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Verfahren zum Regulieren von Absorptions-Kälteanlagen Das vorliegende Patent bezieht sich auf ein Verfahren zum Regulieren von Absorptions-Kälte- anlagen, welche eine Salzlösung als Absorptionsflüssigkeit und ein damit mischbares Medium als Kältemittel verwenden, und auf eine Absorptions- Kälteanlage zur Durchführung des Verfahrens.
Absorptions-Kälteanlagen der Art wie sie kommerziell für die Luftkonditionierung verwendet werden und wie sie z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 2 918 807 vom 29. Dez. 1959 mit dem Titel Absorptions-Kälteanlage mit innerer Schlange beschrieben sind, sind zwar für den vorgesehenen Verwendungszweck sehr befriedigend, weisen aber wegen der Kesselsteinbildung in den Kondensatorrohren einen wichtigen Nachteil auf. Beim Betrieb unter Teillast wird der Kühlwasserstrom durch die Kon- densatorrohre reduziert, wodurch die Kondensationstemperatur ansteigt.
Die Kesselsteinbildung wird für jede Temperaturerhöhung des Wassers um 51/2 C verdoppelt. Durch die Erhöhung der Temperatur des durch die Rohre fliessenden Kühlwassers wird die Ausscheidung von Unreinigkeiten aus dem Wasser stark gesteigert, was eine stärkere Kesselsteinbildung in den Rohren und eine Verringerung des Durch- strömquerschnittes für das Kühlwasser zur Folge hat. Dies ergibt einen unbefriedigenden Betrieb der Anlage, wobei häufiges Reinigen der Rohre durch mechanisches Bürsten oder durch umständliche chemische Behandlung erforderlich ist.
In manchen Fällen müssen die Kondensatorrohre nach kurzer Zeit ersetzt werden, und zwar hauptsächlich wegen ihrer Beschädigung durch chemische Reinigung. Weiter nimmt der Heizdampfverbrauch im Kocher nicht proportional zur Verringerung der Belastung der Kälteanlage ab, so dass der Dampfverbrauch bei Teillast nicht so wirtschaftlich ist, wie er sein sollte, was Betriebskosten zur Folge hat, die in gewissen Fällen stören.
Das vorliegende Patent bezieht sich deshalb auf ein Verfahren zum Regulieren von Absorptions- Kälteanlagen, welche eine Salzlösung als Absorptionsflüssigkeit und ein damit mischbares Medium als Kältemittel verwenden, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Reduzieren der Leistung der Anlage Salz aus der Lösung im Kocher ausgefällt wird und dass zum Erhöhen der Leistung das ausgefällte Salz in der Lösung im Kocher gelöst wird.
Das Patent bezieht sich ferner auf eine Ab- sorptions-Kälteanlage zur Durchführung des Verfahrens, welche einen Absorber, einen Verdampfer, einen Kocher, einen Kondensator sowie Mittel zum Fördern schwacher Lösung vom Absorber zum Kocher, Mittel zum Zuführen starker Lösung vom Kocher zum Absorber, Mittel zum Zuführen eines Heizmediums zum Kocher, einen Wärmeaustauscher für die starke und die schwache Lösung und Mittel zum Zuführen eines Kühlmediums zum Kondensator aufweist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Anlage Mittel vorhanden sind, welche bei Teilbelastung der Anlage Salz aus der Lösung im Kocher ausfällen und dadurch die Leistung der Anlage reduzieren,
wobei diese Mittel zum Ausfällen von Salz bei einer Erhöhung der Belastung der Anlage das ausgefällte Salz im Kocher wieder in Lösung gehen lassen und dadurch die Leistung der Anlage erhöhen.
Der Ausdruck schwache Lösung bezeichnet hier eine Lösung von geringer Absorptionskraft, also eine mit Kältemittel beinahe gesättigte Lösung; der Ausdruck starke Lösung:> bezeichnet demgegen-
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über eine Lösung mit grosser Absorptionskraft, also eine an Kältemittel arme Lösung.
Die bevorzugte Absorptionslösung ist eine Lösung von Lithiumbromid in Wasser. Das vorgezogene Kältemittel ist Wasser. Die Konzentration der den Kocher verlassenden Lösung kann variieren, beträgt aber bei voller Belastung der Anlage vorzugsweise etwa 66/';.
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Absorptions-Kälteanlage gemäss der Erfindung zur Durchführung des ebenfalls erfindungsgemässen Verfahrens beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 in einer schematischen Ansicht eine Ab- sorptions-Kälteanlage mit einer Reguliereinrichtung, Fig.2 eine schematische Ansicht einer modifizierten Reguliereinrichtung, Fig. 3 in einer graphischen Darstellung die benötigten Heizdampfmengen beim Betrieb bei Teillast für verschiedene Steuerungsarten von Absorp- tions-Kälteanlagen,
Fig.4 eine ähnliche graphische Darstellung wie Fig. 3, wobei die Kondensationstemperatur in Funktion der Belastung der Anlage aufgetragen ist, Fig. 5 in einer graphischen Darstellung die Arbeitsweise einer Reguliereinrichtung, welche schwache Lösung um den Kocher herumführt;
Fig.6 bis 12 zeigen graphische Darstellungen des Lösungskreislaufes in einer Absorptions-Kälte- anlage für verschiedene Belastungen, Fig. 13 ist eine schematische Ansicht einer Absorptions-Kälteanlage mit einer modifizierten Reguliereinrichtung, Fig. 14 eine perspektivische Ansicht des Kochers der Anlage nach Fig. 13, teilweise aufgebrochen, um die Reguliereinrichtung sichtbar zu machen, Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich wie Fig. 14 und zeigt eine modifizierte Reguliereinrichtung.
Fig.16 ist auch eine perspektivische Ansicht ähnlich wie Fig. 14 und 15 und zeigt eine weitere modifizierte Reguliereinrichtung.
Fig. 17 ist eine ähnliche perspektivische Ansicht wie Fig. 16 und zeigt eine andere Stellung der Re- guliereinrichtung, und Fig. 18 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kochers einer Absorrptions-Kälteanlage, teilweise aufgebrochen, um eine modifizierte Reguliereinricbtung sichtbar zu machen.
In Fig. 1 ist eine Absorptions-Kälteanlage schematisch dargestellt. Diese Anlage weist ein Gehäuse 2 auf, welches eine Mehrzahl von Rohren 3 enthält, die mit dem Gehäuse zusammen einen Absorber bilden. Im Gehäuse 2 ist über den Rohren 3 ein schalen- ähnliches Glied 4 angeordnet, welches mit dem Gehäuse 2 zusammenarbeitet und mit ihm zusammen einen Verdampfer bildet. Der Verdampfer enthält eine Mehrzahl von Rohren 6, welche über der Schale 4 in der Längsrichtung des Gehäuses 2 verlaufen. Ein zu kühlendes Medium wird durch diese Rohre 6 ge- führt und gibt dabei Wärme an das über die Rohre versprühte flüssige Kältemittel ab.
Ein zweites Gehäuse 7 ist über dem ersten Gehäuse 2 angeordnet. Rohre 8 verlaufen im unteren Teil des Gehäuses 7 und bilden mit demselben zusammen einen Kocher. Eine Mehrzahl von Rohren 9 ist im oberen Teil des Gehäuses 7 angeordnet. Die Rohre 9 arbeiten mit einem schalenähnlichen Glied 10 zusammen, um einen Kondenstor zu bilden.
Eine Pumpe 11 saugt schwache Lösung aus dem Absorber 2, 3 durch eine Leitung 1 ?_ ab. Die Pumpe 11 fördert schwache Lösung durch eine Leitung 13 zu einem Wärmeaustausch-.r 14, in welchem die schwache Lösung von. starker Lösung, die vom Kocher zurückkommt, Wärme aufnimmt, wie im folgenden beschrieben. Die schwache Lösung wird dann vom Wärmeaustauscher durch eine Leitung 15 zum Kocher 7, 8 geführt und dann durch eine Sprüheinrichtung 15' versprüht.
Die Sprüheinrichtung 15' kann zwei Einlassrohre an den beiden Enden des Kochers aufweisen, wobei dasjenige Einlassrohr, welches näher bei einer überlaufanordnung 16 liegt, etwas tiefer liegt als das andere, was einen besseren Teillastbetrieb ergibt. Starke Lösung fliesst vom Kocher 7, 8 durch die überlaufanordnung 16, eine Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14 und eine Leitung 18 zum Absorber und tritt in denselben in der Nähe eines Endes des Gehäuses 2 ein; die starke Lösung fliesst also unter der Einwirkung der Schwerkraft aus dem Kocher zum Absorber. Es ist natürlich auch möglich, die starke Lösung im Absorber über die darin befindlichen Rohre zu verteilen.
Eine Pumpe 20 dient als Absorberpumpe und wird dazu verwendet, Lösung mittlerer Konzentration aus dem Absorber 2, 3 durch einen Auslass 21 und eine Leitung 22 abzuziehen. Die Pumpe 20 fördert die Lösung mittlerer Konzentration durch eine Leitung 23 zu einer Sprüheinrichtung 24 im Absorber. Die Sprüheinrichtung 24 verteilt die Lösung mittlerer Konzentration über die ganze Länge der Rohre 3 des Absorbers. Es ist klar, dass sich die starke Lösung in gewissem Masse mit der Lösung im Absorber mischt und dass eine vollständige Mischung erfolgt, wenn die Pumpe 20 die gemischte Lösung fördert, so dass eine Lösung mittlerer Konzentration umgewälzt wird. Für eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung der Lösungsströme in der Anlage wird auf die USA-Patentschrift Nr. 2 840 997 vom 1.
Juli 1958 hingewiesen.
In der Nähe des Wärmeaustauschers 14 ist eine Umgehungsleitung 25 angeordnet, welche die Leitung 15 mit der Leitung 17 auf der dem Kocher zugewandten Seite des Wärmeaustauschers verbindet. Ein Dreiwe-- Regulierventil 26 ist an der Verbindungsstelle der Leitung 25 mit der Leitung 15 angeordnet und dient zu einem noch zu beschreibenden Zweck. Es ist wünschbar, das Ventil 26 so nahe wie möglich beim Wärmeaustauscher 14 anzuordnen, um dafür zu sorgen, dass darüber in der Leitung für
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die schwache Lösung eine gewisse Flüssigkeitssäule besteht.
Wenn dann das Ventil so eingestellt wird, dass die ganze Menge der schwachen Lösung durch die Umgehungsleitung 25 fliesst, dann sorgt diese Flüssigkeitssäule dafür, dass keine schwache Lösung zum Kocher gelangt, auch wenn das Ventil gegen die Leitung 15 nicht ganz dicht ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das Ventil 26 ein pneumatisch betätig- bares Ventil, das von einer Steuervorrichtung 27 betätigt wird, welche auf die von einem Thermometer 28 angezeigte Temperatur anspricht. Die Funktion und Wirkungsweise dieser Steuervorrichtung ist im folgenden näher beschrieben.
Kühlwasser wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe durch eine Leitung 29 zu den Rohren 3 des Absorbers geführt. Das Kühlwasser gelangt aus den Rohren 3 des Absorbers durch eine Leitung 30 zu den Rohren 9 des Kondensators. Darauf verlässt das Kühlwasser die Rohre 9 des Kondensators durch eine Leitung 31. Eine Umgehungsleitung 32 verbindet die Leitung 30 unter Umgehung der Rohre 9 des Kondensators mit der Leitung 31. Ein handbetätigtes Ventil 33 ist in der Umgehungsleitung 32 angeordnet. Diese Umgehungsleitung 32 mit dem Ventil 33 gestattet eine Einstellung des Kühlwasserstromes durch die Rohre des Kondensators bei Voll- last während der Montage der Anlage. Später ist keine Einstellung des Kühlwasserstromes durch die Kondensatorrohre mehr erforderlich.
Heizdampf wird den Rohren 8 des Kochers durch eine Leitung 34 zugeführt. Wenn es erwünscht ist, kann in der Leitung 34. ein geeignetes (nicht dargestelltes) Druckregulierventil angeordnet sein, um im Kocher einen gewünschten Dampfdruck einzustellen. Normalerweise verwendet die Anlage jedoch Heiz- dampf mit einem Druck von 0,85 kg/cm2, wie er von den in der Industrie gebräuchlichen Heizkesseln geliefert wird. Der kondensierte Heizdampf verlässt die Rohre 8 des Kochers durch eine Leitung 35, wobei in dieser Leitung eine geeignete Dampffalle 36 angeordnet ist, welche dafür sorgt, dass nur Kondensat den Kocher verlässt.
