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Kondensator für Kälte- bzw. Eiserzeugungsanlagen
| Die Erfindung betrifft einen Kondensator |
| für Ei:serzeugu;ngs,anliagen, bei denen: der |
| Kältemittelstrom zwecks, Abtauens. von dem |
| an dien! Verdampferwandunigen gebildeten Eis |
| umgekehrt und während dieser Abtauperiode |
| die Kältemittelflüssigkeit aus: dem Ver- |
| dampfer in den Kondensator gedrückt wird, |
| so daB dieser während: der Umkehrung als |
| Verdampfer arbeitet, und besteht im wesent- |
| lichen darin, daß die als Steilrohre ausgebil- |
| deten, in einem vom Kühlwasser durch, |
| flossenen Behälter angeordneten und über- |
| fluteten Kondens-atiorrohre in an sich be- |
| kannter Weise als Doppelrohre ausgebildet |
| werden und Luft in die unten offenen Innen,- |
| rohre eingeblasen wird, so daB das Kühl- |
Wasser unabhängig von dem Kühlw asserdurchfluB durch den Behälter in ständigem Kreislauf
durch die Innenrohre mehrfach umgiefwälzt wird, ehe es, den Wasserbehälter wieder
verläBt.
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Bei Eiserze gungsmaschinen mit unmittelbarer Eiserzeugung an den Verdampferwandungen,
bei denen das Abtauen: der Eiskörper durch Umkehren des Käl:tem.ittelstromes erfolgt,
ergibt sich bei den üblichen Kondlensatorau:sführwugen die Gefahr, daß die. Kondensatorrohre
bei etwaiger unachtsamer Bedienung gesprengt werden. Diese Gefahr ergibt sich dann,
wenn: während des Umkehrbetriebes, bei dem das flüssige Kälternittef im @n.n:diemsatar
durch den Verdichter
zur Verdampfung gebracht wird, infolge Unachtsamkeit
der Kühlwasserzufluß abgesperrt wird, so daß das Kühlwasser in; den Kondensatorrohren:
infolge der Weiterverdampfung im Kondensator gefriert und die Rohre sprengt.
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Dieser Übelstand wird erfindungsgemäß dadurch behoben, daß narr den.
Kondensator in einem vom Kühlwasser durchflossenen Behälter einbaut und durch entsprechende
Maßnahmen dafür sorgt, daß das Kühlwasser, unabhängig voni der Durchflußbewegun,g
durch den Kondensator, in regem Umlauf innerhalb des Behälters gehalten wird. Dies
wird erfindungSgemä.ß dadurch erreicht, d.aß unterhalb oder innerhalb der einzelnen
Kondensatorverd,ampferrohre Luftdüsen angeordnet werden, durch die dauernd Luft
eingeblasen, wird. Hierdurch wird das: Wasser dauernd und unabhängig von dem Zufluß
mit hoher Geschwindigkeit durch die Wärmeau:s.t.auschrohre und den umgebenden Wasserbehälter
umgewälzt.
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Es wurde gefunden, daß bei Kondensatoren, die nach diesen Grundsätzen
gebaut wurden, wesentlich geringere Küh.lwassermengen@ verbraucht wurden. Der Kühlwasserverbrauch
lag, insbesondere bei trockener Außenluft, erheblich unter den Kühlwassermengen,
die sich aus der Kondensationswärme einerseits und dem Wärmeunterschied zwischen
zu- und abfließendem Wasser andererseits rechnerisch ergeben: mußten. Diese gefundene
Tatsache erklärt sich offenbar daraus, daß die :stark bewegte brodelnde Wasseroberfläche
sich in einem regen Verdunstungsaustausch mit der daraüber befindlichen, durch die
brodelnde Oberfläche gleichfalls mitbewegten Luft befand, so daß eine erhebliche
Wärmemenge in Form von Wasserdampf abgeführt wurde.
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Kondensatoren mit Bewegung des Kühlwassers durch Einblasen von Luft
sind an sich bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch im wesentlichen nur um eine
Aufwirbelung des Kühlwassers, nicht aber um mehrmalige Umwälzungen des Wassers durch
bzw. um die Kondensatorwand.un;gen.. Demgegenüber wird nach der vorliegenden Erfindung
das Kühlwasser mehrmals umgewälzt, wodurch günstigere Wärmeaustauschverhältnisse
(infolge der größeren Kühlwassergeschwindigk.eiten) erzielt werden, und ein besserer
Temperaturausgleich Tiber die ganze Behälterfüllung erreicht wird.
