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Verfahren und Einrichtung zur Kälteerzeugung durch Absorption Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kälteerzeugung durch Absorption.
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Derartige Kälteerzeugungssysteme enthalten in der Regel einen Verdampfer,
einen Absorber, einen Kocher und einen Kondensator, wobei zumindest zwei in Kreislauf
versetzte Media, d. h. ein Kühlmittel und ein Lösungsmittel, verwendet werden. Soll
die Kühlung bei niedrigen Verdampfungstemperaturen stattfinden, wobei auch die Temperatur
des Heizdampfes gering und die zur Verfügung stehende Menge des eventuell verhältnismäßig
warmen Kühlwassers beschränkt sein kann, so ist die Kälteerzeugung durch Absorption
im allgemeinen lediglich in mehr als einer Stufe auszuführen, wodurch die Anlage
und ihr Betrieb kostspielig werden.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden,
die Kühlung derart vorzunehmen, daß der Druck des aus dem Kältemittel durch Wärmeentnahme
im Verdampfer entstehenden Kältemitteldampfes von geringem Druck und geringer Temperatur
zunächst erhöht und der Kältemitteldampf bei diesem erhöhten Druck dem Lösungsmittel
im Absorber zugeführt wird. Praktisch ist im Absorber bereits eine Lösung vorhanden,
die aus Kältemittel und Lösungsmittel besteht. Auf diese Weise wird der im Absorber
herrschende Druck im Verhältnis zum Druck im Verdampfer
und somit
auch die Konzentration der im Absorber befindlichen Lösung erhöht.
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Bei den bisherigen Verfahren wird jedoch der Druck des im Verdampfer
entstehenden Dampfes mittels eines Treibdampfes erhöht, dessen Druck und Temperatur
und somit sein. Wärmeinhalt geringer sind als die des im Kocher befindlichen Dampfes.
Zur Druckerhöhung einer bestimmten Menge von Niederdruckdampf ist somit eine verhältnismäßig
größere Menge von Treibdampf erforderlich, als im Fall eines Treibdampfes von hohem
Druck und hoher Temperatur, d. h. von höherem Wärmeinhalt. Da die zur Druckerhöhung
im Absorber erforderliche Dampfmenge für die nützliche Kühlung verlorengeht, wird
die Menge der am Kreisprozeß teilnehmenden Lösung und somit auch die Abmessungen
der verschiedenen Anlageteile und insbesondere der Dampf- und Wasserverbrauch des
Systems um so größer, je mehr Treibdampf zur Druckerhöhung verwendet wird.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, in Kleinanlagen zwecks Vermeidung
von Lösungspumpen Treibdampf zu verwenden. Es soll dabei die Lösungspumpe zwischen
Absorber und Kocher vermieden werden, da durch die Anwendung eines beweglichen Bestandteiles
der Gebrauch von kleinen Absarptionskältegeräten gegenüber der Anwendung von selbsttätigen
Kompressionskleingeräten mit gutem Wirkungsgrad vollkommen unbegründet sein würde.
Gemäß einem bekannten Vorschlag arbeitet die Anlage mit Luftkühlung, wobei der Druckunterschied
zwischen dem Verdampfer und dem im wesentlichen bei Kocherdruck arbeitenden Absorber
durch dem Kocher entnommenes Dampfgemisch in einem Ejektor überwunden werden'soll.
Die Menge des dem Kocher entnommenen Dampfgemisches ist aber dabei zu hoch, da einerseits
der Druckunterschied zu groß ist, andererseits der Ejektor bei derartigen geringen
Leistungen mit sehr schlechtem Wirkungsgrad arbeitet. Somit ist der thermische Wirkungsgrad
der Anlage sehr gering. Außerdem steht das dem Verdampfer für den Ejektor entnommene
Dampfgemisch mit der armen Lösung im Gleichgewicht, wodurch der Wirkungsgrad noch
geringer werden kann.
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Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser Nachteile und die Schaffung
eines Systems, in welchem die Kälteerzeugung durch Absorption selbst bei niedrigen
Verdampfungstemperaturen mit einem verhältnismäßig. guten Wirkungsgrad in einer
einzigen Stufe ausgeführt werden kann, wobei auch ein Heizdampf von niedriger Temperatur
und beschränkte Mengen von normalem Kühlwasser ausreichen. Dies wird dadurch erreicht,
daß bei einem Verfahren zur Kälteerzeugung durch Absorption mittels in Kreislauf
versetzter Kälte-bzw. Lösungsmittel, bei welchem der Absorberdruck höher als der
Verdampferdruck ist und die Kältemitteldämpfe durch eine Dampfstrahlpumpe auf Absorberdruck
verdichtet werden, bei welchem ferner der Kocherdruck wesentlich höher als der Absorberdruck
ist und der Druck der vom Absorber zum Kocher fließenden hochkonzentrierten Lösung
durch Energiezufuhr von außen auf den Kocherdruck erhöht wird, gemäß der Erfindung
als Treibdampf für die Dampfstrahlpumpe in an sich bekannter Weise eine Teilmenge
des im Kocher aus der hochkonzentrierten Lösung ausgetriebenen Kältemitteldampfes
verwendet wird.