Ein zu kühlendes Medium wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe durch eine Leitung 37 zu den Rohren 6 des Verdampfers gefördert. Das gekühlte Medium verlässt die Rohre 6 durch eine Leitung 38 und wird dann zu einer Verwendungsstelle wie z. B. zur Zentrale einer Luftkonditionierungsanlage geführt. Das Medium wird von der Verwendungsstelle durch die Leitung 37 zum Verdampfer 2, 4 zurückgeführt, um wieder gekühlt zu werden. Das Thermometer 28 der Reguliereinrichtung 27 ist an der Leitung 38 angeordnet, um die Temperatur des gekühlten, den Verdampfer verlassenden Mediums zu messen, welche die Belastung der Anlage wiedergibt.
Kondensiertes Kältemittel verlässt die Schale 10 des Kondensators durch eine Leitung 40 und wird dem Verdampfer zugeführt und in demselben über die Rohre 6 verteilt, um diese Rohre zu benetzen. Es ist klar, dass das Kältemittel durch die Wärme, die es vom durch die Rohre 6 fliessenden Medium aufnimmt, verdampft wird. Der Kältemitteldampf gelangt in den Absorber und wird von der darin befindlichen Lösung absorbiert.
Eine Pumpe 41 wälzt flüssiges Kältemittel, das sich im Verdampfer ansammelt, im Verdampfer um. Die Pumpe 41 ist über eine Leitung 42 mit dem Verdampfer verbunden, um flüssiges Kältemittel aus demselben abzusaugen. Die Pumpe 41 fördert das flüssige Kältemittel durch eine Leitung 43 zu einer Sprüheinrichtung 44 im Verdampfer. Das aus der Sprüheinrichtung 44 austretende Kältemittel verdampft zum Teil und wird zu einem anderen Teil dazu verwendet, die Rohre 6 zu benetzen. Das flüssige Kältemittel auf der Aussenseite der Rohre 6 nimmt Wärme vom durch die Rohre fliessenden Medium auf und verdampft, wobei der Dampf wie beschrieben zum Absorber gelangt.
Eine geeignete Reinigungseinrichtung 45 ist vorhanden, um nicht kondensierbare Gase aus dem Absorber zu entfernen. Ein Ejektor 46 der Reinigungs- einrichtung 45 ist über eine Leitung 47 mit einer Reinigungsleitung 48 verbunden, die längs durch den Absorber verläuft. Eine Kühlschlange 49 der Reinigungseinrichtung 45 ist mit der Leitung 37 über eine Leitung 50 und mit der Leitung 38 über eine Leitung 51 verbunden, so dass das gekühlte Medium zur Kühlung der Lösung in einem Reinigungstank 52 verwendet werden kann.
Zum Regulieren des Betriebes der beschriebenen Absorptions-Kälteanlage wird die Umgehungsleitung 25 verwendet, welche wie beschrieben die Leitung 15 für die schwache Lösung mit der Leitung 17 für die starke Lösung in der Nähe des Wärmeaus- tauschers 14 verbindet, wobei an der Verbindungsstelle der Umgehungsleitung 25 und der Leitung 15 ein Dreiweg-Regulierventil 26 angeordnet ist, um den Strom der schwachen Lösung auf diese beiden Leitungen aufzuteilen. Der Strom der schwachen Lösung zum Wärmeaustauscher 14 ist unter allen Lastbedingungen gleich gross. Es ist klar, dass das Thermometer 28 in Berührung mit der Leitung 38 oder auch in der Leitung 38 angeordnet werden kann.
Das Ventil 26 ist so konstruiert, dass es keine Luft in die Anlage gelangen lässt.
Bei voller Belastung fliesst die ganze Menge der schwachen Lösung durch die Leitung 15 zum Kocher. Wenn jedoch die Belastung der Anlage abnimmt, was durch die Temperatur des gekühlten Mediums angezeigt wird, das den Verdampfer verlässt, so wird das Ventil 26 so betätigt, dass es einen Teil des Stromes der schwachen Lösung durch die Umgehungsleitung 25 zur Leitung 17 für die starke Lösung fliessen lässt. Dieses Umleiten von schwacher Lösung verändert die Konzentration der dem Absorber zugeführten Lösung- entsprechend den Anforderungen. Es wird dem Kocher allgemein gesprochen nur gerade so viel Lösung zum Konzentrieren zugeführt, wie nötig ist, um die Absorberlösung auf der
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durch die Belastung der Anlage gegebenen Konzentration zu halten.
Im Kocher ergeben sich so zwar bei Teillast sehr hohe Salzkonzentrationen, die bisher wegen der Kristallisierungsmöglichkeit im Wärmeaustauscher als gefährlich betrachtet wurden; da aber die hoch konzentrierte Salzlösung, die den Kocher verlässt, sofort mit sehr schwacher Lösung verdünnt wird, werden solche Kristallisierungen im Wärmeaustauscher vermieden.
Fig. 3 zeigt in einer graphischen Darstellung den Heizdampfverbrauch bekannter Absorptions-Kältean- lagen und der Anlage mit der beschriebenen Regulierung in Funktion der Belastung. Auf der Abszisse ist die Belastung in Prozenten der Vollast aufgetragen, auf der Ordinate der Dampfverbrauch in kg pro Stunde und pro Tonne. Der Punkt A bezeichnet die volle Belastung, für welche eine Anlage ausgelegt ist. Die Kurve a gibt den Dampfverbrauch für eine Anlage mit Küblwasserregulierung, die Kurve b für eine solche mit Heizdampfregulierung an, und die Kurve c gilt für die beschriebene Anlage.
Man kann feststellen, dass die Regulierung der beschriebenen Anlage den Heizdampfverbrauch bei Teillast gegen- über denjenigen bekannten Anlagen stark vermindert, weil bei Teillast die geringe, dem Kocher zugeführte Lösungsmenge durch einen sehr weiten Bereich konzentriert wird. Je kleiner der Lösungsstrom und je grösser der Konzentrierungsbereich sind, desto höher wird der Wirkungsgrad einer Anlage.
Ähnlich zeigt Fig. 4 in einer graphischen Darstellung die Kondensationstemperaturen einer Anlage mit Kühlwasserregulierung (Kurve a), einen solchen mit Heizdampfregulierung (Kurve b) und der beschriebenen Anlage (Kurve c) in Funktion der Belastung. Auf der Abszisse ist die Belastung in Prozenten der Vollast aufgetragen, auf der Ordinate die Kondensationstemperatur in C. Auch hier stellt man fest, dass die Regulierung der beschriebenen Anlage die Kondensationstemperaturen bei Teillast stark herabsetzt, wodurch die Gefahr von Kesselsteinbildung vermindert wird.
Tatsächlich wird das Ausmass der Kesselsteinbildung in den Kondensatorrohren stark verringert, denn da im Absorber weniger Wärme entsteht, hat das dem Kondensator zugeführte Kühlwasser eine niedrigere Temperatur.
Fig. 5 zeigt in einer graphischen Darstellung den Anteil der schwachen Lösung, welcher bei Teillast in den Kocher gelangt. Auf der Abszisse ist wieder die Belastung der Anlage in Prozenten der Vollast aufgetragen, auf der Ordinate die Menge der dem Kocher zugeführten schwachen Lösung in Prozenten der gesamten Menge schwacher Lösung. Die Strecke d bedeutet den dem Kocher zugeführten Anteil, e den umgeleiteten Anteil. Man wird feststellen, dass die Menge der dem Kocher zugeführten schwachen Lösung stärker abnimmt als die Belastung, wodurch der Heizdampfverbrauch bei Teillast herabgesetzt wird.
In den Fig. 6 bis 12 ist der Arbeitszyklus der beschriebenen Absorptions-Kälteanalge bei verschie- denen Belastungen graphisch dargestellt. Auf den Abszissen sind die Konzentrationen von Lithium- bromid in der Lösung in Gewichtsprozenten aufgetragen, auf den Ordinaten die absoluten Dampfdrücke in mm Quecksilbersäule, auf den rechten Seiten ferner die diesen Dampfdrücken entsprechenden Sättigungstemperaturen in C.
Die von links nach rechts absinkenden Kurvenscharen geben die Temperaturen der Lösung in C an, die Kurven k die Grenzen der Kristallisation. Fig.6 zeigt den Arbeitszyklus bei voller Belastung der Anlage, Fig. 7 bei 80% Belastung, Fig. 8 bei 60%, Fig. 9 bei 40 ;, Fig. 10 bei 20%, Fig. 11 bei l /'o und Fig. 12 bei unbelasteter Anlage. Die Anlage ist auf Salzausscheidung im Wärmeaustauscher 14 am empfindlichsten, man stellt aber fest, dass sich der Arbeitszyklus bei sinkender Belastung von der Kristallisationsgrenze k entfernt.
Es ist klar, dass diese Figuren zusammen mit der Fig.5 betrachtet werden sollten, um das Ausmass der Umleitung von schwacher Lösung um den Kocher bei Teillast vollständig verstehen zu können. Es ist ferner klar, dass der dem Wärmeaus- tauscher zugeführte Strom schwacher Lösung bei allen Belastungen gleich gross ist.
In Fig.6 stellt eine Linie 60 den Durchfluss schwacher Lösung durch den Wärmeaustauscher 14 dar. Man sieht, dass die Lösung bei Vollastbetrieb von etwa 43 C auf etwa 74 C erwärmt wird. Eine Linie 61 stellt die Vorerwärmung der Lösung im Kocher dar. Man wird feststellen, dass die Lösung im Kocher auf eine Temperatur von etwa 90 C vorerwärmt wird. Eine Linie 62 stellt das Konzentrieren der Lösung im Kocher dar.
Wie man sieht, steigt die Temperatur der Lösung auf etwa 104 C, ihre Konzentration auf etwa 66 Gewichtsprozente Li- thiumbromid. Eine Linie 63 zeigt den Durchgang der starken, den Kocher verlassenden Lösung durch den Wärmeaustauscher. Während dabei die Konzentration der Lösung konstant bleibt, sinkt ihre Temperatur auf etwa 70 C. Man beachte den Abstand der Linie 63 von der Kristallisationsgrenze k; dieser Abstand ist der kleinste, den die Linie 63 von der Kristallisationsgrenze beim Betrieb der Anlage haben kann. Eine Linie 64 stellt die Einführung der starken Lösung in den Absorber und ihre Mischung mit Lösung mittleren Konzentration dar.
Man stellt fest, dass die Konzentration der Lösung auf etwa 63,5,ö herabgesetzt wird, während die Temperatur der Lösung mittlerer Konzentration bei etwa 52 C liegt. Eine Linie 65 zeigt den Durchgang der Lösung durch den Absorber. Die Konzentration der Lösung wird dabei auf etwa 61% herabgesetzt, während die Temperatur auf etwa 43 C sinkt. Es ist klar, dass bei voller Belastung der Anlage keine schwache Lösung durch die Leitung 25 in die Leitung für die starke Lösung umgeleitet wird.
Fig. 7 zeigt einen Arbeitszyklus für den Betrieb der Anlage mit etwa 80% Belastung. Die Linien 60 bis 65 sind dieselben wie im Zusammenhang mit Fig.6 beschrieben. Beim Betrieb der Anlage mit
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etwa 8010 Belastung wird jedoch einen Teil der schwachen Lösung durch die Leitung 25 in die Leitung 17 für die starke Lösung umgeleitet. Wie obn erwähnt, ist die Grösse dieses Teiles der schwa- cbcn Lösung aus Fig. 5 zu entnehmen. Da ein Teil der Lösung umgeleitet und mit starker Lösung gemischt wird, ist es klar, dass der Arbeitszyklus ge- ändert wird. Eine Linie 66 stellt diese Änderung dar.
Da vreniger schwache Lösung durch den Kocher gefiihrt wird, ist es einleuchtend, dass die Temperatur der durch den Kocher fliessenden Lösung auf etwa 107 C erhöht wird gegenüber etwa 104 C bei Voll- lastbetrieb. Durch die Beimischung schwacher Lösung zur starken Lösung vor ihrem Eintritt in den Wärmeaustauscher wird die starke Lösung gleichzeitig abgekühlt und verdünnt. Dies wird durch die Linie 66 dargestellt. Man sieht, dan die Temperatur der in den Wärmeaustauscher eintretenden Lösung auf etwa 82 C herabgesetzt ist, während die Konzentration der starken Lösung von etwa 67?o auf etwa 64% verringert wird.
In anderen Beziehungen ist der Arbeitszyklus ähnlich wie der in Verbindung mit Fig. 6 beschriebene, welcher für die volle Belastung der Anlage gilt. Man beachte, dass sich die Linie 63 von der Kristallisationsgrenze entfernt hat. Dieser Teil des Arbeitszyklus ergibt bei anderen Anlagen gerne Anlass zu Salzausscheidungen, welche den Betrieb der Anlage gefährden.
