DE938848C

DE938848C - Absorption refrigeration machine

Info

Publication number: DE938848C
Application number: DEL8805A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Lang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-04-18
Filing date: 1951-04-19
Publication date: 1956-02-23

Description

Absorptionskältemaschinen sind in zwei Hauptanwendungsformen bekannt, nämlich als kontinuierlich und periodisch wirkende Anlagen. Die kontinuierlich betriebenen Anlagen wiederum lassen sich in zwei Gruppen unterteilen, und zwar in solche, bei denen zwischen Austreiber und Absorber ein von Fremd- oder Eigenenergie betriebenes Antriebsaggregat zwischengeschaltet ist und solche, die mit einem inerten Gas arbeiten und deren Lösungsumlauf durch Thermosiphonwirkung zustande kommt. Ihres geringen thermischen Wirkungsgrades wegen lassen sich letztere nur in Kleinanlagen verwenden. Auch ist ihr Leistungsvermögen begrenzt.Absorption chillers are known in two main forms of application, namely as continuous and periodically operating systems. The continuously operated systems in turn can be divided into two groups, namely those between the expeller and the absorber a drive unit powered by external or internal energy is interposed and those that work with an inert gas and their solution circulation by thermosiphon action comes about. Because of their low thermal efficiency, the latter can be used only use in small systems. Their capabilities are also limited.

Kontinuierlich betriebene Absorptionsanlagen mit mechanischer Lösungsmittelpumpe, die einen wesentlich besseren Wirkungsgrad erreichen, werden in der Form von Großkälteanlagen, vorzugsweise zur Abwärmeverwertung in der Industrie benutzt. Zu ihrem Betrieb sind meist zwei Energiequellen, nämlich Wärme und mechanische Arbeit notwendig. Beide Energiequellen sind in Großanlagen immer verfügbar. Die Ausstattung solcher Anlagen mit den notwendigen Maschinenelementen bereitet keine Schwierigkeiten, da sie kostenmäßig ihrem Umfang nach im Rahmen der Anlagen liegen und die Anwendung solcher Einrichtungen für die Abwärmeverwertung den Bau solcher Anlagen im Vergleich zu Kompressoranlagen rechtfertigt. Continuously operated absorption systems with mechanical solvent pumps, which one Achieve much better efficiency, are in the form of large-scale refrigeration systems, preferably used for waste heat recovery in industry. There are usually two energy sources for their operation, namely, heat and mechanical work are necessary. Both energy sources are in large-scale systems always available. Equipping such systems with the necessary machine elements does not cause any difficulties, as it is cost-effective according to its scope within the scope of the facilities and the use of such facilities for waste heat recovery the construction of such plants justified compared to compressor systems.

Es sind Vorschläge bekanntgeworden, nach denen allein aus Wärme als Energiequelle in Absorptionskältemaschinen Kälte in genügenden Mengen erzeugt werden soll. Einer praktischen Verwirklichung stehen aber erhebliche physikalisch begründete Schwierigkeiten entgegen.Proposals have become known according to which sufficient amounts of cold are generated from heat alone as an energy source in absorption refrigeration machines shall be. However, there are substantial physically justified reasons for a practical realization Difficulties.

