DE911136C

DE911136C - Kocher fuer Absorptionskaelteapparate

Info

Publication number: DE911136C
Application number: DEJ2288D
Authority: DE
Inventors: Boris Masing
Original assignee: Junker and Ruh AG
Current assignee: Junker and Ruh AG
Priority date: 1938-12-22
Filing date: 1938-12-22
Publication date: 1954-05-10
Also published as: DK60940C

Description

Kocher für Absorptionskälteapparate Neben der Rektifikation der bereitts aus dem Kocher ausgetretenen Kältemitteldämpfe durch die bekannten Rektifikationsverfahren besteht noch die Möglichkeit, durch Einflußnahme auf die Vorgänge im Kocher selbst eine Rektifikationswirkung, d. h. eine Befreiung der im Kocher entwickelten Kältemitteldämpfe von mitverdampften Lösungsmitteldämpfen zu erzielen.
Diese letztere Witrkung eist durch folgende thermodynam,ischen Zusammenhänge begründet: Bei einem -bestimmten, im A;bsorptioniskälteapparat herrschenden Druck ist die Konzentration der Dampfphase an Lö.sungsmitteldämpfen nur abhängig von der Temperatur rund der Konzentration der flüssiigen Phase dies binären Gemisches. Je niedriger die Temperatur und je höher die KältemIttelkonzentration der Lösung i,st, um so geringer .ist der Anteil an mitverdampften Lösungsmitteldämpfen im Dampfgemisch. Werden im Kocher eines ununterbrochen wirkenden Absorptions'kälteapparates keine besonderen Vorkehrungen getroffen, -so stellt sich infolge der intensiven Konvektion.siströmungen des Siedevorganges im .gesamt-en FlüssigIkeitsraum des Kochers eine mittlere Konzentrattion der Lösung ein, welche ,im Gleichgewicht mit einer Dampfphase steht, die einen verihältnüsmäßig hohen Gehalt an Lösungsmitteldämpfen aufwehst. Gel,inigt es, die Konvektionsströmung-en wirksam zu vorhindern, so ergeben sich hierbei folgende Vorteile: Die oben dem Kocher zugeführte reiche Lösung vermischt sich nicht sofort bei ihrem Eintritt in den Flüssigkeitsraum mit dem übrigen Kocherrohalt, sondern bildet zunächst oben eine Schicht von reicher Lösung, .so daß der darüber befindliche Kältem.itteldampf in ein Phasengleichgewicht mit dieser reicheren Lösung kommt, also wesentlich weniger Lösungsmitteldämpfe enthält, als es sonst bei vorhandener Konvektionsströmung der Fall wäre. Da ferner der Kocher unten beheizt wird und die reiche Lösung, wie bereits erwähnt, oben einströmt, tritt bei VeThinderung der Konvektionsströmung ein stetiges Temperatur- und Konzentrationsgefälle von oben nach unten auf"so daB sich unten die heiße arme Lösung ansammelt, während oben die bedeutend kältere und reichere Lösung verbleibt. Die an der untersten Stelle im Kocher gebildeten Dampfblasen, welche sich im Phasengleichgewicht mit der dort siedenden armen Lösung befinden und somit sehr viel Lösungsmitteldämpfe enthalten, stetigen im Gegenstrom .zu der immer reicher -,verdenden Lösung auf. Da der Wärmeuni Stoffaustausch in der Dampfphase außerordentlich hoch rist, werden diese Gasblasen während -ihres Durchganges im Kocher :selbst rektifiziert, bis sie oben an denn oberen Kocherspiegel mit der reichsten Lösung in Phasengleichgewicht kommen, wodurch der höchstmögliche Wert der Rektifikation im Kocher erreicht wird.
Durch .die Verhinderung ,der Konvektion ergibt sich ferner ein weiterer wichtiger Vorteil. Die unten am Kocher austretende arme Lösung hat eine bedeutend niedrigere Konzentration, als es unter den gleichen Verhältnissen der Fall ist, wenn der Flüssigkeitsinhalt des Kochers infolge der Konvektionsströmungen durchmischt wird. Durch diese niedrige Konzentration der austretenden armen Lösung wird die Absorption naturgemäß wesentlich verbessert.