Fig. 8 zeigt einen Arbeitszyklus, bei welchem die Anlage mit etwa 60ö Belastung arbeitet. Die verschiedenen Linien, welche den Durchgang der Lösung durch die verschiedenen Teile der Anlage darstellen, sind dieselben wie oben beschrieben. Auch in Fig. 9 sind die Linien, welche den Durchgang der Lösung durch die Anlage darstellen, dieselben wie beschrieben. Man stellt fest, dass im in Fig. 9 dargestellten Arbeitszyklus, welcher für eine Belastung der Anlage von etwa 40 ö gilt, die in den Kocher eintretende Lösung eine Temperatur von etwa 46 C hat und im Kocher auf etwa 70 C vorerwärmt wird. Fig. 5 zeigt auch für diese Belastung die Menge der dem Kocher zugeführten Lösung.
Aus Fig.9 ist ersichtlich, dass die Lösung im Kocher auf eine Temperatur von etwa 103 C erwärmt wird und dass die Konzentration der Lösung einen Wert erreicht, bei welchem Kristallisation eintritt. Eine beträchtliche Menge des Salzes in der Lösung ist also ausgeschieden worden und hat sich an den Rohren im Kocher niedergeschlagen, wodurch der Wärmeübergang durch die Wandungen derselben herabgesetzt ist. Die durch den Kocher fliessende Lösung hat ungefähr die Konsistenz eines dicken Sirups. In anderen Beziehungen, ist der Arbeitszyklus gleich wie die schon beschriebenen. Dasselbe gilt für die Fig. 10 und 11, wobei aus Fig. 5 ersichtlich ist, dass immer grössere Teile der schwachen Lösung umgeleitet werden und nicht in den Kocher gelangen.
Im Kocher erscheint die Lösung schliesslich als dicke, zähflüssige Masse, oder es ist so viel Salz ausgeschieden, dass die Lösung kleine Salzklumpen enthält. Fig. 12 stellt den Betrieb der unbelasteten Anlage dar. Bei unbelasteter Anlage ist die ganze im Kocher befindliche Lösung verfestigt, was jede Wärmezufuhr zur Anlage ausschliesst. Die ganze Menge der schwachen Lösung wird am Kocher vorbei geführt, ohne dass sich ihre Temperatur oder Konzentration wesentlich ändert, so dass die Arbeit der Anlage durch einen Punkt statt durch einen Linienzug dargestellt werden kann.
Während die Reguliereinrichtung der beschriebenen Absorptions-Kälteanlage eine pneumatische Steuerung aufweist, ist es klar, dass auch z. B. elektrische oder elektronische Steuerungen verwendet werden können. In Fig. 2 ist schematisch eine modifizierte Form einer Reguliereinrichtung dargestellt. In diesem Falle ist ein Regulierventil 80 in der Umgehungsleitung 25 angeordnet.
Eine elektrische Steuerung 81 von irgendeiner gewünschten Art ist vorhanden, um das Ventil 80 zu betätigen und damit die Ströme von schwacher Lösung zu bestimmen, welche zum Kocher bzw. durch die Leitung 25 fliessen. Die elektrische Steuerung 81 wird von einem Thermometer 82 betätigt, das an der Leitung 38 angeordnet ist und die Temperatur des den Verdampfer verlassenden gekühlten Mediums misst. Das Ventil 80 wird so eingestellt, dass es einen Teil des Stromes der schwachen Lösung aus der Leitung 15 in die Leitung 17 für die starke Lösung übertreten lässt, wobei die Grösse dieses Teiles von der Belastung der Anlage abhängt. Die schwache Lösung mischt sich in der Leitung 17 vor ihrem Eintritt in den Wärmeaustauscher 14 mit starker Lösung.
Die Absorptions-Kälteanlage ist für den Betrieb mit einem bestimmten, gewünschten Heizdampfdruck konstruiert, z. B. für 0,85 kg/em2, da ein grosser Teil der bestehenden Dampfheizkessel Dampf mit diesem Druck liefert. Es können natürlich auch andere Drücke verwendet werden, und in solchen Fällen kann ein Druckreduzierventil in der Heiz- dampfleitung angeordnet werden, um dafür zu sorgen, dass dem Kocher Heizdampf mit dem gewünschten Druck zugeführt wird. Es ist auch eine Umgehungsleitung 32 für das Kühlwasser um die Rohre 9 des Kondensators beschrieben worden.
Es ist klar, dass in vielen Fällen eine solche Umgehungsleitung nicht nötig ist, dass sie aber wünschbar sein kann, um die Anlage richtig auf den Betrieb unter voller Belastung einzustellen. Nachdem die Anlage auf den Betrieb unter voller Belastung eingestellt ist, muss die Kondensator-Umgehungsleitung im weiteren Betrieb nicht mehr verstellt werden. Natürlich kann für diese Einstellung auch der Heizdampfdruck verändert werden.
Beim Betrachten des Betriebsverhaltens der Ab- sorptions-Kälteanlage wird es klar sein, dass beim Starten der Kocher eine grosse Menge ausgeschiedenen oder kristallisierten Lithiumbromidsalzes enthält. In manchen Fällen scheint es, wie wenn die Rohre des Kochers mit einem Haufen von weissem
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Schnee überzogen wären. Es wird einleuchten, dass bei abgestellter Anlage keine handbetätigten oder automatischen Heizdampfventile geschlossen sein müssen, da die geringe Wärmeleitfähigkeit des festen Salzes einen ausgezeichneten Isolator bildet und den Kocher vom heissen Dampf in den Rohren abschirmt.
Unter solchen Bedingungen wird sich das Salz bei abgestellter Anlage mindestens teilweise auflösen, wenn das Heizdampfventil geschlossen wird, was erwünscht ist. Die Lösung in den übrigen Teilen der Anlage einschliesslich des Wärmeaustauschers ist in einem sehr stark verdünnten Zustand. Wenn die Anlage gestartet wird, wird zu kühlendes Medium durch die Leitung 37 zu den Rohren 6 des Verdampfers 2, 4 gefördert, und das Medium verlässt die Rohre 6 durch die Leitung 38. Beim Starten der Anlage werden die Pumpen angelassen, worauf die Pumpe 11 schwache Lösung aus dem Absorber durch die Leitung 12 absaugt und durch die Leitung 13, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 15 zum Kocher 7, 8 führt.
Es ist klar, dass sich das Ventil 26 öffnet, um den ganzen Lösungsstrom zum Kocher fliessen zu lassen. Im Kocher fliesst die Lösuncr über den Salzhaufen, löst das feste Salz allmählich auf und kehrt als starke Lösung in den Absorber zurück, wo sie sofort zu arbeiten beginnt, um Kälte zu erzeugen. Man sieht also, dass nicht gewartet zu werden braucht, bis eine bestimmte Lösungskonzentration in der ganzen Anlage aufgebaut ist, sondern dass die aufgelösten Teile des gelagerten festen Salzes im Kocher sofort zu arbeiten beginnen. Dies ist bei jeder anderen Regulierung ausgeschlossen.
Kältemitteldampf wird aus der Lösung im Kocher 7, 8 ausgetrieben, gelangt zum Kondensator 9, 10 und wird in demselben kondensiert, worauf das kondensierte Kältemittel durch die Leitung 40 zum Verdampfer fliesst.
Starke Lösung verlässt den Kocher durch die Überlaufanordnung 16, die Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 18 und wird vorzugsweise über ein Ende des Rohrbündels im Absorber geleert. Die starke Lösung wird durch Verdampfung in geringem Masse gekühlt, wenn sie in den Absorber eintritt. Die starke Lösung mischt sich im Absorber mit der in demselben befindlichen Lösung, und die so gebildete Lösung mittlerer Konzentration wird aus dem Absorber durch den Auslass 21 und die Leitung 22 von der Pumpe 20 abgesogen und durch die Leitung 23 zur Sprüheinrichtung 24 im Absorber geführt, von welcher sie über die Rohre 3 verteilt wird.
Die Pumpe 41 saugt flüssiges Kältemittel aus der Schale 5 des Verdampfers 2, 4 durch die Leitung 42 ab und fördert es durch die Leitung 43 zur Sprüheinrichtung 44 im Verdampfer. Die Sprüheinrichtung 44 versprüht das flüssige Kältemittel über die Rohre 6 des Verdampfers. Diese Rohre werden vom Kältemittel benetzt, und das Kältemittel auf den Rohren nimmt vom durch die Rohre fliessenden Medium Wärme auf und verdampft. Der so gebildete Dampf gelangt nach unten in den Absorber 2, 3 und wird von der Lösung in demselben absorbiert.
Wenn die Anlage unter voller Belastung gestartet wird, sinkt die Temperatur des gekühlten Mediums rasch auf den durch die Konstruktion gegebenen Wert und das Ventil 26 bleibt geöffnet, so dass die ganze Menge der schwachen Lösung dem Kocher zugeführt wird und das feste Salz auflöst. Wenn die Anlage bei Teillast gestartet wird, sinkt die Temperatur des gekühlten Mediums stärker und das Thermometer 28 beeinflusst die Steuerung 27 so, dass der Strom der schwachen Lösung zum Kocher vom Ventil 26 gedrosselt wird und ein Teil der schwachen Lösung durch die Umgehungsleitung 25 in die Leitung 17 für die starke Lösung geführt und in derselben vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher 14 mit der starken Lösung gemischt wird.
Wenn der Strom schwacher Lösung zum Kocher abnimmt, steigt die Lösungskonzentration im Kocher; bei etwa 50% Last wird die Lösung im Kocher zu einem dicken Sirup. Bei etwa 25ö Last erscheint die Lösung als dicke, zähflüssige Masse. Obwohl jedoch die Konzentration der Lösung im Kocher zunimmt, sobald die Anlage bei Teillast arbeitet, wird die den Kocher verlassende Lösung durch die hinzugefügte schwache Lösung auf eine ungefährliche Konzentration verdünnt, bevor sie den Wärmeaustauscher erreicht, so dass eine Ausscheidung oder Kristallisation von Saltz im Wärmeaustauscher ausgeschlossen ist.
In gewissem Sinne wird also in der unbelasteten Anlage eine Lösung umgewälzt, zu welcher bei steigender Belastung der Anlage Salz oder dicke Lösung hinzugefügt wird., um eine Lösung höherer Konzentration zu schaffen, d. h. um eine erwünschte Konzentration der Lösung entsprechend der Belastung der Anlage zu erhalten.
Aus den Fig. 6 bis 11 ist ersichtlich, dass diejenigen Teile der Anlage, welche auf Kristallisation empfindlich sind, d. h. besonders der Wärmeaustauscher, weiter von der Verfestigungslinie entfernt sind, als es bei anderen Regulierungen möglich ist. Man wird einsehen, dass die Ausscheidung von Salz im Kocher den Betrieb der Anlage nicht stört; auch wenn Klumpen von festem Salz aus dem Kocher weggetragen werden, werden sie von der schwachen Lösung, die in die Leitung für die starke Lösung geleitet wird, sofort aufgelöst.
Die beschriebene Absorptions-Kälteanlage ermöglicht eine beträchtliche Abnahme des Heiz- dampfverbrauches bei Teillast. Die Kondensationstemperaturen im Kondensator bei Teillast erreichen die niedrigsten erzielbaren Werte; dadurch wird die Gefahr von Kesselsteinbildung in den Kondensatoren stark herabgesetzt. Unter allen Umständen kann die Anlage sicher bei Teillast und sogar ohne Last betrieben werden.
Ein Vorteil der Reguliereinrichtung der beschriebenen Absorptions-Kälteanlage liegt darin, dass die Reguliereinrichtung als integrierender Bestandteil zur
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Anlage gehört und keine besondere Anpassung> und Montageprobleme bietet. Die Reguliereinrichtung kann in der Fabrik konstruiert, montiert und geprüft werden.
In der beschriebenen Anlage wird Heizdampf mit einem bestimmten für alle Belastungen gleichbleibenden Druck verwendet, so dass bei der Aufstellung der Anlage keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden müssen, um für den Teillastbetrieb veränderliche Drücke des Heizdampfes zu erzeugen. Da der Heizdampfdruck unter allen Belastungsbedingungen gleich bleibt, entstehen auch keine Korrosionsprobleme durch die Einführung von Luft in das Dampfkondensationsssystem bei Teillast. Solche Probleme können sich bei Heizdampfsteuerungen ergeben, bei welchen der Heizdampf bei Teillast einen geringeren als den atmosphärischen Druck hab-n kann, so dass Luft in das Heizdampfsystem eintreten kann.
Beim normalen Betrieb sind keine automatischen oder handbetätigten Heizdampfven- tile erforderlich.
Die Leistung der Anlage wird durch einen Druckabfall in der Hauptheizdampfleitung nicht herabgesetzt.
Obwohl es auf den ersten Blick scheinen kann, dass durch die Verwendung der beschriebenen Regulierung ernste Probleme entstehen könnten, da Fachleute auf dem Gebiet bisher jede Kristallisation oder Verfestigung der Lösung unter allen Umständen für gefährlich hielten, nützt die Anlage eine Verfestigung von Salz im Kocher aus, um eine billigere und wirksamere Regulierung des Betriebes bei Teillastbedingungen zu schaffen.
