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Verfahren zum Betrieb von Absorptionskälteapparaten Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb von mit Hilfsgas
arbeitenden luftgekühlten Absorptionskälteapparaten mit dem üblichen Betriebsschwankungen
ausgleichenden Druckgefäß. Sie bezweckt, die Leistung des Kälteapparats unter erschwerten
Betriebsverhältnissen-zu verbessern und eine besonders gute Rektifikation der Kocherdämpfe
zu schaffen. . Es ist bereits vorgeschlagen, bei Absörptionskälteapparaten im Druckgefäß
ausfallende Kälternittelmengen in den Verdampfer zu- führen. -Unter erschwerten
Betriebsverhältnissen, d. h. bei hohen Kühllufttemperatüren, treten nämlich recht
große Mengen von im Kondensator nicht verflüssigbarem KältemitteIdampf in das Druckgefäß
ein und gelangen-dort teilweise zur Kondensation, da durch die Mantelflächen des
Druckgefäßes erhebliche Wärmemengen än die Kühlluft abgegeben werden. Bei großer
Belastung des Verdampfers durch Wärmezufuhr kommen die im Druckgefäß verflüssigten
Kältemittelmengen auch tatsächlich zur Verdampfung, so daß eine Nutzkälteleistung
des aus dem Druckgefäß dem Verdampfer zusätzlich zugeführten Kältemittels erfolgt.
Bei geringer Verdampferbelastung jedoch tritt keine oder nur eine sehr mäßige Verdampfung
dieser Kältemittelmengen ein. Vielmehr strömt das flüssige Kältemittel dann unverdampft
durch den Verdampfer in den Absorber hinein. In diesem Fall stellen daher diese
- Kältemittelmengen einen unnötigen Verlust an Betriebsenergie dar..
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Es ist bereits bekannt, im Verdampfer nicht verdampfte Kältemittelmengen
zu Rektifikationszwecken zu benutzen. Hierbei wird das überschüssige Kältemittel
nutzlos auf die niedere Verdampfertemperatur abgekühlt, was Nutzkälte kostet. Ferner
wird das Kältemittel sofort wieder dem Kreislauf der Absorptionslösung zugeführt,
was bei hohen Kühllüfttemperaturen nicht erwünscht ist. Es ist ferner bekannt, -im
Kondensator des Kälteapparats verflüssigtes Kältemittel zum Rektifizieren
der
vom Kocher kommenden Dämpfe zu benutzen. Hierdurch wird eine sehr große Reinheit
des im Kondensator entstehenden Kältemittels erzielt. Doch muß man in diesem Fall
mit einem sehr langen Kondensator arbeiten, weil die bei der Rektifikation Vera=:
dampften Kältemittelmengen wieder, und zwar bei verhältnismäßig niedriger Temperatur,
also ungünstigem Wärmegefälle, verflüssigt werden müssen. Bei Apparaten, die auch
in sehr hohen Kühllufttemperaturen arbeiten sollen; wird daher viel Material verbraucht.
Gemäß der Erfindung -wird nun für eine gute" Rektifikation der Kocherdämpfe bei
hohen Kühllufttemperaturen die im Druckgefäß ausfallende Menge von Kältemittelkondensat
benutzt. Hierdurch tritt, sobald überhaupt-eine Kondensation im Druckgefäß erfolgt,
d. h. gerade unter erschwerten Betriebsverhältnissen., ein zusätzliches Hilfsmittel
für die Rektifikation der Kocherdämpfe in Tätigkeit, und gleichzeitig wird eine
gewisse Menge von Kältemitteln dem normalen Umlauf entzogen, wodurch also die Konzentration
der Absorptionslösung entsprechend der gesteigerten Kühllufttemperatur verringert
-wird.
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Die Erfindung soll unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben
werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben werden.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
gezeigt. Mit io ist der Kocher eines Absorptionskälteapparats bezeichnet. Der Kälteapparat
kann beispielsweise mit Ammoniak und Wasser und mit Wasserstoff als Hilfsgas arbeiten.