So ist ζ. Β. ein Arbeitsverfahren für Absorptionskältemaschinen bekannt, bei dem die im Kocher entwickelten Dämpfe erst nach Heben des beweglichen Pumpenorgans durch ein Gasübergangsventil aus dem Kocher in den Kondensator überströmen können. Allein die hier an der Pumpe auftretende' Druckdifferenz zwischen Austreiber und Kondensator ist so groß, daß das Temperaturniveau des Kühlwassers so stark absinkt, daß eine ίο wirtschaftliche Verwertung nicht mehr sinnvoll ist. Demgegenüber betrifft, die Erfindung die Arbeitsweise einer Absorptionskältemaschine, bei der ein Kältemittel im Kreislauf von einem Austreiber durch einen Kondensator und über einen Verdämpfer mit nachgeschaletem Absorber zurück in den Austreiber unter Verwendung eines mittels durch Austreiberdampf betriebener Pumpe geförderten Lösungsmittels als Kältemittelträger zwischen Absorber und Austreiber und Rückleitung des Lösungsmittels aus dem Austreiber in den Absorber bewegt wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zuerst im Austreiber ein unabhängig vom Betriebszustand der Anlage einstellbarer, vorher bestimmter Druck erzeugt wird, bevor Kältemitteldampf zum Kondensator strömen, kann, so daß der Betriebsdruck im Austreiber unabhängig vom Kondensationsdruck im Kondensator wird, und daß die durch die unabhängige Einstellung erzeugte Druckdifferenz zwischen Austreiber und Absorber zum Antrieb der Pumpe benutzt wird. Zwischen Austreiber und Kondensator ist erfindungsgemäß ein Überströmventil eingeschaltet, wodurch ein zum Antrieb der Fördereinrichtung benötigter Druck vor der Fördereinrichtung eingestellt werden kann. Außerdem ist es vorteilhaft, Kondensator und Absorber zu einem Aggregat zu vereinigen und beide mit annähernd gleicher Temperatur zu betreiben sowie den Verdampfer in horizontale und vertikale Kammern zu unterteilen und den Zu- und Abfluß so anzuordnen, daß sich ein Lösungsmittelkonzentrat von mitgerissenem Lösungsmittel am Verdampferboden bilden kann. In der Leitung vom Kondensator zum Verdampfer wird zweckmäßig eine Blende mit Düsenöffnung vorgesehen.So is ζ. Β. a working method for absorption chillers known, in which the vapors developed in the cooker only after lifting the movable pump element through a gas transfer valve can overflow from the cooker into the condenser. Alone here at the pump occurring 'pressure difference between the expeller and condenser is so great that the temperature level of the cooling water drops so much that an ίο economic utilization no longer makes sense. In contrast, the invention relates to the operation of an absorption refrigerator in which a refrigerant in the circuit from an expeller through a condenser and via an evaporator with downstream absorber back into the expeller using a means by means of a pump operated by expeller steam as a refrigerant carrier between Absorber and expeller and return of the solvent from the expeller into the Absorber is moved, which is characterized in that first an independent in the expeller Pre-determined pressure, adjustable by the operating condition of the system, is generated before refrigerant vapor can flow to the condenser, so that the operating pressure in the expeller is independent on the condensation pressure in the condenser, and that by the independent setting pressure difference generated between the expeller and absorber is used to drive the pump. According to the invention, an overflow valve is connected between the expeller and the condenser, whereby a pressure required to drive the conveying device is set in front of the conveying device can be. It is also advantageous to combine the condenser and absorber into one unit combine and operate both at approximately the same temperature as well as the evaporator in to divide horizontal and vertical chambers and to arrange the inflow and outflow so that a solvent concentrate of entrained solvent can form on the bottom of the evaporator. In the line from the condenser to the evaporator an aperture with a nozzle opening is expediently provided.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer schematischen Darstellung, die nur als ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens anzusehen ist, erläutert: In dem wassergefüllten Kessel 1 zur Gewinnung von Abwärme sind der Absorber 2 und der Kondensator 3 eingebaut. Die Rohrschlange des Kondensators ist als kegelförmige Spirale ausgebildet. Durch die kegelförmige Spirale wird erreicht, daß die an jedem Rohr beim Wärmeaustausch entstehende laminare Strömung durch den darüberliegenden Rohrteil nicht berührt wird, so daß jeder Rohrteil eine eigene laminare Strömung mit höherer Temperaturdifferenz erzeugt. Durch die Stützen 4 und 5 wird das zu erwärmende Wasser zu- bzw. abgeführt. Ein thermostatisch wirkendes Sicherheitsventil 6 dient als Temperaturbegrenzer des Verbrauchswassers und verhindert das Entstehen unzulässig hoher Drücke im Kondensator 3. Vom Kondensator 3 führt eine Leitung 7 zum Wärmeaustauscher 8. In die Leitung 7 ist eine Blende 9 mit Durchfiußöffnung eingebaut, die in der Lage ist, die Aufgabe zu erfüllen, Dampf zu stauen und eine durch die Größe der Durchflußöffnung bestimmte Flüssigkeitsmenge durchzulassen. Die durch die Leitung 7 dem Wärmeaustauscher 8 zugeführte Flüssigkeitsmenge gibt im Wärmeaustauscher 8 ihre latente Wärme an den durch die Leitung 