Tatsächlich nützt die neue Regulierung etwas aus, das bisher als Hauptnachteil von Absorptions-Kälteanlagen mit Salzlösungen als Absorptionsflüssigkeit betrachtet wurde, zur Verbilligung der Regulierung und zur Erhöhung der Wirksamkeit derselben sowie zur Verhinderung von Kesselsteinbildung in den Kondensatorrohren. Lagerungsprobleme werden dabei stark vereinfacht, da die Lösung durch Entfernen von festem Salz verdünnt wird und nicht durch Verdünnen des gesamten Inhaltes.
Wenn die Anlage nicht luftdicht ist und wenn ein übermässiger Lufteintritt stattfindet, was gelegentlich vorkommen kann, dann kann eine Verfestigung von starker Lösung im Wärmeaustauscher 14 auf der Aussenseite der Rohre 14' auftreten. Eine solche Verfestigung von starker Lösung im Wärmeaus- tauscher verhindert den Durchgang starker Lösung zum Absorber, was zur Folge hat, dass die Anlage schliesslich keine Kälte mehr erzeugen kann.
Wenn sich starke Lösung im Wärmeaustauscher 14 auf der Aussenseite der Rohre 14' verfestigt hat, dann wird der Durchfluss starker Lösung zum Absorber teilweise oder vollständig versperrt. Unter solchen Umständen muss der Kühlwasserstrom durch die Rohre 9 des Kondensators unterbunden werden, und das Ventil 26 wird so eingestellt, dass es schwache Lösung aus den Rohren 14' des Wärmeaustauschers durch die Umgehungsleitung 25 zur Leitung 17 gelangen lässt.
Die schwache Lösung kann jedoch nicht, oder zumindest nicht vollständig durch die Leitung 17 zum Wärmeaustauscher fliessen, da der Dürchfluss durch denselben auf der Aussenseite der Rohre 14' versperrt ist, so dass die schwache Lösung wesentlich in umgekehrter Richtung durch die Leitung 17 zum Kocher 7, 8 fliesst. Da im Kocher Heiz- dampf vorhanden ist, und da der Kühlwasserstrom durch die Kondensatorrohre 9 unterbrochen ist, wird die Lösung im Kocher rasch auf eine hohe Temperatur erhitzt, aber nicht konzentriert. Darauf wird die Pumpe 11 abgestellt,
so dass die erhitzte Lösung unter dem Einfluss der Schwerkraft den Kocher verlässt. Die erhitzte Lösung fliesst durch die Leitung 17, und ein Teil davon verflüssigt allmählich die verfestigte Lösung in der Leitung 17, legt den Zugang zum Wärmeaustauscher frei und beginnt auch die Lösung im Wärmeaustauscher zu verflüssigen. Der grössere Teil der erhitzten Lösung fliesst dabei in verkehrter Richtung durch die Umgehungsleitung 25 und einen Teil der Leitung 15 ins Innere der Rohre 14' und erwärmt die verfestigte Lösung auf der Aussenseite der Rohre 14', um sie zu verflüssigen.
Sobald der Durchgang durch den Wärmeaustauscher wieder geöffnet ist, wird der Rest der verfestigten Lösung rasch verflüssigt, und die Anlage kann dann wieder Kälte erzeugen. Es ist klar, dass dieser Vorgang wiederholt werden kann, wenn es nötig ist, um verfestigte Lösung im Wärmeaustauscher zu verflüssigen.
In Fig. 13 ist schematisch eine weitere Absorp- tions-Kälteanlage dargestellt. Diese Anlage weist ein Gehäuse 2 auf, welches eine Mehrzahl von Rohren 3 enthält, die mit dem Gehäuse zusammen einen Absorber bilden. Im Gehäuse 2 ist über dem Absorber ein schalenähnliches Glied 4 angeordnet, welches mit dem Gehäuse 2 zusammenarbeitet und mit ihm zusammen einen Verdampfer 5 bildet. Der Verdampfer 5 enthält eine Mehrzahl von Rohren 6, welche über der Schale 4 in der Längsrichtung des Gehäuses 2 verlaufen. Ein zu kühlendes Medium wird durch diese Rohre 6 geführt und gibt dabei Wärme an das über die Rohre versprühte flüssige Kältemittel ab.
Ein zweites Gehäuse 7 ist über dem ersten Gehäuse 2 angeordnet. Eine Mehrzahl von U-förmigen Rohren 8 verläuft im unteren Teil des Gehäuses 7 und bildet mit demselben zusammen einen Kocher. Ein Wehr 60' erstreckt sich quer durch den unteren Teil des Gehäuses 7 und trennt den Kocher in ein Rohrabteil 61' und ein Auslassabteil 62'. Das Wehr 60' erstreckt sich nach oben bis ungefähr auf die Höhe der zweitobersten Reihe von Rohren B. Ein Abteil eines Heizdampfkastens 63' ist an einem Ende des Kochers angeordnet und führt dem Inneren der Rohre 8 Heizdampf zu. Der kondensierte Heiz- dampf verlässt die Rohre 8 durch einen Auslass im Kasten 63'.
Eine Mehrzahl von Rohren 9 ist im oberen Teil des Gehäuses 7 angeordnet. Die Rohre 9 arbeiten mit
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einem schalenähnlichen Glied 10 zusammen, um einen Kondensator zu bilden.
Eine Pumpe 11 saugt schwache Lösung aus dem Absorber 2, 3 durch eine Leitung 12 ab. Die Pumpe 11 fördert schwache Lösung durch eine Leitung 13 zu einem Wärmeaustauscher 14, in welchem die schwache Lösung von starker Lösung, die vom Kocher zurückkommt, Wärme aufnimmt, wie im folgenden beschrieben. Die schwache Lösung wird dann vom Wärmeaustauscher 14 durch eine Leitung 15 zum Kocher 7, 8 geführt und dann durch ein Verteilglied 64' mit einem offenen Ende 65' verteilt.
Die in einem Ende des Kochers verteilte Lösung fliesst durch das Abteil 61' und nimmt dabei vom Heizmedium in den Rohren 8 Wärme auf, dann fliesst die Lösung über das Wehr 60' in das Abteil 62' und verlässt den Kocher durch einen Auslass 66'.
Starke Lösung fliesst vom Auslass 66' des Kochers 7, 8 durch eine Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14 und eine Leitung 18 zum Absorber und tritt in denselben in der Nähe eines Endes des Gehäuses 2 ein; die starke Lösung fliesst also unter der Einwirkung der Schwerkraft vom Kocher zum Absorber. Es ist natürlich auch möglich, die starke Lösung im Absorber über die darin befindlichen Rohre zu verteilen.
Eine Pumpe 20 dient als Absorberpumpe und wird dazu verwendet, Lösung mittlerer Konzentration aus dem Absorber 2, 3 durch einen Auslass 21 und eine Leitung 22 abzusaugen. Die Pumpe 20 fördert die Lösung mittlerer Konzentration durch eine Leitung 23 zu einer Sprüheinrichtung 24 im Absorber. Die Sprüheinrichtung 24 verteilt die Lösung mittlerer Konzentration über die ganze Länge der Rohre 3 des Absorbers. Es ist klar, dass sich die starke Lösung in gewissem Masse mit der im Absorber befindlichen Lösung mischt und dass eine vollständige Mischung erfolgt, wenn die Pumpe 20 die gemischte Lösung fördert, so dass eine Lösung mittlerer Konzentration umgewälzt wird.
Für eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung der Lösungsströme in der Anlage wird auf die USA-Patentschrift Nr. 2 840 997 vom 1. Juli 1958 hingewiesen.
Kühlwasser wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe durch eine Leitung 29 zu den Rohren 3 des Absorbers geführt. Das Kühlwasser gelangt aus den Rohren 3 des Absorbers durch eine Leitung 30 zu den Rohren 9 des Kondensators. Darauf verlässt das Kühlwasser die Rohre 9 des Kondensators durch eine Leitung 31. Eine Umgehungsleitung 32 verbindet die Leitung 30 unter Umgehung der Rohre 9 des Kondensators mit der Leitung 31. Ein handbetätigtes Ventil 33 ist in der Umgehungsleitung 32 angeordnet. Diese Umgehungsleitung 32 mit dem Ventil 33 gestattet eine Einstellung des Kühlwasserstromes durch die Rohre des Kondensators bei Voll- last während der Montage der Anlage.
Später ist keine Einstellung des Kühlwasserstromes durch die Kondensatorrohre mehr erforderlich. Heizdampf wird den Rohren 8 des Kochers durch den Kasten 63' zugeführt. Wenn es erwünscht ist, kann in einer Speiseleitung 164' des Kastens 63' ein geeignetes (nicht dargestelltes) Druckregulier- ventil angeordnet sein, um im Kocher einen gewünschten Dampfdruck einzustellen. Normalerweise verwendet die Anlage jedoch Heizdampf mit einem Druck von 0,85 kg/em2, wie er von den in der Industrie gebräuchlichen Heizkesseln geliefert wird. Der kondensierte Heizdampf verlässt die Rohre 8 des Kochers durch ein Abteil des Kastens 63'.
Ein zu kühlendes Medium wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe durch eine Leitung 37 zu den Rohren 6 des Verdampfers gefördert. Das gekühlte Medium verlässt die Rohre 6 durch eine Leitung 38 und wird dann zu einer Verwendungsstelle wie z. B. zur Zentrale einer Luftkonditionsierungsanlage geführt. Das Medium wird von der Verwendungsstelle durch die Leitung 37 zum Verdampfer 5 zurückgeführt, um wieder gekühlt zu werden.
Kondensiertes Kältemittel verlässt die Schale 10 des Kondensators durch eine Leitung 40 und wird dem Verdampfer zugeführt und in demselben über die Rohre 6 verteilt, um diese Rohre zu benetzen. Es ist klar, dass das Kältemittel durch die Wärme, die es vom durch die Rohre 6 fliessenden Medium aufnimmt, verdampft wird. Der Kältemitteldampf gelangt in den Absorber und wird von der darin befindlichen Lösung absorbiert.
Eine Pumpe 41 wälzt flüssiges Kältemittel, das sich im Verdampfer ansammelt, in demselben um. Die Pumpe 41 ist über eine Leitung 42 mit dem Verdampfer verbunden, um flüssiges Kältemittel aus demselben abzusaugen. Die Pumpe 41 fördert das flüssige Kältemittel durch eine Leitung 43 zu einer Sprüheinrichtung 44 im Verdampfer. Das aus der Sprüheinrichtung 44 austretende Kältemittel verdampft zum Teil und wird zu einem anderen Teil dazu verwendet, die Rohre 6 zu benetzen. Das flüssige Kältemittel auf der Aussenseite der Rohre 6 nimmt Wärme vom durch die Rohre fliessenden Medium auf und verdampft, wobei der Dampf wie beschrieben zum Absorber gelangt.
Eine geeignete Reinigungseinrichtung 45 ist vorhanden, um nicht kondensierbare Gase aus dem Absorber zu entfernen. Ein Ejektor 46 der Reinigungseinrichtung 45 ist über einer Leitung 47 mit einer Reinigungsleitung 48 verbunden, die längs durch den Absorber verläuft. Eine Kühlschlange 49 der Reinigungseinrichtung 45 ist über eine Leitung 50 mit der Leitung 37 und über eine Leitung 51 mit der Leitung 38 verbunden, so dass das gekühlte Medium zur Kühlung der Lösung in einem Reinigungstank 52 verwendet werden kann.
Die Reguliereinrichtung der Anlage nach Fig. 13 ist auch in Fig. 14 dargestellt. Ein Verteilglied 64' in der Form eines Rohres ist bei 70 verstellbar mit der Leitung 15 für die schwache Lösung verbunden. Das Rohr 64' erstreckt sich über den Rohren 8 in der Längsrichtung des Kochers und verteilt schwa-
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ehe Lösung in der Nähe des einen Endes des Kochers. Das Rohr 64' endigt in einem abwärts gerichteten Teil mit einem offenen Ende 65' mit parallelo- grammförmigem Querschnitt.
Ein Rohr 72 ist im Kocher angeordnet und erstreckt sich vom Auslassabteil 62' über das Wehr 60' und durch das Rohrabteil 61' bis zu einem Punkt in der Nähe des offenen Endes 65' des Rohres 64'. Das Rohr 72 endigt in einem aufwärts gerichteten Teil mit einem offenen Ende 73 mit ebenfalls parallelo- grammförmigem Querschnitt. Die aufeinanderpassen- den Enden 65' und 73 der Rohre 64' und 72 ergeben ausgezeichnete Drosseleigenschaften.
Das Verteilrohr 64' mit seinem Ende 65' wirkt tatsächlich als Regulierventil, da die aufeinanderpassendän Enden der Rohre 64' und 72 die Regulierung des Stromes der Lösung gestatten, die mit den Heizrohren 8 in Berührung kommen soll.