Vom Dampfraum- des Kochers führt eine als Wasserabscheider für Normalbetrieb ausgebildete,
mit einer Anzahl von Kühlrippen 12, innen gegebenenfalls mit Stoßblechen versehene
Leitung ii schräg aufwärts. Sie endet in einem zylindrischen Gefäß 13 in einer gewissen
Höhe oberhalb des Bodens. Vom oberen Ende des Gefäßes 13 führt eine Dampfleitung
14 nach dem mit Kühlrippen. 15 versehenen, als Rohrschlinge ausgebildeten Kondensator
16. Das im Kondensator gebildete Kältemittelkondensat strömt durch die Leitung 17
in einen Raumkühlverdampfer 18. In diesem Verdampfer verdampft ein Teil des Kältemittels,
während die Hauptmenge des Kältemittels abwärts in einen vorzugsweise als Tiefkühler
ausgebildeten zweiten Verdampfer i9 strömt. Etwa noch unverdampft gebliebenes Kältemittel
fließt durch den üblichen Gastemperaturwechsler 2o und eine Leitung 21 in den Speicher
22 -für Absorptionslösung. Die reiche Lösung aus dem Speicher 22 strömt durch das
Innenrchr des Flüssigkeitstemperaturwechslers 23 nach der Pumpe 24, von wo aus die
Lösung in den Dampfraum des Kochers io hochgefördert wird. Die arme Lösung strömt
vom Kocher durch den Außenmantel des Wechslers 23 und durch die Leitung 25 in den
mit Kühlrippen 26 versehenen, als Rohrschlange ausgebildeten Absorber 27. Das obere
Ende der Absorberschlinge ist in üblicher Weise durch eine Leitung 28 und den Gastemperaturweehsler
2o sowie eine Leitung 29 mit dem Raumkühlverdampfer 18 verbunden., so daß das Hilfsgas
von den Verdampfern durch den Gastemperaturwechsler, die Leitung 21, den Absorber,
den Speicher 22, die Leitung 28 und den Gastemperaturwechsler 2o wieder zu den Verdampfern
zurückströmt. Die Schaltung kann auch derart getroffen sein, daß Gas und Flüssigkeit
im Verdämpfer in Gegenstrom strömen.
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Der Apparat ist ferner mit einem Druckgefäß 30 in an sich bekannter
Art ausgerüstet. Das Druckgefäß ist einerseits durch eine Leitung 3;1 mit dem Gastemperaturwechsler
2o verbunden, und zwar mit dem reiches Gas vom Verdampfer zum Absorber führenden.
Teil. Andererseits ist das Druckgefäß durch eine Leitung 32 über ein umgekehrtes
U-Rohr 33 mit dem Kondensator 16 verbunden.
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Unter normalen Betriebsverhältnissen; d. h. wenn. die Kühlluftteinperatur
die normale Höhe hat, besteht der Inhalt des Druckgefäßes hauptsächlich aus Hilfsgas.
Bei ungewöhnlich hoher Kühllufttemperatür arbeitet der Kondensator bei höherer Temperatur,
d. h. die Kondensation des Kältemittels erfolgt bei höherer Temperatur und somit
auch bei einem höheren Druck. Der Teildruck des Kältemittels in dem im Druckgefäß
enthaltenden Hilfsgas steigt dabei auch, so daß sogar eine Kondensation von Kältemitteln
in diesem Gefäß auftreten kann. Eine derartige Kondensation tritt jedoch im allgemeinen
nur ein, wenn die Kühllufttemperatur ziemlich weit über die normale steigt. Gemäß
der Erfindung wird nun. das Kondensat aus dem Druckgefäß 3o durch einen U-Verschluß
3¢ in das Gefäß 13 eingeleitet, in dem der Spiegel bis zur Oberkante der Dampfleitung
i i steigen kann. Im Dampfraum des Gefäßes 13 sowie am obersten Teil der Leitung
ri erfolgt dann eine Berührung zwischen dem Kocherdampf und dem in das Gefäß 13
einströmenden und in die Dampfleitung i 1 überlaufenden flüssigen Kältemittel, Dampfleitung
daß die Kocherdämpfe rektifiziert werden und getrocknet durch die Leitung 14 nach
dem Kondensator gelangen.
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Dies hat zunächst den folgenden Vorteil. Bei erhöhter Kühllufttemperatur,
bei der der normale Kondensator 16 nicht ausreicht, reicht auch der normale Wasserabscheider
12 nicht aus, so daß die Abscheidung verbessert werden muß, was eben selbsttätig
durch die
Füllung des Gefäßes 13 erfolgt. -Zweitens wird das im
Gefäß 13 angesammelte:Ko-ndensat dem Umlauf entzogen, so daß die mittlere Konzentration
der Absorptionslösung sinkt, was bei hohen. Kühlluftternperaturen erwünscht ist.