Als Mittel, die Konvektionaströmumgen im Kocher zu verhindern, sind folgende Einrichtungen bekanntgeworden: Füllkörper, Drahtspiralen, spir alförmi.ge Einsätze mit Richtungswechsel oder Anordnung eines engen Zwischenraumes zwischen Außenwand und Schornstein. Alle diese Einrichtungen haben gewisse Nachteile, da sie den obergenannten Zweck entweder .nur unvollkommen erfüllen oder einen großen Durchflußwiderstand im Kocher verursachen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue, wesentlich verbesserte Ausführung eines Rektifikationskochers,wobei durch die neuartige Gestaltung der Kocherraumwandung für mehrfache Änderungen des Strömungsquerschnittes die Auebil urig der Konv ektionsströmungen sehr wirksam verhindert wird.. Erfindungsgemäß sind dabei das Außenrohr oder das Innenrohr oder beide gleichzeitig wellenförmig ausgebildet. Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise dieser Erfindung sei darauf hingewiesen, daß die Konvekti@onsströmung durch aufsteigende Gasblasen und :den Auftrieb der heißen Lösung entsteht und senkrecht nach oben gerichtet ist. Bringt man ,in Richtung einer Strömung mehrere stark veränderliche Querschnitte an, so wird die Strömungsgeschwindigkeit an den engen Stellen beschleunigt und an :den weiten Stellen verzögert. Diese positiven bzw. negativen Beschleunigungen der Strömung können nur auf Kosten der Strömungsenergie erfolgen, die hierdurch bei genügender Anzahl von Ouerschnittsveränderungen aufgezehrt wird. Berücksichtigt man ferner, daß das innere Kocherrohr der heißeste Teil des Kochers ist, so wird an jeder Querschnittserweiterung ein radiales Temperaturgefälle auftreten, @d. h. die Lösung wird -in jeder Querschnittserweiterung an dem äußeren Kochermanbel etwas abgekühlt. Hierdurch entsteht .an jeder Querschnittserwei.terung ein abwärts gerichteter Strömungsimpuls, welcher der aufsteigenden Konvektionsströmungentgegenwirkt und die Ausbildung einer starken durchgehenden Konvektionsströmung verhindert.
In Abb. i iist die Ausführungsform eines solchen Rektifikationskochers @dargestellt. Ein an sich bekannter stehender Doppelrohrkocher, dessen Innenrohr i als Schornstein ausgebildet ist, wird durch eine wellenförmige Formgebung .des Außenrohres 2 in einzelne Abschnitte mit stark veränderlichen Strömungsquerschnitten unterteilt. Dabei ist durch die glatten Übergänge jegliche Wirbelbildung ausgeschaltet.
In Abb. 2 ist :eine weitere Ausführungsform gezeigt. Hier ist die Wirkung der Querschnittsänderung noch erhöht, indem,auch das Innenrohr wellenförmig ausgebildet ist, so daß die konvektionshin:dernde Wijr#kung des Außenmantels beträchtlich verbessert wird. Bei Beheizung mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen hat die letztere Ausführungsform ferner den großen Vorteil, d,aß durch die wellenförmige Gestaltung des Innenrohres der Wärmeübergang erheblich verbessert und die Heizfläche bedeutend vergrößert wird. Das wellenförmig ausgebildete Innenrohr ,ist am unteren Ende auf einer ,gewissen Länge zylindrisch ausgeführt, so daß auch diie Innenbeheizung mit an sich bekannten zylindrischen elektrischen Heizkörpern möglüch ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kocher für Absorptionskälteappavate mit mehrfach sich änderndem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr oder das Innenrohr oder heidegleichzeitig .in Richtung ihrer Längsachse wellenförmig ausgebildet sind.
2. Kocher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem wellenförmig ausgebildeten Innenrohr dieses am unteren Ende auf einer @gewissen Länge zylindrisch ausgeführt ist, so daß die Innenheizung mit an sich bekannten zylindrisch elektrischen Heizkörpern möglich ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 567 544, 577 7o9, 621 402, 630 456, 651 313; britische Patentschrift Nr.4059 v. Jahre i898.