Wie oben erwähnt, ist das Rohr 72 im Kocher fest angeordnet. Das Rohr 64' ist bei 70 schwenkbar mit der Leitung 15 für die schwache Lösung verbunden, so dass es in einer horizontalen Ebene ver- schwenkt werden kann. Geeignete Schienen 74 können unter dem Rohr 64' angeordnet sein, um dasselbe zusätzlich zu stützen. Eine Stange 75 ist bei 76 am Rohr 64' befestigt, und am anderen Ende der Stange 75 ist eine Zahnstange 77 befestigt. Die Stange 75 durchstösst das Gehäuse 7; die dazu vorgesehene öffnung im Gehäuse ist durch einen Balg 78 abgedichtet. Ein reversibler Motor 79 ist ausserhalb des Gehäuses 7 angeordnet; seine Welle 80' trägt ein Ritzel 81', welches mit der Zahnstange 77 in Eingriff steht.
Der Motor 79 wird von einer elektronischen Steuerung 82' betätigt, welche einen Verstärker und ein Relais (nicht dargestellt) enthält und welche eine Temperaturanzeige eines Thermometers 83 in der Leitung 38 für das gekühlte Medium in ein elektrisches Signal umwandelt, das den Motor 79 in Abhängigkeit von der Temperatur des den Verdampfer verlassenden, gekühlten Mediums betätigt. Der Motor 79 wird also von der Steuerung 82' betätigt, welche ihrerseits vom Thermometer 83 betätigt wird, und dabei verändert der Motor die Lage des Rohres 64' und wählt damit die Stelle, an der die schwache Lösung in den Kocher eintritt, d. h. das Rohr 64' entleert einen Teil der Lösung in das Rohr 72, durch welches die Lösung zum Auslass- abteil 62' gelangt.
Bei Vollast leert das Rohr 64' die ganze Menge der schwachen Lösung in das Ende des Kochers, die Lösung fliesst in Längsrichtung durch den Kocher und wird dabei vom Dampf in den Rohren 8 erwärmt. Wenn jedoch die Belastung der Anlage abnimmt, wird die Lage des Rohrres 64' so verändert, dass ein Teil der schwachen Lösung in das Rohr 72 gelangt und durch dieses Rohr zum Auslassabteil 62' fliesst. Wenn die Belastung weiter abnimmt, wird das Rohr 64' weiter verschoben, bis die offenen Enden 65' und 73 übereinander liegen, so dass die ganze Menge der schwachen Lösung in das Rohr 72 gelangt und durch dasselbe zum Auslass- abteil 62' fliesst, wobei die Heizung durch die Rohre 8 vollständig umgangen wird.
Obwohl hier eine elektronische Steuerung verwendet wird, ist es klar, dass auch irgendwelche anderen, z. B. pneumatischen Steuerungen verwendet werden können, wie sie im Handel erhältlich sind.
Bei voller Belastung der Anlage fliesst also die ganze Menge der schwachen Lösung durch die Leitung 15 und das Rohr 64', um in der Nähe des einen Endes des Kochers in denselben zu gelangen. Wenn jedoch die Belastung der Anlage abnimmt, was durch die Temperatur des den Verdampfer verlassenden gekühlten Mediums angezeigt wird, so wird die Lage des Rohres 64' so geändert, dass ein Teil des Stromes der schwachen Lösung in das Rohr 72 gelangt und durch dasselbe zum Auslassabteil 62' fliesst, wodurch die Menge der durch den Kocher fliessenden Lösung verringert wird.
Dieses Umleiten von schwacher Lösung verändert die Konzentration der dem Absorber zugeführten Lösung entsprechend den Anforderungen. Allgemein gesprochen, ist zwar die Menge der zum Kocher geführten Lösung im wesentlichen konstant, aber es wird ein solcher Teil dieser Lösungsmenge von den Heizrohren 8 ferngehalten, dass die Absorberlösung auf der durch die Belastung der Anlage gegebene Konzentration gehalten wird.
Die Absorptions-Kälteanlage ist für den Betrieb mit einem bestimmten, gewünschten Heizdampfdruck z. B. von etwa 0,85 kg/cm2 konstruiert, da ein grosser Teil der bestehenden Dampfheizkessel Dampf mit diesem Druck liefert. Es können natürlich auch andere Drücke verwendet werden, und in solchen Fällen kann ein Druckreduzierventil in der Heiz- dampfleitung angeordnet werden, um dafür zu sorgen, dass dem Kocher Heizdampf mit dem gewünschten Druck zugeführt wird. Es ist auch eine Umgehungsleitung für das Kühlwasser um die Rohre 9 des Kon- densators beschrieben.
Es ist klar, dass in vielen Fällen eine solche Umgehungsleitung nicht nötig ist, dass sie aber wünschbar sein kann, um die Anlage richtig auf den Betrieb bei voller Belastung einzustellen. Nachdem die Anlage auf den Betrieb bei voller Belastung -eingestellt ist, muss die KondensatorUmgehungsleitung im weiteren Betrieb nicht mehr verstellt werden. Natürlich kann für diese Einstellung auch der Heizdampfdruck verändert werden.
Beim Betrachten des Betriebsverhaltens der Ab- sorptions-Kälteanlage wird es klar sein, dass beim Starten der Kocher eine grosse Menge ausgeschiedenen oder kristallisierten Lithiumbromidsalzes enthält. In manchen Fällen scheint es, wie wenn die Rohre des Kochers mit einem Haufen von weissem Schnee bedeckt wären. Es wird einleuchten, dass bei abgestellter Anlage keine handbetätigten oder automatischen Ventile geschlossen sein müssen, da die geringe Wärmeleitfähigkeit des festen Salzes einen ausgezeichneten Isolator bildet und den Kocher vom heissen Dampf in den Rohren abschirmt. Unter solchen Bedingungen wird sich das Salz bei abgestellter Anlage mindestens teilweise auflösen, wenn das
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Heizdampfventil geschlossen wird, was erwünscht ist.
Die Lösung in den übrigen Teilen der Anlage einschliesslich des Wärmeaustauschers ist in einem sehr stark verdünnten Zustand.
Wenn die Anlage gestartet wird, wird zu kühlendes Medium durch die Leitung 37 zu den Rohren 6 des Verdampfers gefördert, und das Medium verlässt die Rohre 6 durch die Leitung 38. Beim Starten der Anlage werden die Pumpen angelassen, worauf die Pumpe 11 schwache Lösung aus dem Absorber durch die Leitung 12 absaugt und durch die Leitung 13, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 15 zum Kocher 7, 8 fördert. Die schwache Lösung wird durch das Rohr 64' in das eine Ende des Kochers geführt und fliesst dann durch die ganze Länge des Kochers, wobei sie durch die Rohre 8 erwärmt wird. Dann fliesst die Lösung über das Wehr 60' in das Abteil 62' und verlässt den Kocher durch den Auslass 66'.
Im Kocher fliesst die Lösung über den Salzhaufen, löst das feste Salz allmählich auf und kehrt als starke Lösung in den Absorber zurück, wo sie sofort zu arbeiten beginnt, um Kälte zu erzeugen. Man sieht also, dass nicht gewartet zu werden braucht, bis eine bestimmte Lösungskonzentration in der ganzen Anlage aufgebaut ist, sondern dass die aufgelösten Teile des gelagerten festen Salzes im Kocher sofort zu arbeiten beginnen.
Kältemitteldampf wird aus der Lösung im Kocher 7, 8 ausgetrieben, gelangt zum Kondensator 9, 10 und wird in demselben kondensiert, worauf das kondensierte Kältemittel durch die Leitung 40 zum Verdampfer fliesst.
Starke Lösung verlässt den Kocher durch den Auslass 66', die Leitung 17, den Wärmeaustauscher 14 und die Leitung 18 und wird vorzugsweise über ein Ende des Rohrbündels im Absorber geleert. Die starke Lösung wird durch Verdampfung in geringem Masse gekühlt, wenn sie in den Absorber eintritt. Die starke Lösung mischt sich im Absorber mit der in demselben befindlichen Lösung, und die so gebildete Lösung mittlerer Konzentration wird aus dem Absorber durch den Auslass 21 und die Leitung 22 von der Pumpe 20 abgesogen und durch die Leitung 23 zur Sprüheinrichtung 24 im Absorber geführt, von welcher sie über die Rohre 3 verteilt wird.
Die Pumpe 41 saugt flüssiges Kältemittel aus der Schale 5 des Verdampfers durch die Leitung 42 ab und fördert es durch die Leitung 43 zur Sprüheinrichtung 44 im Verdampfer. Die Sprüheinrichtung 44 versprüht das flüssige Kältemittel über die Rohre 6 des Verdampfers. Diese Rohre werden vom Kältemittel benetzt, und das Kältemittel auf den Rohren nimmt vom durch die Rohre fliessenden Medium Wärme auf und verdampft. Der so gebildete Dampf gelangt nach unten in den Absorber 2, 3 und wird von der Lösung in demselben absorbiert.
Wenn die Anlage unter voller Belastung gestartet wird, sinkt die Temperatur des gekühlten Mediums bald auf den durch die Konstruktion gegebenen Wert. Die ganze Menge der dem Kocher zugeführten Lösung wird durch das Rohr 64' in das eine Ende des Kochers geleert, so dass der ganze schwache Lösungsstrom durch den Kocher fliesst und dabei von den Rohren 8 erwärmt wird, wobei die schwache Lösung das an den Rohren haftende feste Salz auflöst, so dass alles in der Anlage vorhandene Salz gelöst wird.
Wenn die Anlage bei Teillast gestartet wird, sinkt die Temperatur des gekühlten Mediums stärker, und das Thermometer 83 beeinflusst die Steuerung 82 so, dass dieselbe den Motor 79 betätigt, welcher dann das Rohr 64' in einer horizontalen Ebene ver- schwenkt, so dass ein Teil der schwachen Lösung aus dem Rohr 64' in das Rohr 72 gelangt und durch dasselbe in das Auslassabteil 62' fliesst. Dieser Teil der schwachen Lösung umgeht also die Heizrohre des Kochers.
Wenn der Strom schwacher Lösung zum Kocher abnimmt, indem ein grösserer Teil der schwachen Lösung in das Rohr 72 gelangt und direkt zum Auslassabteil 62' fliesst, so steigt die Lösungskonzentration im Kocher bei den Rohren 8 allmählich; bei etwa 501'0 Last wird die Lösung bei den Rohren 8 zu einem dicken Sirup. Bei etwa 257o Last erscheint die Lösung als dicke, zähflüssige Masse.
Obwohl jedoch die Konzentration der Lösung im Kocher bei den Rohren 8 zunimmt, sobald die Anlage bei Teillast arbeitet, wird die den Kocher verlassende Lösung durch die hinzugefügte schwache Lösung im Auslassabteil 62' auf eine ungefährliche Konzentration verdünnt, bevor sie den Wärmeaus- tauscher erreicht, so dass eine Ausscheidung oder Kristallisation von Salz im Wärmeaustauscher ausgeschlossen ist.
Bei unbelasteter Anlage gelangt im wesentlichen der ganze dem Kocher zugeführte Strom schwacher Lösung aus dem Rohr 64' in das Rohr 72 und fliesst durch dasselbe zum Auslassabteil 62', so dass die Lösung die Rohre 8 umgeht, was die Ausscheidung von Salz auf denselben ermöglicht, da das Wehr 60' die Lösung im Abteil 61' nicht in das Auslass- abteil 62' fliessen lässt. Das Kühlmittel in der Lösung im Abteil 61' wird ausgetrieben, so dass sich ausgefälltes Salz bei den Rohren 8 ansammelt.
In gewissem Sinne wird also in der unbelasteten Anlage eine Lösung umgewälzt, zu welcher bei steigender Belastung der Anlage Salz oder dicke Lösung hinzugefügt wird, um eine Lösung höherer Konzentration zu schaffen, d. h. um eine erwünschte Konzentration der Lösung entsprechend der Belastung der Anlage zu erhalten.
Man wird einsehen, dass die Ausscheidung von Salz im Kocher den Betrieb der Anlage nicht stört. Auch wenn Klumpen von festem Salz aus dem Kocher weggetragen werden, werden sie von der schwachen Lösung aufgelöst, bevor sie den Wärmeaus- tauscher erreichen.
Fig. 15 zeigt eine Modifikation der Reguliereinrichtung nach den Fig. 13 und 14. In dieser Reguliereinrichtung ist das Rohr 64' fest angeordnet, während
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das Rohr 72 schwenkbar montiert ist, wobei die Stange 75 am Rohr 72 befestigt ist. Wenn schwache Lösung die Rohre des Kochers umgehen soll, wird die Lage des Rohres 72 so verändert, dass mehr oder weniger schwache Lösung aus dem Rohr 64' in das Rohr 72 gelangt.