10 vom Verdampfer 11 zum Absorber 2 strömenden Kältemitteldampf ab. Der Wärmeaustauscher 8 dient zum Überhitzen des Kältemitteldampfes. Das Kältemittel verläßt durch die Leitung 12 den Austauscher 8 und fließt zum Verdampfer 11. In dem Verdampfer setzt sich das Kältemittel unter Entzug von Wärme aus dem Kühlabteil in Dampf um. Der Verdampfer ist durch Rohre 14 als Steilrohrverdampfer ausgebildet, wobei die Leitung 13 zwei Abteile miteinander bindet. Durch diese Unterteilung im Verdampfer wird erreicht, daß sich mitgerissenes Lösungsmittel in den unteren Teilen des Verdampfers ansammelt und mit wachsender Entfernung vom Zulauf bis zum Auslauf an Konzentration zunimmt, so daß also an dem Überlauf 15 des Verdampfers 11 ein Lösungsmittel-Höchst-Konzentrat den Verdampfer verläßt, das sich mit dem Dampf aus der Leitung 16 mischt und zum Absorber 2 fließt. Das Regenerieren des Verdampferinhaltes wird hierdurch erleichtert. Vom Kondensator 3 aus führt eine Leitung 18 zum Überströmventil 19 und weiterhin zum Austreiber 17. Dieser kann aus zwei ineinander angeordneten Behältern bestehen, nämlich einem Auß'enbehälter 20 und einem Innenbehälter 21. Im Innenbehälter 21 befindet sich eine nicht dargestellte Einrichtung, die in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Außenbehälter 20 Gas oder arme Lösung periodisch über die Leitung 29 und den Wärmeaustauscher 30 der Pumpe 28 als Antriebsmittel zuführt. Das Überströmventil 19 ist als Reglerveritil ausgebildet. Es besteht aus einer Feder mit einer Membran, wobei die Federkraft einstellbar ist. Das Ventil wird so eingestellt, daß sich im Austreiber ein bestimmter Druck bilden muß, bevor aus dem Behälter Kältemitteldampf zum Kondensator strömen kann. Hierdurch wird der Betriebsdruck im Austreiber 17 unabhängig vom Kondensationsdruck im Kondensator 3. Der Betriebsdruck im Austreiber 17 wird in bestimmter Höhe benötigt, um die Pumpe 28 mittels der durch die Leitung 29 strömenden Antriebsmittel anzutreiben. Dieser Druck ist unterschiedlich und richtet sich nach der Arbeitsleistung der Anlage.In the following, the invention is illustrated by means of a schematic representation, which is only used as an exemplary embodiment of the concept of the invention is to be seen, explained: In the water-filled boiler 1 for the recovery of waste heat are the Absorber 2 and the condenser 3 installed. The coil of the condenser is designed as a cone-shaped Spiral formed. Due to the conical spiral it is achieved that the at each Tube laminar flow created during heat exchange through the tube part above is not touched, so that each pipe part has its own laminar flow with a higher temperature difference generated. The water to be heated is supplied or discharged through the supports 4 and 5. A thermostatically acting safety valve 6 serves as a temperature limiter for the consumption water and prevents the occurrence of impermissibly high pressures in the condenser 3. A line 7 leads from the condenser 3 to the heat exchanger 8. A diaphragm 9 with a flow opening is installed in the line 7, which is capable of is to accomplish the task of damming steam and one by the size of the flow opening to let through a certain amount of liquid. The heat exchanger 8 fed through line 7 The amount of liquid in the heat exchanger 8 gives its latent heat to the through Line 10 from evaporator 11 to absorber 2 flowing refrigerant vapor. The heat exchanger 8 is used to overheat the refrigerant vapor. The refrigerant leaves the exchanger 8 through the line 12 and flows to the evaporator 11. The refrigerant settles in the evaporator with the extraction of heat from the Refrigerator compartment to steam. The evaporator is designed as a vertical tube evaporator by tubes 14, the line 13 connecting two compartments together. This division in the evaporator it is achieved that entrained solvent in the lower parts of the evaporator accumulates and increases in concentration with increasing distance from the inlet to the outlet, so that at the overflow 15 of the evaporator 11 a maximum solvent concentrate leaves the evaporator, which mixes with the steam from the line 16 and to the absorber 2 flows. This makes it easier to regenerate the contents of the evaporator. From capacitor 3 leads a line 18 to the overflow valve 19 and further to the expeller 17. This can from consist of two containers arranged one inside the other, namely an outer container 20 and an inner container 21. In the inner container 21 there is a device, not shown, which is dependent from the liquid level in the outer container 20 gas or poor solution periodically through the line 29 and the heat exchanger 30 of the pump 28 as drive means. The overflow valve 19 is designed as a regulator control unit. It consists of a spring with a membrane, the spring force being adjustable. The valve is set so that that a certain pressure must build up in the expeller before refrigerant vapor is released from the container can flow to the capacitor. This makes the operating pressure in the expeller 17 independent from the condensation pressure in the condenser 3. The operating pressure in the expeller 17 is required in a certain height to the pump 28 by means of the drive means flowing through the line 29 to drive. This pressure is different and depends on the work performance the plant.