Die Absorptionsfähigkeit der Lösung wird -infolgedessen entsprechend der hohen Kühllluftüemperatur,
d. h. der hohen Absorptionstemperatur angepaßt. Ist nun der Kondensator wegen der
hohen Kühllufttemperatur überbelastet, so strömt weiter das in ihm nicht kondensierbare
Kältemittel durch die Leitung 32 in das Druckgefäß 30 ein, durch dessen Mantelflächen
ein Teil der Wärme abgegeben wird, so daß eine weitere Kondensation der Dämpfe eintritt.
Man. kann auch den Vorgang- so ausdrücken, daß bei erschwerten Betriebsverhältnissen
ein Teil des Kältemittels aus dem normalen Kreislauf zwischen Kocher, Absorber und
Verdampfer entnommen wird und in einem zusätzlichen Kreislauf, nämlich zwischen
Druckgefäß 30, Gefäß 13 und Kondensator 16, zum Umlauf gebracht wird.
Die unmittelbare Folge dieses Umlaufs ist, d2,ß das Druckgefäß als ein zusätzliches
wärmeabgebendes Organ- für die Abscheidevorrichtung des Apparats in Tätigkeit tritt,
das u. a. mit Kühlrippen versehen werden kann. -Es ist dabei wichtig, daß das vom
Druckgefäß gebildete Kühlorgan der Wasserabscheidevorrichtung des Apparats nur bei
erschwerten Betriebsverhältnisen in Tätigkeit tritt. Ein Absorptionskälteapparat
der erwähnten Type, insbesondere für Haushaltskühlzwecke, muß unter sehr schwankenden
Betriebsverhältnissen arbeiten können. Dabei soll die Leistung .möglichst von den
Schwankungen der Betriebsverhältnisse unabhängig sein. E#s darf deswegen der normale
Wasserabscheider, das Dampfrohr i i mit den, Kühlrippen 12" nicht derart bemessen
werden, daß der Wasserabscheider auch bei den am schwersten vorkommenden Betriebsverhältnissen
genügt, um reines Kondensat zu liefern, Denn wenn dann ein derartiger Apparat unter
normalen oder besonders leichten Betriebsverhältnissen arbeiten soll, so würde der
für Normalbetrieb überdimensionierte Wasserabscheider nicht nur das Wasser, sondern
auch einen mehr oder weniger ,großen Teil des Kältemittels abscheiden und diesen
Teil unbenutzt in den Kocher zurückfließen lassen. Bei der Vorrichtung der Erfindung
ist der Nachteil vermieden, da der Wasserabscheider für normalen Betrieb bemessen
werden kann, wobei unter erschwerten Betriebsverhältnissen die Flächen des Druckgefäßes
selbsttätig indirekt dadurch zum Trocknen der Kocherdämpfe beitragen, daß auf ihnen
kondensiertes und weiter kondensierendes Kältemittel zum Einlaufen in den- Behälter
13 gebracht wird, der die Dämpfe trocknet. Gleichzeitig wird dabei für die außergewöhnlich
hohe Kühllufttemperatur die gleichfalls erschwerte Absorption verbessert, da durch
die Füllung des Behälters. 13 mit flüssigem Kältemittel die Konzentration
der Absorptionslösung vermindert wird, der Absorber also selbsttätig mit ärmerer;
besser absorbierender Lösung beschickt wird.
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Der in der Abbildung- gezeigte Kälteapparat ist nur schematisch dargestellt,
und die Erfindung ist auf dieses Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. So kann:
z. B. das Druckgefäß 30 und/oder der Wasserabscheider auch oberhalb des Kondensators
angeordnet sein. Jedoch ist die Erfindung von besonderer Bedeutung bei Apparaten
mit tiefliegendem Druckgefäß: Die Bemessung, Ausbildung und Anordnung der einzelnen
Apparatteile können verschieden sein, und ferner sind. Entwässerungsorgane, z. B.
für das Gefäß 13, sowie Entlüftungsorgane je nach Bedarf vorzusehen.