DE7620480U1

DE7620480U1 - Mit inertem hilfsgas arbeitender absorptionskaelteapparat

Info

Publication number: DE7620480U1
Application number: DE19767620480U
Authority: DE
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1978-10-26
Also published as: FR2316556B1; CA1036377A; SE400363B; BR7604243A; US4051694A; DE2629046A1; GB1512742A; DE2629046B2; FR2316556A1; DE2629046C3; AU1540976A; JPS5950909B2; SE7507432L; JPS526152A; ZA763333B

Description

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Patentanwälte
Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt am Main ........... .S.tauf.ens.trasae .36

In Sachen:

Aktiebolaget Electrolux

Luxbacken 1

S-1o5 45 Stockholm/Schweden

Mit inertem Hilfsgas arbeitender Absorptionskälteapparat .^>

Die Erfindung betrifft einen mit inertem Hilfsgas arbeitenden Absorptionskälteapparat, der einen auf Verdampfung beruhenden Vorkühler für das dem Verdampfersystem zugeführte Kältemittelkondensat aufweist.

Apparate dieser Art sind bekannt. Im Vergleich mit einem Apparat ohne Vorkühler hat ein Absorptionskälteapparat mit einem auf Verdampfung beruhenden Vorkühler gewisse thermodynamische Vorteile, was jedoch insbesondere unter normalen Betriebsbedingungen des Apparates zutrifft. Wenn hingegen ein kalter Apparat anläuft, können Schwierigkeiten auftreten. Wenn der Apparat unter sehr stark schwankenden Bedingungen zu arbeiten hat, können Störungen im Betrieb auftreten, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist. Wenn die Schaffung eines Absorptionskälteapparates mit Vorkühlung des Kondensats in Übereinstimmung mit bekannten Vorschlägen angestrebt wird, um ein Vorkühlen höherer thermodynamischer Qualität zu bezwecken, wird die Herstellung des Apparates aufwendig, und der Apparat selbst wird empfindlich gegenüber

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Neigungen, die zu Störungen beim Vorkühlen gerade dann kommen, wenn dieses am meisten benötigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile in einem Absorptionskälteapparat der eingangs genannten Art mit Vorkühler zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Vorkühler zwei voneinander getrennte, aber wärmeleitend miteinander verbundene und parallel übereinander angeordnete Strömungspfade aufweist, von denen der untere das Kondensat leitet, während der obere einen Teilstrom des an Kältemittel armen Hilfsgases führt, und daß Mittel vorgesehen sind, um das Kondensat vom Kondensatpfad zum Gaspfad des Vorkühlers anzuheben und die Innenwandung des Gaspfads mit Kondensat zu befeuchten.

Merkmale zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Uriteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Absorptionskälteapparat ohne Wärmeisolation, wobei aus Klarheitsgründen seine Teile größtenteils in einer Ebene angeordnet sind, und

Fig. 2 einen sich perspektivisch fortsetzenden Querschnitt durch den Vorkühler nach Linie II-II in Fig. 1. |

Der in Fig. 1 gezeigte Kälteapparat kann in bekannter Weise mit Wasser, Ammoniak und Wasserstoff als Absorptionslösung, Kältemittel und druckausgleichendes inertes Gas gefüllt sein. Unter normaler Kälteerzeugung arbeitet der Apparat in

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bekannter Weise und kann von einem Thermostaten (nicht gezeigt) gesteuert werden, der in Abhängigkeit vom Kältebedarf einen elektrischen Stromkreis über Anschlußdrähte 1o zu einer elektrischen Heizpatrone 11 in einer Metallhülse 12 schließt, die entlang einer Linie 13 wärmeleitend mit einem Kocher 14 verbunden ist. Das äußere Kocherrohr enthält Absorptionslösung, die schwach an Kältemittel ist und durch ein äußeres Rohr 15 des Flüssigkeitstemperaturwechslers und eine Leitung 16 zum oberen Ende des Absorbers 17 geführt ist, von wo aus die Lösung nach unten fließt, während sie gleichzeitig Kältemitteldampf von einem aufsteigenden reichen Gemisch an Kältemitteldampf und inertem Gas absorbiert. Wenn die Lösung durch den Absorber 17 geflossen ist, in welchem sie mit Kältemittel angereichtert worden ist, wird sie in einem Absorbergefäß 18 gesammelt und dann über eine Leitung 19, die die Innenleitung des Flüssigkeitstemperaturwechslers bildet, der Flüssigkeitsumlaufpumpe 2o zugeführt, die konzentrisch in· einem senkrechten Teil der Leitung 19 angeordnet ist, deren oberes Ende 21 geschlossen ist.