Ein Regler 40, der im Zuge der Leitung 35 für die reiche Lösung angeordnet sein kann, regelt die Verdampfungstemperatur im Verdampfer 11 in Abhängigkeit vom Druck im Absorber 2, und zwar dadurch, daß der Wärmezufluß zur Heizquelle 24 gedrosselt oder verstärkt wird. Über die Leitung fließt reiche Lösung aus dem Absorber 2 der Pumpe 28 zu. Die Pumpe 28 drückt die reicheA regulator 40, which can be arranged in the course of the line 35 for the rich solution, regulates the Evaporation temperature in the evaporator 11 as a function of the pressure in the absorber 2, namely in that the flow of heat to the heating source 24 is throttled or increased. Over the line Rich solution flows from the absorber 2 to the pump 28. The pump 28 pushes the rich

Lösung durch Leitung 38 über den Wärmeaustauscher 30 in den Austreiber 17, in dem das Kältemittel in an sich bekannter Weise teilweise ausgetrieben wird. Man kann z. B., wie bereits bekannt, die Pumpe auch mit Kältemitteldampf allein betreiben; hierdurch vermindert sich der Wirkungsgrad des Kältemittelkreislaufes etwas, so daß mit der Anlage mehr Warmwasser (bezogen auf die geleistete Kältekalorie) erzeugt wird, das oftmals bei solchen Anlagen, z. B. in Hotels usw., gut verwertet werden kann.Solution through line 38 via the heat exchanger 30 in the expeller 17, in which the refrigerant is partially expelled in a manner known per se. You can z. B., as already known, also operate the pump with refrigerant vapor alone; this reduces the Efficiency of the refrigerant circuit somewhat, so that more hot water (based on on the cold calorie performed) is generated, which is often in such systems, z. B. in hotels etc., can be used well.

Jede Absorptionskältemaschine ist. bezüglich ihres Wirkungsgrades von der Außentemperatur abhängig. Im vorliegenden Fall besteht aber die Möglichkeit, auch bei hohen Außentemperaturen mit so hohen Kondensations- und damit Betriebsdrücken zu arbeiten, daß die Anlage gemäß der Erfindung an den Wärmeaustauschern genügend hohe Austauschtemperaturen zur Verfügung hat und sich somit besonders gut für tropische Gegenden, heiße, zu kühlende Grubenorte, Hotels mit großen Küchenbetrieben usw. eignet. Die Verhältnisse können hierbei so günstig liegen, daß die Kältekalorien bei hohem Warmwasserbedarf praktisch kostenlos anfallen.Every absorption chiller is. in terms of their efficiency from the outside temperature addicted. In the present case, however, there is also the possibility of high outside temperatures to work with so high condensation and thus operating pressures that the system according to the Invention has sufficiently high exchange temperatures available on the heat exchangers and therefore particularly good for tropical areas, hot pit locations to be cooled, hotels with large kitchens, etc. is suitable. The ratios can be so favorable that the Cold calories are practically free of charge when there is a high demand for hot water.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. How an absorption refrigeration machine works, in which a refrigerant is circulated from an expeller through a condenser and via an evaporator with a downstream Absorber back into the expeller using a means through expeller steam operated pump pumped solvent as a refrigerant carrier between absorber and expeller and return of the solvent is moved from the expeller into the absorber, characterized in that, that first in the expeller (17) an adjustable independently of the operating state of the system, predetermined pressure is generated before refrigerant vapor can flow to the condenser (3), so that the operating pressure in the expeller (17) is independent of Condensation pressure in the condenser (3) and that by the independent setting pressure difference generated between the expeller and absorber to drive the pump (28) is used.

2. absorption refrigeration machine for performing the operation according to claim 1, characterized characterized in that a controllable overflow valve between the expeller (17) and the condenser (3) is arranged.

3. absorption refrigerator according to claim 2, characterized in that the condenser (3) and absorber (2) to utilize their waste heat to form an aggregate (boiler) are assembled.

Referred publications:
German patent specifications No. 704239, 671942,

6328x1, 622555;

Article by B. Blier and M. Kotschet-

koff in the magazine "Cholodilnaja Technika" (1948), volume i, reported in the journal »Kältetechnik«, I (1949), p. 134.

1 sheet of drawings