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Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kondensators ermöglicht außerdem
folgende günstigere Betriebsführungen: Mit der Umschaltung der Anlage auf die Abtauperiode
wird! zweckmäßig die Frisch.wasserzufuhr unterbrochen:, so. daß während dieser Periode
lein Kühlwasser verbraucht wird:. Neben dieser Kühlwasserersparnis wird aber gleichzeitig
eine Energieersparnis und eine Al.-kürzung der Abtauperiode erzielt, da das von
der vorausgegangenen. Kühlperiode erwärmte Wasser eine höhere Verdampfungstemperatur
im Kondensator bewirkt. Der Kältemitteldampf fließt also dein Verdichter unter einem
höheren Druck zu, und der Verdichter braucht mithin nur eine geringere Arbeit zu
leisten. Theoretisch kann er zu Beginn, der Umkeliru.ng sogar als Arbeitsmaschine
wirken, da der Kältemitteldampf infolge der holten Kondensatortemperatur dem Verdichter
unter höherem Druck zufließen kann:, als d°in Dampfdruck ins dem kalten Verdampfer,
in den der Dampf vom Verdichter einströmt, entspricht. Zudem werden wegen der höheren
Dichte des zufließenden Kältemitteldampfes größere Kühlm-ittelmengen umgewälzt,
und damit wird! wegaen der entsprechend vergrößerten Kondensationsmengen in der
Zeiteinheit die Abtauzeit entsprechend verkürzt.
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Ähnlich günstige Verhältnisse ergeben sich bei der Rückschaltung auf
die Gefrierperiode. Da, unmittelbar nach der Rückschaltung das im Kühlwas@serbebülter
aufgespeicherte Wasser von der vorangegangenen Abtauperiode entsprechend gekühlt
ist; wird man diese im gekühlten Wasser aufgespeicherte Kälte für den Kälteprozeß
zweckmäßig zurückgewinnen, indem man die Frischwasserzufuhr zunächst weiter unterbindet,
bis das gespeicherte Wasser sich wieder auf die normale Abflußtemperatur erwärmt
hat. Hierdurch wird also zunächst ein;. weitere Küh-lwasserersparnis erzielt. Sodann,
wird auch in diesem Fall der Verdiichter entlastet, da wegen der niederen Kondensatortemperatur
dererforderlicheVerdichtungsdruck , geringer wird. Schließlich wird trotzdem auch
hier die Kälteleistung erhöht, da das verflüssigte Kältemittel dem Verdampfer bzw.
dem Druckminderventil mit nie,d!rib-,e@rer Temperatur zufließt.
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Diese gesamten Schaltungen lassen sich in einfacher Weise dadurch
erreichen, daß man einen Kühlwasserregler bekannter Konstruktion einbaut, der entweder
von der Abflußtemperatur der Kühlwasser oder, was auf das gleiche hinauskommt, von
dem Druck im Kongest gesteuert wird.
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densator z In. der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dieses-
Erfindungsgedankens dargestellt. Abb. i und z zeigen ein, Ausführungsbeispiel für
die Ausbildung des Doplielrolirkondensators als Steilrohr-Tauchrohr-Kondensator
mit Kühlwasserüberflutung und Abb.3 und d. besondere Ausführungsformen nach Abb.
i und. 2.
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In Abb. i bedeuten i die Kotidensatorzellen aus Doppelrohren, deren
Mantelzwischenräume 2 oben an die Danipfverteilungsleitung
3, unten
an die KondensatsamMwlleitung q, angeschlossen sind. 5 bedeutet einen Wasserbehälter,
dem das frische Kühlwasser bei 6 zugeleitet, bei 7 abgeleitet wird. Durch. die hohe
Anordnung des Wasserablaufs 7 wird erreicht, daß die Kondensatorze:llen i überflutet
werden.. Der zu kondensierende Dampf wird bei & zu-, das Kondensat bei g abgeleitet.
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io deutet eine Druckluftleitung (evtl. auch Druckwasserleitung) an.,
durch . die Druckluft zugeführt und durch die unter jeder Kondensatorzelle angeordnetem,
Einblasedüsen i i -in die Kondensatorroh.re eingeblasen «.-iTd, wodurch. das Kühlwasser
mit hoher Geschwindigkeit im Kreislauf durch die Kondensatorrohre hoch- und außen
um diese herum zurückgeleitet wird.