In Fig. 16 ist eine modifizierte Reguliereinrichtung dargestellt. In dieser Reguliereinrichtung ist ein Verteilrohr 85 in geringem Abstand über dem einen Ende des Bündels der Rohre 8 drehbar an der Leitung 15 für die schwache Lösung befestigt. Das Verteilrohr 85 ist in einer vertikalen Ebene drehbar. Wenn das Rohr 85 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird, gelangt die daraus austretende Lösung weniger weit in den Kocher hinein. Bei voller Belastung ist natürlich das Rohr 85 so eingestellt, dass die Lösung über die ganze Länge der Rohre 8 verteilt wird.
Wenn jedoch die Belastung der Anlage abnimmt, wird das Rohr 85 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, wodurch die Länge des Strahles der austretenden Lösung verkürzt wird. Aufprallplatten 86 sind vorhanden, um dafür zu sorgen, dass die Lösung nicht in den Kondensator gelangt. Die Platten 86 haben jedoch solche Abstände voneinander, dass der im Kocher entstehende Kältemitteldampf frei zum Kondensator strömen kann. Die Aufprallplatten helfen mit, die Lösung im Kocher zu verteilen. Wenn die Belastung der Anlage abnimmt, tritt der grösste Teil der Lösung näher beim Wehr 60' in den Kocher ein, so dass ein unnötiges Auflösen kristallisierten Salzes vermieden wird.
Eine Stange 87 ist mit einer Welle 88 eines Motors 89 verbunden, wobei der Motor 89 von einer (nicht dargestellten) elektronischen . Steuerung betätigt wird, wie im Zusammenhang mit Fig. 14 beschrieben.
In Fig. 17 ist eine Modifikation der Reguliereinrichtung nach Fig. 16 dargestellt. In diesem Falle liegt das Verteilrohr 85 in einem gewissen Abstand über den Rohren B. Das Rohr 85 kann im Uhrzeigersinn verschwenkt werden, um die Länge des daraus austretenden Lösungsstrahles zu verkürzen, wenn die Belastung der Anlage abnimmt.
Fig. 18 zeigt eine Reguliereinrichtung, in welcher sich ein erstes Rohr 70' vom Auslassabteil 62' über das Wehr 60' und durch das Abteil 61' bis zu einem Punkt in der Nähe des Endes 65' des Verteil- gliedes 64' erstreckt. Ein zweites Rohr 71' ist am Rohr 70' befestigt und erstreckt sich von einem Punkt im Abteil 61' in der Nähe des Wehres 60' bis zum einem Punkt in der Nähe des Endes 65' des Verteilgliedes. Die Enden der Rohre 70' und 71' in der Nähe des Endes 65' des Verteilgliedes 64' sind mit einem Kasten 72' verbunden, welcher in zwei Abteile 72a und 72b unterteilt ist, die dit den Rohren 70' bzw. 71' in Verbindung stehen.
Wie schon erwähnt, ist das Rohr 71' am Rohr 70' befestigt. Das Rohr 70' ist in einer Trägerplatte 73' schwenkbar montiert, die sich quer durch das Abteil 62' erstreckt, so dass die Rohre 70' und 71' mit- einander in einer horizontalen Ebene verschwenkt sind. Eine Schiene 74' ist unter den Rohren 70', 71' angeordnet, um dieselben zusätzlich zu stützen. Eine Stange 75' ist bei 76" am Rohr 70' befestigt, und am anderen Ende der Stange 75' ist eine Zahnstange 76' befestigt. Die Stange 75' durchstösst das Gehäuse 7, die dazu in demselben vorgesehene Öffnung ist durch einen Balg 77' abgedichtet. Ein reversibler Motor 77" ist ausserhalb des Gehäuses 7 angeordnet. Eine Welle 78' dieses Motors trägt ein Ritzel 79', welches mit der Zahnstange 76' in Eingriff steht.
Natürlich könnte statt der Rohre 70', 71' das Ver- teilglied 64' schwenkbar montiert und mit der Stange 75' verbunden sein. Der Motor 77 wird wie in der Anlage nach Fig. 13 von einer elektronischen Steuerung 82' betätigt, welche einen Verstärker und ein Relais (nicht dargestellt) enthält und welche eine Temperaturanzeige des Thermometers 83 in der Leitung 38 für das gekühlte Medium in ein elektrisches Signal umwandelt, das den Motor 77" betätigt. Der Motor 77" wird in Abhängigkeit von der vom Thermometer 83 gemessenen Temperatur des den Verdampfer verlassenden, gekühlten Mediums so betätigt, dass er die Lage der Rohre 70', 71' und des Kastens 72' und damit die Eintrittsstelle der Lösung in den Kocher ändert.
Bei voller Belastung der Anlage tritt die schwache Lösung aus dem offenen Ende 65' des Verteilgliedes 64' in ein Ende des Kochers ein und fliesst längs durch denselben, um dabei von den Rohren 8 erwärmt zu werden. Wenn die Belastung der Anlage abnimmt, wird der Kasten 72' verschoben und nimmt einen Teil der schwachen Lösung auf, die dann durch das Rohr 71' fliesst und in der Nähe des Wehres 60' in das Abteil 61' eintritt. Wenn die Belastung weiter abnimmt, wird der Kasten 72' weiter verschoben, bis schliesslich bei unbelasteter Anlage die ganze Menge der Lösung in das Abteil 72a gelangt und durch das Rohr 70' zum Auslassabteil 62' fliesst, ohne mit den Heizrohren 8 in Berührung zu kommen.
Bei voller Belastung der Anlage fliesst die ganze Menge der schwachen Lösung durch die Leitung 15 und das Rohr 64' zur Öffnung 65' und gelangt in das eine Ende des Kochers. Wenn jedoch die von der Temperatur des den Verdampfer verlassenden, gekühlten Mediums angezeigte Belastung der Anlage abnimmt, wird die Lage der Rohre 70', 71' verändert, so dass ein Teil der Lösung nicht durch die ganze Länge des Kochers fliesst und von den Rohren 8 erwärmt wird. Dieses Umleiten von schwacher Lösung verändert die Konzentration der dem Absorber zugeführten Lösung entsprechend den Erfordernissen.
Allgemein gesprochen ist zwar die Menge der dem Kocher zugeführten Lösung im wesentlichen konstant, aber ein Teil der Lösung gelangt nicht in Berührung mit den Rohren 8, so dass die Lösung im Absorber auf einer der Belastung der Anlage entsprechenden Konzentration gehalten wird.
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Method for regulating absorption refrigeration systems The present patent relates to a method for regulating absorption refrigeration systems which use a salt solution as absorption liquid and a medium which can be mixed therewith as refrigerant, and to an absorption refrigeration system for carrying out the method.
Absorption chillers of the type used commercially for air conditioning and such as are used e.g. B. in US Pat. No. 2,918,807 dated Dec. 29, 1959 with the title absorption refrigeration system with inner coil are very satisfactory for the intended use, but have an important disadvantage because of the scale formation in the condenser tubes on. When operating under partial load, the cooling water flow through the condenser pipes is reduced, which increases the condensation temperature.
The scale formation is doubled for every increase in the temperature of the water by 51/2 C. By increasing the temperature of the cooling water flowing through the pipes, the elimination of impurities from the water is greatly increased, which results in greater scale formation in the pipes and a reduction in the flow cross-section for the cooling water. This results in unsatisfactory operation of the system, with frequent cleaning of the pipes by mechanical brushing or by laborious chemical treatment being required.
In some cases, the condenser tubes need to be replaced after a short period of time, mainly because of their damage from dry cleaning. Furthermore, the heating steam consumption in the cooker does not decrease proportionally to the reduction in the load on the refrigeration system, so that the steam consumption at part load is not as economical as it should be, which results in operating costs that are disturbing in certain cases.
The present patent therefore relates to a method for regulating absorption refrigeration systems which use a salt solution as absorption liquid and a medium which can be mixed therewith as refrigerant, which process is characterized in that salt precipitates from the solution in the digester to reduce the output of the system and that to increase the power, the precipitated salt is dissolved in the solution in the digester.
The patent also relates to an absorption refrigeration system for carrying out the process, which has an absorber, an evaporator, a cooker, a condenser and means for conveying weak solution from the absorber to the cooker, means for supplying strong solution from the cooker to the absorber, Has means for supplying a heating medium to the cooker, a heat exchanger for the strong and weak solution and means for supplying a cooling medium to the condenser, which is characterized in that means are present in the system which, when the system is partially loaded, salt from the solution in the Stoves fail and thereby reduce the performance of the system,
These means for precipitating salt, when the load on the system increases, allow the precipitated salt to go back into solution in the digester and thereby increase the performance of the system.
The term weak solution here denotes a solution with low absorption power, i.e. a solution that is almost saturated with refrigerant; the expression strong solution:> on the other hand denotes-
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via a solution with great absorption power, i.e. a solution that is low in refrigerant.
The preferred absorption solution is a solution of lithium bromide in water. The preferred refrigerant is water. The concentration of the solution leaving the digester can vary, but when the system is fully loaded it is preferably about 66 / '.
The drawing shows, for example, preferred embodiments of the absorption refrigeration system according to the invention for carrying out the method according to the invention, namely: FIG. 1 shows a schematic view of an absorption refrigeration system with a regulating device, FIG modified regulating device, FIG. 3 in a graphical representation the required heating steam quantities during operation at part load for various types of control of absorption refrigeration systems,
4 shows a graph similar to FIG. 3, the condensation temperature being plotted as a function of the load on the system; FIG. 5 shows a graphical representation of the mode of operation of a regulating device which guides weak solution around the digester;
6 to 12 show graphic representations of the solution cycle in an absorption refrigeration system for various loads, FIG. 13 is a schematic view of an absorption refrigeration system with a modified regulating device, FIG. 14 is a perspective view of the cooker of the system according to FIG. 13, partially broken away to reveal the regulator, FIG. 15 is a perspective view similar to FIG. 14 showing a modified regulator.
Fig. 16 is also a perspective view similar to Figs. 14 and 15 showing another modified regulator.
17 is a perspective view similar to FIG. 16 and shows a different position of the regulating device, and FIG. 18 shows a perspective view of the cooker of an absorption refrigeration system, partially broken away to reveal a modified regulating device.
In Fig. 1, an absorption refrigeration system is shown schematically. This system has a housing 2 which contains a plurality of tubes 3 which together with the housing form an absorber. In the housing 2, a shell-like member 4 is arranged above the tubes 3, which element works together with the housing 2 and together with it forms an evaporator. The evaporator includes a plurality of tubes 6 which run above the shell 4 in the longitudinal direction of the housing 2. A medium to be cooled is passed through these tubes 6 and in the process gives off heat to the liquid refrigerant sprayed over the tubes.
A second housing 7 is arranged above the first housing 2. Pipes 8 run in the lower part of the housing 7 and together with the same form a cooker. A plurality of tubes 9 are arranged in the upper part of the housing 7. The tubes 9 cooperate with a bowl-like member 10 to form a condenser.
A pump 11 sucks weak solution from the absorber 2, 3 through a line 1? _. The pump 11 conveys weak solution through a line 13 to a heat exchange .r 14, in which the weak solution of. strong solution coming back from the cooker absorbs heat as described below. The weak solution is then fed from the heat exchanger through a line 15 to the digester 7, 8 and then sprayed by a spray device 15 '.
The spray device 15 'can have two inlet pipes at the two ends of the digester, the inlet pipe which is closer to an overflow arrangement 16 being slightly lower than the other, which results in better partial load operation. Strong solution flows from the cooker 7, 8 through the overflow arrangement 16, a line 17, the heat exchanger 14 and a line 18 to the absorber and enters the same near one end of the housing 2; the strong solution flows under the action of gravity from the digester to the absorber. It is of course also possible to distribute the strong solution in the absorber over the pipes in it.
A pump 20 serves as an absorber pump and is used to draw off medium concentration solution from the absorber 2, 3 through an outlet 21 and a line 22. The pump 20 conveys the solution of medium concentration through a line 23 to a spray device 24 in the absorber. The spray device 24 distributes the medium concentration solution over the entire length of the tubes 3 of the absorber. It is clear that the strong solution mixes to some extent with the solution in the absorber and that complete mixing occurs when the pump 20 delivers the mixed solution so that a medium concentration solution is circulated. For a more detailed description of the solution streams in the plant, see U.S. Patent No. 2,840,997 dated Jan.
July 1958.
In the vicinity of the heat exchanger 14, a bypass line 25 is arranged which connects the line 15 to the line 17 on the side of the heat exchanger facing the cooker. A three-way regulating valve 26 is arranged at the junction of the line 25 with the line 15 and serves a purpose to be described below. It is desirable to locate the valve 26 as close as possible to the heat exchanger 14 to ensure that it is in the line for
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the weak solution consists of a certain column of liquid.