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Zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kälteerzeugung durch
Absorption wird eine Anlage mit in Reihenschaltung angeordnetem Verdampfer, Absorber,
Kocher und Kondensator vorgeschlagen, bei welcher zwischen dem Verdampfer und dem
Absorber in an sich bekannter Weise ein Ejektor zur Druckerhöhung des aus dem Verdampfer
entweichenden Kühlmitteldampfes vorgesehen ist, wobei der Ejektor im Sinne der Erfindung
einen Rückschluß an den Dampfraum des Kochers zwecks Zuführung von Treibdampf aufweist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert,
auf welcher ein Ausführungsbeispiel der zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeigneten Anlage dargestellt ist.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht die Anlage in üblicher Weise
aus einem Verdampfer i, einem Absorber 8, einem Kocher 5 und einem Kondensator 17,
die in Serie geschaltet sind. Demgemäß ist der Verdampfer i durch eine Rohrleitung
2, einen Wärmeaustauscher 3 und eine Rohrleitung 7 mit dem Absorber 8 verbunden.
Der Absorber 8 verkehrt mit dem Kocher 5 über eine Rohrleitung i i und einen Wärmeaustauscher
12, wobei der Kocher 5 durch eine Rohrleitung 16 mit dem Kondensator 17 und dieser
über den Wärmeaustauscher 3 und ein Regelventil 18 mit dem Verdampfer i verbunden
ist. Zwischen den Verdampfer i und den Absorber 8 ist ein Ej ektor 4. eingeschaltet,
der im Sinne der Erfindung einen Rückschluß 6 an den Dampfraum des Kochers 5 aufweist.
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In die Rohrleitung 1i ist eine Förderpumpe io eingeschaltet, welche
die im Absorber 8 entstehende Lösung dem Kocher. 5 zuführt. Eine Rohrleitung 14
verbindet den Kocher 5 über den Wärmeaustauscher i2 und ein Drosselventil 15 ebenfalls
mit dem Absorber B. Der Absorber 8 ist mit einer Rohrschlange g für gewöhnliches
Kühlwasser versehen. Der Kocher 5 weist eine Rohrschlange 13 für ein umlaufendes
Heizmittel auf.
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Die dargestellte "Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage arbeitet'
wie folgt: Der im Verdampfer i entstehende Kühlmitteldampf von. geringem Druck gelangt
über die Rohrleitung 2 und den Wärmeaustauscher 3 in den Ejektor4. In diesem wird
der Druck des Kühlmitteldampfes mittels des dem im Kocher 5. entstehenden Dampf
oder Dampfgemisch entnommenen und über die den Rückschluß 6 bildende Rohrleitung
zugeführten Treibdampfes von hohem Druck und hoher Temperatur erhöht und in diesem
Zustand über die Rohrleitung 7 der im Absorber 8 befindlichen Lösung zugeführt.
Somit herrscht im Absorber 8 ein höherer Druck als irn Verdampfer i,
wodurch
dann die Konzentration der sich im Absorber 8 bildenden Lösung erhöht wird, und
eine reiche Lösung entsteht. Die Lösungswärme der Dämpfe wird durch in der Rohrschlange
g umlaufendes gewöhnliches Kühlwasser abgeleitet.
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Die im Absorber 8 entstehende reiche Lösung wird mittels der Pumpe
io über die Rohrleitung z i und den Wärmeaustauscher 12 dem Kocher 5 unter Druck
zugeführt. Im Kocher 5 wird das Kühlmittel aus der Lösung durch Erwärmung bzw. Kochen
mittels des in der Rohrschlange 13 umlaufenden Heizmittels herausgetrieben.
Die restliche arme Lösung gelangt im wiederholten Kreislauf über die Rohrleitung
14, den Wärmeaustauscher 12 und das Drosselventil 15 in den Absorber 8 zurück.
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Eine Teilmenge des im Kocher 5 entstehenden Dampfes bzw. Dampfgemisches
strömt als Treibdampf über die Rohrleitung 6 dem Ejektor 4 zu und bewirkt die Druckerhöhung
des aus dem Verdampfer i über die Rohrleitung 2 und den Wärmeaustauscher 3 zuströmenden
Kältemitteldampfes. Die andere Teilmenge des im Kocher 5 entstehenden Dampfes bzw.
Dampfgemisches strömt nach gehöriger Trocknung und Abkühlung bzw. Rektifikation
in einem im domartigen oberen Teil des Kochers 5 angebrachten und in seinen Einzelheiten
nicht dargestellten Rektifikator über die Rohrleitung 16 dem Kondensator
17 zu. In diesem wird das gasförmige Kühlmittel durch Kühlwasser verflüssigt
und in diesem Zustand über den Wärmeaustauscher 3 und das Regelventil 18 dem Verdampfer
i zugeführt, wodurch der beschriebene Vorgang von neuem beginnt.
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Die im Verdampfer i entstehenden Dämpfe können dem Ejektor 4 über
eine Rohrleitung ig bei Umgehung des Wärmeaustauschers 4 auch unmittelbar zugeführt
werden.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Treibdampf vor Rektifikation
dem Ejektor 4 zugeführt. Es ist aber auch möglich, einen Teil des rektifizierten
gasförmigen Kältemittels als Treibdampf zu verwenden und dem Ejektor zuzuführen,
obwohl das vorher beschriebene Verfahren offensichtlich vorteilhafter ist, da in
diesem Fall nicht nur der Kondensator, sondern auch der Rektifikator lediglich für
die zur nützlichen Kälteerzeugung erforderliche Kühlmittelmenge bemessen werden
kann. Auch der Wärmebedarf der Rektifikation und die erforderliche Kühlwassermenge
des Kondensators werden dabei geringer.