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Der Arbeitsvorgang ist folgender: Der Kältemitteldampf tritt während
der Eiserzeugung bei 8 in das Kondensatoraggregat ein und verteilt sich. auf die
ManteJz.wis@chienräume 2 der DoppelrohTe i. Das in dein Kon, densatorrohren; niedergeschlagene
Kon,denslat sammelt sich t in dem unteren: Sammelrohr q. und verlägt den Kondensator
bei g. Das; bei 6 eintretende Kühlwasser wird durch die durch die Düsen, i i eingeblasene
Luft mehrfach durch die Konden@satorrohre und um diese außen herum umgewälzt, bevor
es dien Kühl w asnserbehälber bei 7 verläßt.
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Während der Abtauperiode arbeitet der Kondensator als: Verdampfer.
Für diese zeitweise Arbeitsweise wird zwischen der Dampf-und Flüssigkeitsleftun@g,
also parallel zu den Kondensatorrohren i, zweckmäßig eins Flüsnsilgkeitsabscheider
12 eingebaut., wie in; Abb,. i angedeutet.
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Abb. 2 zeigt die Kondensatoreinnichtumg nach Abb. i in Draufsicht.
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In den Abb. 3, 3 a und q, ist eine besondere Ausführungsfarm im Längsschnitt
und in Ansicht von oben dargestellt, die sich außer als Doppölrohrkonden:sator insrbesondere
auch für die Verwendung als Verdampfer bz:w. Flüssigkeitsküb!ler eignet. In diesen
Abb41-dungen bedeuten die Zeichnen i bis 12 die gleichen Teile wie in Abb. i. Zum
Unterschied gegen die Ausführung nach .Abb. i sind hier die Doppelrohre jedoch unmittelbar
in die Verteilungs- und Sammelrohre ein@geschweiß.t, indem die Innl@enrohre i durch
die Verteilungs- und Sammelrohre 3 und q. hindurchgeführt und mit den äußeren Wandungen
dieser verschweißt «erden, so daß diese Innenrohre i an beiden Seiten offen mit
dem Wasserbad in Verbindung bleiben, während die äußeren: Rohre nur. bis an! die
Sammelrohre 3 und q. heranreichen und- mit diesen an den! einander zugekehrten Wandungen
verschweißt werden, so da,ß der Mantel-
| zwischenraum 2 der Doppelrohre in die |
| Innenräume der Sammel.roh.re 3 und .4 mündet. |
| Im Fall der Verwendung dieses Wärme- |
| austauschaggregates als Verdampfer werden |
| die- Leiden Sammelrohre 3 und .1. außer durch |
| die zum Wärmeaustausch dienenden Doppel- |
| rohre noch mit einem oder mehreren Rohren |
| 12 unmittelbarverbund'en, d!iehiie:ral,siFliiss"ig- |
| keitsabscheider dienen, indem die beim Kochen |
| der Kälaeflüssigkeift in das, obere Sammelrohr 3 |
| mit übertretenden Flüssigkeitsteilchen durch |
| diesen! 1Filüssigk'eitsabscheider 12 nach dem |
| unteren Flüssigkeitsrohr ¢ zurückfließen. |
| Damit dieser Rücklauf glatt vonstatten |
| geht, muß natürlich nach Möglichkeit ver- |
| m.iedenr werden, daß in diesem Rückflußrohr 12 |
| eine den Rückfluß behindernde Verdampfung |
| stattfinden und, damit eine leichte Damp,f- |
| Flüssigkeits-Emulsion entstehen kann. Es |
| muß dieses Rohr also gegen das umgebende |
| Wasserbad isoliert werden:, damit keine |
| Z@'ärmeeinis,trömunfg vom umgebenden Wasser- |
| bad in! dieses Rückflußroh:r stattfinden. kann. |
| Dieses Rückflußrohr 12 müßte also. entweder |
| außerhalb. des Wasserbades angeordnet wer- |
| den, oder es müßte in. sonst geeigneter \Vense |
| gegen das Wasserbad isoliert werden, z. B. |
| indem man: dieses Rückflußrohr 12 nach |
| Abb. 3 a gleichfalls als Doppelrohr ausbildet, |
| jedoch mit dem Unterschied, daß hier die |
| zentralen Rohrenden wie bei. dien! früher be- |
| handelten Außenrohren nur bis: zu, den ein- |
| ander gegenüberliegenden Innenflächen der |
| Sammelrohre 3 und! q. gefühirt und mit diesen |
| in offener Verbindung mit den Innenräumen |
| der Sammelrohre verschweißt werden, wäh- |
| rend: die Außenrohre nur mit den Innenrohren |
| versch;weißt werden, so daß sie einen! isolie- |
| renden Luftringraum umschließen.. ' |