If the valve is then adjusted so that the entire amount of the weak solution flows through the bypass line 25, then this column of liquid ensures that no weak solution reaches the digester, even if the valve is not completely tight against the line 15. As shown in FIG. 1, the valve 26 is a pneumatically actuatable valve which is actuated by a control device 27 which responds to the temperature indicated by a thermometer 28. The function and mode of operation of this control device is described in more detail below.
Cooling water is fed from a pump (not shown) through a line 29 to the tubes 3 of the absorber. The cooling water comes from the tubes 3 of the absorber through a line 30 to the tubes 9 of the condenser. The cooling water then leaves the pipes 9 of the condenser through a line 31. A bypass line 32 connects the line 30 to the line 31, bypassing the pipes 9 of the condenser. A manually operated valve 33 is arranged in the bypass line 32. This bypass line 32 with the valve 33 allows an adjustment of the cooling water flow through the condenser pipes at full load during the installation of the system. It is no longer necessary to adjust the cooling water flow through the condenser tubes later.
Heating steam is fed to the pipes 8 of the cooker through a line 34. If desired, a suitable pressure regulating valve (not shown) can be arranged in line 34 to set a desired steam pressure in the cooker. Normally, however, the system uses heating steam with a pressure of 0.85 kg / cm2, such as is supplied by the boilers used in industry. The condensed heating steam leaves the pipes 8 of the cooker through a line 35, a suitable steam trap 36 being arranged in this line, which ensures that only condensate leaves the cooker.
A medium to be cooled is conveyed by a pump (not shown) through a line 37 to the tubes 6 of the evaporator. The cooled medium leaves the tubes 6 through a line 38 and is then to a point of use such as e.g. B. led to the center of an air conditioning system. The medium is returned from the point of use through the line 37 to the evaporator 2, 4 in order to be cooled again. The thermometer 28 of the regulating device 27 is arranged on the line 38 in order to measure the temperature of the cooled medium leaving the evaporator, which reflects the load on the system.
Condensed refrigerant leaves the shell 10 of the condenser through a line 40 and is fed to the evaporator and distributed in the same via the tubes 6 in order to wet these tubes. It is clear that the refrigerant is evaporated by the heat which it absorbs from the medium flowing through the tubes 6. The refrigerant vapor enters the absorber and is absorbed by the solution in it.
A pump 41 circulates liquid refrigerant that has accumulated in the evaporator in the evaporator. The pump 41 is connected to the evaporator via a line 42 in order to draw off liquid refrigerant therefrom. The pump 41 conveys the liquid refrigerant through a line 43 to a spray device 44 in the evaporator. The refrigerant emerging from the spray device 44 partially evaporates and another part is used to wet the tubes 6. The liquid refrigerant on the outside of the tubes 6 absorbs heat from the medium flowing through the tubes and evaporates, the vapor reaching the absorber as described.
A suitable cleaning device 45 is provided to remove non-condensable gases from the absorber. An ejector 46 of the cleaning device 45 is connected via a line 47 to a cleaning line 48 which runs longitudinally through the absorber. A cooling coil 49 of the cleaning device 45 is connected to the line 37 via a line 50 and to the line 38 via a line 51, so that the cooled medium can be used to cool the solution in a cleaning tank 52.
To regulate the operation of the absorption refrigeration system described, the bypass line 25 is used, which, as described, connects the line 15 for the weak solution with the line 17 for the strong solution in the vicinity of the heat exchanger 14, whereby at the connection point of the bypass line 25 and a three-way regulating valve 26 is arranged in line 15 to divide the flow of the weak solution between these two lines. The flow of the weak solution to the heat exchanger 14 is the same under all load conditions. It is clear that the thermometer 28 can be arranged in contact with the line 38 or else in the line 38.
The valve 26 is designed in such a way that it does not allow air to enter the system.
At full load, the whole amount of the weak solution flows through line 15 to the digester. However, when the load on the system decreases, which is indicated by the temperature of the cooled medium leaving the evaporator, the valve 26 is operated so that it is part of the flow of the weak solution through the bypass line 25 to line 17 for the strong Let the solution flow. This diversion of weak solution changes the concentration of the solution supplied to the absorber - according to the requirements. Generally speaking, only as much solution is fed to the digester to concentrate as is necessary to remove the absorber solution
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to maintain the concentration given by the load on the system.
In the digester there are very high salt concentrations at part load, which were previously considered dangerous because of the possibility of crystallization in the heat exchanger; but since the highly concentrated salt solution that leaves the cooker is immediately diluted with a very weak solution, such crystallizations in the heat exchanger are avoided.
3 shows in a graphic representation the heating steam consumption of known absorption refrigeration systems and the system with the regulation described as a function of the load. The load is plotted as a percentage of full load on the abscissa, and the steam consumption in kg per hour and per ton on the ordinate. Point A denotes the full load for which a system is designed. Curve a indicates the steam consumption for a system with cooling water regulation, curve b for one with heating steam regulation, and curve c applies to the system described.
It can be seen that the regulation of the system described greatly reduces the heating steam consumption at part load compared to those known systems, because at part load the small amount of solution supplied to the cooker is concentrated over a very wide area. The smaller the solution flow and the larger the concentration range, the higher the efficiency of a system.
Similarly, FIG. 4 shows in a graphic representation the condensation temperatures of a system with cooling water regulation (curve a), one with heating steam regulation (curve b) and the system described (curve c) as a function of the load. The load is plotted on the abscissa as a percentage of full load, on the ordinate the condensation temperature in C. Here, too, it can be seen that the regulation of the system described greatly reduces the condensation temperatures at part load, which reduces the risk of scale formation.
In fact, the extent of scale formation in the condenser tubes is greatly reduced, because since less heat is generated in the absorber, the cooling water supplied to the condenser has a lower temperature.
FIG. 5 shows in a graphic representation the proportion of the weak solution which reaches the digester at partial load. On the abscissa the load on the system is again plotted as a percentage of full load, on the ordinate the amount of weak solution fed to the digester as a percentage of the total amount of weak solution. The distance d means the portion fed to the digester, e the diverted portion. It will be found that the amount of weak solution fed to the digester decreases more than the load, so that the heating steam consumption is reduced at part load.
In FIGS. 6 to 12, the working cycle of the absorption refrigeration system described is shown graphically under different loads. The concentrations of lithium bromide in the solution in percent by weight are plotted on the abscissa, the absolute vapor pressures in mm of mercury on the ordinates, and the saturation temperatures corresponding to these vapor pressures in C.
The family of curves falling from left to right indicate the temperatures of the solution in C, while curves k indicate the limits of crystallization. FIG. 6 shows the working cycle when the system is fully loaded, FIG. 7 with 80% load, FIG. 8 with 60%, FIG. 9 with 40; FIG. 10 with 20%, FIG. 11 with 1/10 and Fig. 12 with unloaded system. The system is most sensitive to salt precipitation in the heat exchanger 14, but it can be seen that the operating cycle moves away from the crystallization limit k as the load decreases.
It is clear that these figures should be viewed together with Figure 5 in order to fully understand the extent of the diversion of weak solution around the cooker at partial load. It is also clear that the weak solution current fed to the heat exchanger is the same for all loads.
In FIG. 6, a line 60 shows the flow of weak solution through the heat exchanger 14. It can be seen that the solution is heated from approximately 43 ° C. to approximately 74 ° C. when operating at full load. A line 61 represents the preheating of the solution in the digester. It will be noted that the solution in the digester is preheated to a temperature of about 90.degree. A line 62 represents the concentration of the solution in the digester.
As you can see, the temperature of the solution rises to about 104 C and its concentration to about 66 percent by weight of lithium bromide. A line 63 shows the passage of the strong solution exiting the digester through the heat exchanger. While the concentration of the solution remains constant, its temperature drops to about 70 C. Note the distance between the line 63 and the crystallization limit k; this distance is the smallest that line 63 can have from the crystallization limit when the system is in operation. A line 64 represents the introduction of the strong solution into the absorber and its mixture with solution of medium concentration.
It can be seen that the concentration of the solution is reduced to about 63.5 ° C, while the temperature of the medium concentration solution is about 52 ° C. A line 65 shows the passage of the solution through the absorber. The concentration of the solution is reduced to about 61%, while the temperature drops to about 43 ° C. It is clear that when the plant is fully loaded, no weak solution is diverted through line 25 into the strong solution line.
Fig. 7 shows a duty cycle for the operation of the plant with about 80% load. The lines 60 to 65 are the same as described in connection with FIG. When operating the system with
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around 8010 load, however, part of the weak solution is diverted through line 25 into line 17 for the strong solution. As mentioned above, the size of this part can be seen from the weak solution in FIG. Since part of the solution is diverted and mixed with strong solution, it is clear that the duty cycle is changed. A line 66 represents this change.
Since more weak solution is passed through the digester, it is obvious that the temperature of the solution flowing through the digester is increased to about 107 C compared to about 104 C at full load. By adding the weak solution to the strong solution before it enters the heat exchanger, the strong solution is simultaneously cooled and diluted. This is represented by line 66. It can be seen that the temperature of the solution entering the heat exchanger is reduced to about 82 ° C. while the concentration of the strong solution is reduced from about 67% to about 64%.
In other respects the duty cycle is similar to that described in connection with FIG. 6, which applies to the full load of the plant. Note that line 63 has moved away from the crystallization boundary. This part of the work cycle often gives rise to salt excretions in other systems, which endanger the operation of the system.
Fig. 8 shows a work cycle in which the system works with a load of about 60 °. The different lines representing the passage of the solution through the different parts of the plant are the same as described above. Also in Fig. 9, the lines representing the passage of the solution through the plant are the same as described. It can be seen that in the operating cycle shown in FIG. 9, which applies to a load on the system of about 40 °, the solution entering the digester has a temperature of about 46 ° C. and is preheated to about 70 ° C. in the digester. Fig. 5 also shows the amount of solution fed to the digester for this load.
From FIG. 9 it can be seen that the solution in the digester is heated to a temperature of about 103 ° C. and that the concentration of the solution reaches a value at which crystallization occurs. A considerable amount of the salt in the solution has therefore been precipitated and deposited on the pipes in the cooker, as a result of which the heat transfer through the walls of the same is reduced. The solution flowing through the cooker is roughly the consistency of a thick syrup. In other respects, the work cycle is the same as that already described. The same applies to FIGS. 10 and 11, it being evident from FIG. 5 that ever larger parts of the weak solution are diverted and do not get into the digester.
In the cooker, the solution finally appears as a thick, viscous mass, or so much salt has separated out that the solution contains small lumps of salt. 12 shows the operation of the unloaded system. When the system is unloaded, the entire solution in the digester is solidified, which rules out any heat supply to the system. The whole amount of the weak solution is led past the digester without its temperature or concentration changing significantly, so that the work of the system can be represented by a point instead of a line.
While the regulating device of the absorption refrigeration system described has a pneumatic control, it is clear that, for. B. electrical or electronic controls can be used. In Fig. 2, a modified form of a regulating device is shown schematically. In this case, a regulating valve 80 is arranged in the bypass line 25.
An electrical control 81 of any desired type is provided to operate the valve 80 and thereby determine the flows of weak solution which flow to the digester or through the line 25. The electrical control 81 is actuated by a thermometer 82 which is arranged on the line 38 and measures the temperature of the cooled medium leaving the evaporator. The valve 80 is set in such a way that it allows part of the flow of the weak solution to pass from the line 15 into the line 17 for the strong solution, the size of this part depending on the load on the system. The weak solution mixes in line 17 with strong solution before it enters the heat exchanger 14.
The absorption refrigeration system is designed to operate with a specific, desired heating steam pressure, e.g. B. for 0.85 kg / em2, since a large part of the existing steam boilers deliver steam at this pressure. Other pressures can of course also be used, and in such cases a pressure reducing valve can be placed in the heating steam line to ensure that heating steam is supplied to the cooker at the desired pressure. A bypass line 32 for the cooling water around the tubes 9 of the condenser has also been described.
It is clear that in many cases such a bypass line is not necessary, but that it may be desirable in order to properly set up the system for operation under full load. After the system has been set to operate under full load, the capacitor bypass line no longer needs to be adjusted during further operation. Of course, the heating steam pressure can also be changed for this setting.
When looking at the operating behavior of the absorption refrigeration system, it will be clear that when the cooker is started it contains a large amount of precipitated or crystallized lithium bromide salt. In some cases it seems as if the pipes of the cooker are covered with a pile of white
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Covered in snow. It will be clear that when the system is switched off, no manually operated or automatic heating steam valves have to be closed, since the low thermal conductivity of the solid salt forms an excellent insulator and shields the stove from the hot steam in the pipes.