In der Pumpe 2o und dem Kocher 14 ausgetriebene Dämpfe werden von einer Dampfleitung 22 zu dem mit Rippen 23 versehenen Kondensator geleitet. Das im Kondensator 24 erzeugte Kältemittelkondensat wird von einer Kondensatleitung 25 zu einem Einlaß am höchsten Punkt des Verdampfersystems zugeführt, der von den Verdampferteilen 26, 27 gebildet ist. An derselben Stelle wird armes inertes Gas, das in einer Innenleitung 28 des Verdampfersystems vorgekühlt worden ist, vom Absorber 17 her zugeführt. Kältemittel und armes Gas strömen parallel zueinander durch die Außenleitung des Verdampferteils 27 der den Tieftemperaturverdampfer bildet, und dann durch den Verdampferteil 26, der der Hochtemperaturverdampfer ist, weiter durch einen Gastemperaturwechsler 29 und werden über eine Leitung 3o zu dem Dampfraum 31 im Absorbergefäß 18

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geleitet, von wo das Gas aufwärts durch den Absorber 17 geleitet wird.

Die Kondensatleitung 25 geht vom unteren Ende des Kondensators 24 zum oberen Ende 32 des Verfampferteils 27, in welchen die Innenleitung 28 für an Kältemittel armes inertes Gas mündet. Die Kondensatleitung 25 hat angenähert die gleiche Neigung gegenüber der Horizontalen wie die anderen Leitungen im Apparat, durch welche Flüssigkeit und Gas gemeinsam strömen. Dadurch wird ein Blockieren des Gasstroms durch Flüssigkeit verhindert, wenn der Apparat geneigt wird. Das untere Ende der Leitung 25 ist als auf Verdampfung beruhender Vorkühler 33 ausgebildet. Wie in dem Vertikalschnitt der Fig. 2 zu sehen ist, besteht der Vorkühler aus einem Rohr, der längs eines gegebenen Teils seiner Länge abgeflacht ist, so daß ein senkrechter flacher Teil 34 und ein unterer Kanal 3b una ein oberer Kanal 36 gebildet sind. Die innere Rohrwandung hat kreis- oder schraubenförmige Nuten, so daß im unteren Kanal 35 des Rohrs fließendes Kondensat durch die Kapillarkraft in den Nuten angehoben wird und auch die Rohrwand des oberen Kanals 36 befeuchtet. Der größte Teil des armen Gases aus der Leitung 28 strömt über das Verdampfersystem 27, 26 zurück zum Absorber 17, jedoch ein kleiner Teil fließt aufwärts durch den Vorkühler 33 unter Durchströmen des oberen Kanals 36, in welchem eine gewisse Verdampfung des Kältemittels auftritt. Das dadurch erhaltene Gasgemisch wird vom oberen Ende des Vorkühlers durch eine Leitung 37 zurück zum Gasumlaufsystem im Gastemperaturwechsler 29 geführt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der obere Teil 38 der Kondensatleitung 35 von einem Rohr ähnlich dem des Vorkühlers 33 gebildet, d.h. mit einem abgeflachten Mittelbereich 39, einem unteren Kanal 4o für Kondensat und einem

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oberen Kanal 41 zum Entlüften von inertem Gas und solchem Kältemitteldampf vom Kondensator, der nicht kondensieren konnte. Auf diese Weise werden, weil es für Dampf und inertes Gas möglich ist, durch den Kanal 41 und weiter ohne Blockierung durch Flüssigkeit durch die Kondensatleitung 35 zur Leitung 37 zu strömen, die Drücke im Kondensator und anderen Apparateteilen ausgeglichen. Um diese angestrebte Strömung zu erhalten, ist der Widerstand gegenüber dem Gas im oberen Kanal 36 des Vorkühlers größer als der Widerstand in der Leitung 37. Daher kann auch die Leitung 37 von solcher Größe sein, daß die Gefahr von Flüssigkeitsstopfen, welche die Zirkulation von Gas durch den Vorkühler verhindern, vermindert wird. Wenn dennoch solche Pfopfen gebildet werden sollten, können sie leicht entfernt werden, so daß die Gase den Umlauf durch den Vorkühler in gewünschter Weise beginnen. Um den Apparat mit dem Gasstrom in der richtigen Richtung anzufahren, sollte der obere Kanal 36 eine solche Form aufweisen, daß seine höchste Stelle grundsätzlich auf demselben Niveau wie die höchste Stelle der Leitung 37 liegt.

Die inneren Nuten im Vorkühler sorgen nicht nur für eine große befeuchtete Fläche der Rohrwand im oberen Kanal 36 und eine große Berührungsfläche für Gas und Flüssigkeit, sondern sie verhindern auch die Bildung von Flüssigkeitspfropfen in diesem Teil des Apparats, der einen vergleichsweise kleinen Querschnitt aufweist und demzufolge ein empfindliches Teil mit bezug auf den Gasumlauf ist.

Das Vorkühlen erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe, die in dem abgeflachten Teil 34 des Rohrs stattfindet, wird Kondensat im unteren Kanal 35 durch Wärmetausch mit dem oberen Kanal 36 gekühlt, der von der Verdampfung von Kältemittel gekühlt wird. In den Kapillarnuten innerhalb der Rohrwandung angehobenes Kondensat nimmt während des Transports eine niedrigere Temperatur an, die der Temperatur

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im oberen Kanal 36 nahekommt. Somit ist die Differenz in den Partialdrücken des Kondensats und des Kältemitteldampfes gering. Indem der Kanal mit einem geeigneten Durchmesser und/oder geeigneter Länge versehen wird, ist es demzufolge möglich, die Verdampfungsfläche so zu bestimmen, daß mit balancierten Temperaturen des Kondensats und der reichen Gasmischung gefahren werden kann, bevor letztere den Vorkühler verläßt.

