer während der Absorptionsperioden höher .gehalten wird als der Gasdruck über dem Spiegel des Ausgleichsgefäßes. io.
  10. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Absorptionsperioden durch bestimmte Apparatteile (z. B. den Speicher iib) Absorptionslösung in einer Menge (Inhalt der Gefäße iib, iia und 2.i) umläuft, die von der in den Kochperioden umlaufenden Menge der 'Absorptionslösung (Inhalt der Apparatteile 13, @2, zrb, zja und 2z) verschieden ist. i i.
  11. Intermittierend arbeitender Absorptionskälteapparat zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei durch Kältemitteldampf bbtrieUene Gasblasenpumpen zum Umwälzen von Absorptionslösung.
  12. 12. Absorptionskälteapparat nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördervorrichtung durch abkochendes Kältemittel, die andere durch Verdampfergas betrieben wird.
  13. 13. Absorptionskälteapparat nach den Ansprüchen i i oder 12, gekennzeichnet durch ein dem direkten Einfluß der Umlaufpumpen entzogenes, Absorptionslösung enthaltendes Gefäß, dessen Flüssigkeitsspiegel über der Kondensationstemperatur der Kältemitteldämpfe gehalten wird.
  14. 14. - Absorptionskälteapparat nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem die Pumpen treibenden Gas durch die bei Änderung der Wärmezufuhr zum Apparat auftretenden inneren Druckänderungen mittels sich verschiebender Flüssigkeitssäulen verschiedene Wege vorgeschrieben werden.
  15. 15. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i- mit zwei Absorptionsflüssigkeitskühlkreisläufen, deren einer eine durch Kältemitteldampf betriebene Pumpe in Serie mit einer Kühlvorrichtung und deren zweiter ein Thermosiphori in Serie mit der Kochvorrichtung enthält.
  16. 16. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i2, mit zwei Absorptionsflüssigkeitskreisläufen, deren einer eine durch Kältemitteldampf betriebene Pumpe in Serie mit einem Speichergefäß für Absorptionslösung, deren zweiter ein Thermosiphon in Serie mit dem Kocher enthält.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2894382A (en) * 1953-07-16 1959-07-14 Carrier Corp Evaporator control for absorption refrigeration systems

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US2894382A (en) * 1953-07-16 1959-07-14 Carrier Corp Evaporator control for absorption refrigeration systems

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