Der abgeflachte Bereich 34 des Vorkühlers 33 erstreckt sich nicht so weit wie das obere Ende 32 des Verdampfers 27; dazwischen befindet sich jedoch ein Teil 42, in welchem Kondensat vom unteren Kanal 35 und Gasgemisch vom oberen Kanal 36 in unmittelbarer Berührung miteinander gebracht werden, bevor das Kondensat in den Verdampfer geleitet wird. Auch dieser Teil des Rohrs hat Nuten, so daß die Oberfläche der Rohrwandung Oberhalb des Kondensatstroms vollständig mit Kondensat befeuchtet ist. Dadurch wird eine große Verdampfungsfläche erhalten, und innerhalb einer kurzen Länge wird das Kondensat auf eine Temperatur herabgekühlt, die dem Partialdruck des Kondensats innerhalb des armen Gases entspricht.

Durch die beschriebene Anordnung wird ein Bewegen des Gases oder des Kondensats verhindert, das zu gesteigerten Verlusten im Vorkühler führen würde. Weiterhin besteht eine Eigenschaft des Vorkühlers darin, daß er leicht an verschiedene Arten und Größen von Kältemittelapparaten angepaßt werden kann.

Die Leitung 37 kann innerhalb oder außerhalb der Isolation des Kältemittelapparats zur Kühlung durch den Apparat angeordnet werden, weil die Temperatur des reichen Gasgemischs am oberen Ende des Vorkühlers so hoch ist, daß keine Gefahr von Kondensation an der Leitung durch die Feuchtigkeit der Umgebungsluft besteht.

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Weil der obere Teil 38 der Kondensatleitung 25, die auch als Entlüftungsleitung dient, oberhalb der höchsten Stelle der Leitung 37 gelegen ist, wird vom Vorkühler 33 kommendes reiches Gas daran gehindert, in den Kondensator 34 aufzusteigen. Das reiche, kalte und vergleichsweise schwere Gas wird stattdessen nach unten durch die Leitung 37 absinken.

Ansprüche /

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Claims

Ansprüche

1. Mit inertem Hilfsgas arbeitender

Absorptionskälteapparat, der einen auf Verdampfung beruhenden Vorkühler für das dem Verdampfersystem zugeführte Kältemittelkondensat aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorkühler (33) zwei voneinander getrennte, aber wärmeleitend miteinander verbundene und parallel übereinander angeordnete Strömungspfade (35, 36) aufweist, von denen der untere (35) das Kondensat leitet, während der obere (36) einen Teilstrom des an Kältemittel armen Hilfsgases führt, und daß Mittel vorgesehen sind, um ί das Kondensat von dem Kondensatpfad (35) zum Gaspfad (36) des Vorkühlers (33) anzuheben und die Innenwandung des Gaspfads (36) mit Kondensat zu befeuchten.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, ^sB nie parallelen Strömunaspfade (35, 36) des zum Verdampfer (27, 26) hin geneigten Vorkühlers (33) an ihren oberen Enden an einer Stelle zusammenlaufen, von der sich eine Entlüftungsleitung (37) zu einer vorzugsweise unterhalb des Verdampfersystems (27,26) gelegenen Stelle im Gasumlaufsystem erstreckt.

³· Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die parallelen Strömungspfade (35, 36) von einem auf einem Teil seiner Länge derart abgeflachten Rohr gebildet sind, daß ein unterer und ein oberer Kanal (35 bzw. 36) mit einem dazwischen liegenden flachen Bereich (34) gebildet sind.

4 ο Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der abgeflachte Rohrteil (34)

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sich von einer außerhalb den Verdampfers (27, 26) gelegenen Stelle der Kondensatleitung bis zu einer Stelle nahe dem Anschluß der Entlüftungsleitung (37) erstreckt.

5. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geken nzeichnet , daß die Entlüftungsleitung (37) einen beispielsweise durch geringen Querschnitt erhaltenen erhöhten Strömungswiderstand für den Gasstrom aufweist, der jedoch geringer ist als der Strömungswiderstand im Gasströmungspfad (36) des Vorkühlers (33).

6. Apparat nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des den Vorkühler (33) bildenden Rohrs Mittel, wie beispielsweise Nuten, mit Kapillarwirkung zum Anheben das Kondensats vom unteren (35) zum oberen Strömungspfad (36) aufweist.

7„ Apparat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß der höchste Punkt der Entlüftungsleitung (37) höher gelegen ist als der höchste Punkt im Strömungspfad (36) für Gas innerhalb aea Vorkühlers (33).

8· Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a durch gekennzeichnet, daß die Kondensatleitung (25) zwischen dem Kondensator (24) und dem Vorr kühler (33) zwei parallele Strömungspfade (4o, 41), einen (4o) für Kondensat und einen (41) für Gas, aufweist, wobei der Gasströmungspfad (41) einen größeren Strömungswiderstand als der Kondensatströmungspfad (4o) besitzt.

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