Under such conditions, the salt will at least partially dissolve when the system is switched off when the heating steam valve is closed, which is desirable. The solution in the remaining parts of the system including the heat exchanger is in a very dilute state. When the system is started, the medium to be cooled is conveyed through the line 37 to the tubes 6 of the evaporator 2, 4, and the medium leaves the tubes 6 through the line 38. When the system is started, the pumps are started, whereupon the pump 11 weak solution is sucked out of the absorber through line 12 and passed through line 13, heat exchanger 14 and line 15 to digester 7, 8.
It is clear that valve 26 will open to allow all of the solution stream to flow to the digester. In the cooker, the solution flows over the heap of salt, gradually dissolving the solid salt and returning as a strong solution to the absorber, where it immediately begins to work to generate cold. So you can see that there is no need to wait until a certain concentration of solution has built up in the entire system, but that the dissolved parts of the solid salt stored in the digester start to work immediately. This is excluded with any other regulation.
Refrigerant vapor is expelled from the solution in the cooker 7, 8, reaches the condenser 9, 10 and is condensed in the same, whereupon the condensed refrigerant flows through the line 40 to the evaporator.
Strong solution leaves the digester through the overflow assembly 16, line 17, heat exchanger 14 and line 18 and is preferably emptied through one end of the tube bundle in the absorber. The strong solution is slightly cooled by evaporation as it enters the absorber. The strong solution mixes in the absorber with the solution located in the same, and the solution of medium concentration thus formed is sucked out of the absorber through the outlet 21 and the line 22 by the pump 20 and fed through the line 23 to the spray device 24 in the absorber, from which it is distributed over the pipes 3.
The pump 41 sucks liquid refrigerant from the shell 5 of the evaporator 2, 4 through the line 42 and conveys it through the line 43 to the spray device 44 in the evaporator. The spray device 44 sprays the liquid refrigerant through the tubes 6 of the evaporator. These pipes are wetted by the refrigerant, and the refrigerant on the pipes absorbs heat from the medium flowing through the pipes and evaporates. The vapor thus formed passes down into the absorber 2, 3 and is absorbed by the solution in the same.
When the system is started under full load, the temperature of the cooled medium drops rapidly to the value given by the design and the valve 26 remains open so that the whole amount of the weak solution is fed to the digester and the solid salt dissolves. If the system is started at partial load, the temperature of the cooled medium drops more sharply and the thermometer 28 influences the controller 27 so that the flow of the weak solution to the cooker is throttled by the valve 26 and part of the weak solution through the bypass line 25 into the Line 17 for the strong solution and is mixed in the same before entering the heat exchanger 14 with the strong solution.
As the flow of weak solution to the cooker decreases, the concentration of solution in the cooker increases; at about 50% load the solution in the cooker turns into a thick syrup. At about 25ö the solution appears as a thick, viscous mass. However, although the concentration of the solution in the digester increases as soon as the system operates at partial load, the solution leaving the digester is diluted to a harmless concentration by the added weak solution before it reaches the heat exchanger, so that a precipitation or crystallization of salt in the heat exchanger is excluded.
In a certain sense, a solution is circulated in the unloaded system, to which salt or thick solution is added as the load on the system increases, in order to create a solution of higher concentration, i.e. H. in order to obtain a desired concentration of the solution according to the load on the plant.
It can be seen from FIGS. 6 to 11 that those parts of the plant which are sensitive to crystallization, i. H. especially the heat exchanger, are further away from the solidification line than is possible with other regulations. It will be seen that the excretion of salt in the digester does not disturb the operation of the plant; even if lumps of solid salt are carried away from the cooker, they will be instantly dissolved by the weak solution that is passed into the strong solution line.
The absorption refrigeration system described enables a considerable reduction in heating steam consumption at part load. The condensation temperatures in the condenser at part load reach the lowest achievable values; this greatly reduces the risk of scale formation in the condensers. Under all circumstances, the system can be operated safely at part load and even without load.
One advantage of the regulating device of the absorption refrigeration system described is that the regulating device is an integral part of the
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Plant belongs and offers no special adaptation> and assembly problems. The regulator can be designed, assembled and tested in the factory.
In the system described, heating steam is used with a certain pressure that remains constant for all loads, so that no special precautions have to be taken when setting up the system in order to generate variable pressures of the heating steam for partial load operation. Since the heating steam pressure remains the same under all load conditions, no corrosion problems arise from the introduction of air into the steam condensation system at partial load. Problems of this kind can arise with heating steam controls, in which the heating steam at part load can have a pressure lower than atmospheric pressure, so that air can enter the heating steam system.
No automatic or manually operated heating steam valves are required during normal operation.
The performance of the system is not reduced by a pressure drop in the main heating steam line.
Although it may appear at first sight that the use of the regulation described could give rise to serious problems, since those skilled in the art have hitherto considered any crystallization or solidification of the solution to be dangerous under all circumstances, the system takes advantage of solidification of salt in the digester to create cheaper and more effective regulation of operation under part load conditions.
In fact, the new regulation takes advantage of what was previously considered to be the main disadvantage of absorption refrigeration systems with salt solutions as the absorption liquid, to make the regulation cheaper and to increase its effectiveness, as well as to prevent scale formation in the condenser tubes. Storage problems are greatly simplified because the solution is diluted by removing solid salt and not by diluting the entire contents.
If the system is not airtight and if there is excessive air ingress, which can occasionally occur, then a solidification of strong solution in the heat exchanger 14 on the outside of the tubes 14 'can occur. Such a solidification of strong solution in the heat exchanger prevents the passage of strong solution to the absorber, with the result that the system can finally no longer generate any cold.
When the strong solution in the heat exchanger 14 has solidified on the outside of the tubes 14 ', the flow of strong solution to the absorber is partially or completely blocked. In such circumstances, the flow of cooling water through the condenser tubes 9 must be cut off and the valve 26 adjusted to allow weak solution from the heat exchanger tubes 14 'through the bypass 25 to the line 17.
However, the weak solution cannot, or at least not completely, flow through the line 17 to the heat exchanger, since the flow through it is blocked on the outside of the tubes 14 ', so that the weak solution essentially flows in the opposite direction through the line 17 to the cooker 7 , 8 flows. Since heating steam is present in the digester and since the flow of cooling water through the condenser tubes 9 is interrupted, the solution in the digester is quickly heated to a high temperature, but not concentrated. The pump 11 is then switched off,
so that the heated solution leaves the cooker under the influence of gravity. The heated solution flows through line 17, and a part of it gradually liquefies the solidified solution in line 17, exposing access to the heat exchanger and also starting to liquefy the solution in the heat exchanger. The greater part of the heated solution flows in the opposite direction through the bypass line 25 and part of the line 15 into the interior of the tubes 14 'and heats the solidified solution on the outside of the tubes 14' in order to liquefy it.
As soon as the passage through the heat exchanger is reopened, the rest of the solidified solution is quickly liquefied and the system can then generate cold again. It is clear that this process can be repeated if necessary to liquefy solidified solution in the heat exchanger.
A further absorption refrigeration system is shown schematically in FIG. This system has a housing 2 which contains a plurality of tubes 3 which together with the housing form an absorber. In the housing 2, a shell-like member 4 is arranged above the absorber, which element cooperates with the housing 2 and together with it forms an evaporator 5. The evaporator 5 includes a plurality of tubes 6 which run above the shell 4 in the longitudinal direction of the housing 2. A medium to be cooled is passed through these tubes 6 and in the process gives off heat to the liquid refrigerant sprayed over the tubes.
A second housing 7 is arranged above the first housing 2. A plurality of U-shaped tubes 8 run in the lower part of the housing 7 and together with the same form a cooker. A weir 60 'extends across the lower part of the housing 7 and separates the digester into a pipe compartment 61' and an outlet compartment 62 '. The weir 60 'extends up to approximately the level of the second row from the top of pipes B. A compartment of a heating steam box 63' is arranged at one end of the digester and supplies heating steam to the interior of the pipes 8. The condensed heating steam leaves the tubes 8 through an outlet in the box 63 '.
A plurality of tubes 9 are arranged in the upper part of the housing 7. The tubes 9 work with
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a bowl-like member 10 together to form a capacitor.
A pump 11 sucks weak solution out of the absorber 2, 3 through a line 12. The pump 11 conveys weak solution through a line 13 to a heat exchanger 14 in which the weak solution of strong solution coming back from the digester absorbs heat, as described below. The weak solution is then passed from the heat exchanger 14 through a conduit 15 to the digester 7, 8 and then distributed by a distribution member 64 'having an open end 65'.
The solution distributed in one end of the digester flows through the compartment 61 'and absorbs heat from the heating medium in the pipes 8, then the solution flows through the weir 60' into the compartment 62 'and leaves the digester through an outlet 66'.
Strong solution flows from the outlet 66 'of the digester 7, 8 through a line 17, the heat exchanger 14 and a line 18 to the absorber and enters the same near one end of the housing 2; the strong solution flows from the cooker to the absorber under the influence of gravity. It is of course also possible to distribute the strong solution in the absorber over the pipes in it.
A pump 20 serves as an absorber pump and is used to suck off medium concentration solution from the absorber 2, 3 through an outlet 21 and a line 22. The pump 20 conveys the solution of medium concentration through a line 23 to a spray device 24 in the absorber. The spray device 24 distributes the medium concentration solution over the entire length of the tubes 3 of the absorber. It is clear that the strong solution mixes to some extent with the solution in the absorber and that complete mixing occurs when the pump 20 delivers the mixed solution, so that a solution of medium concentration is circulated.
See U.S. Patent No. 2,840,997 dated July 1, 1958 for a more detailed description of the solution streams in the plant.
Cooling water is fed from a pump (not shown) through a line 29 to the tubes 3 of the absorber. The cooling water comes from the tubes 3 of the absorber through a line 30 to the tubes 9 of the condenser. The cooling water then leaves the pipes 9 of the condenser through a line 31. A bypass line 32 connects the line 30 to the line 31, bypassing the pipes 9 of the condenser. A manually operated valve 33 is arranged in the bypass line 32. This bypass line 32 with the valve 33 allows an adjustment of the cooling water flow through the condenser pipes at full load during the installation of the system.
It is no longer necessary to adjust the cooling water flow through the condenser tubes later. Heating steam is supplied to the pipes 8 of the cooker through the box 63 '. If desired, a suitable pressure regulating valve (not shown) can be arranged in a feed line 164 'of the box 63' in order to set a desired steam pressure in the digester. Normally, however, the system uses heating steam at a pressure of 0.85 kg / em2, such as is supplied by the boilers used in the industry. The condensed heating steam leaves the pipes 8 of the cooker through a compartment of the box 63 '.
A medium to be cooled is conveyed by a pump (not shown) through a line 37 to the tubes 6 of the evaporator. The cooled medium leaves the tubes 6 through a line 38 and is then to a point of use such as e.g. B. led to the center of an air conditioning system. The medium is returned from the point of use through the line 37 to the evaporator 5 in order to be cooled again.
Condensed refrigerant leaves the shell 10 of the condenser through a line 40 and is fed to the evaporator and distributed in the same via the tubes 6 in order to wet these tubes. It is clear that the refrigerant is evaporated by the heat which it absorbs from the medium flowing through the tubes 6. The refrigerant vapor enters the absorber and is absorbed by the solution in it.
A pump 41 circulates liquid refrigerant that has accumulated in the evaporator in the same. The pump 41 is connected to the evaporator via a line 42 in order to draw off liquid refrigerant therefrom. The pump 41 conveys the liquid refrigerant through a line 43 to a spray device 44 in the evaporator. The refrigerant emerging from the spray device 44 partially evaporates and another part is used to wet the tubes 6. The liquid refrigerant on the outside of the tubes 6 absorbs heat from the medium flowing through the tubes and evaporates, the vapor reaching the absorber as described.
A suitable cleaning device 45 is provided to remove non-condensable gases from the absorber. An ejector 46 of the cleaning device 45 is connected via a line 47 to a cleaning line 48 which runs longitudinally through the absorber. A cooling coil 49 of the cleaning device 45 is connected to the line 37 via a line 50 and to the line 38 via a line 51, so that the cooled medium can be used to cool the solution in a cleaning tank 52.
The regulating device of the system according to FIG. 13 is also shown in FIG. A distributor member 64 'in the form of a tube is adjustably connected at 70 to the line 15 for the weak solution. The pipe 64 'extends over the pipes 8 in the longitudinal direction of the digester and is distributed in a black
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before solution near one end of the cooker. The tube 64 'terminates in a downwardly directed part with an open end 65' with a parallelogram-shaped cross-section.
A tube 72 is located in the digester and extends from the outlet compartment 62 'over the weir 60' and through the pipe compartment 61 'to a point near the open end 65' of the pipe 64 '. The tube 72 ends in an upwardly directed part with an open end 73, likewise with a cross-section in the form of a parallelogram. The mating ends 65 'and 73 of the tubes 64' and 72 provide excellent throttling properties.
The distribution pipe 64 'with its end 65' actually acts as a regulating valve, since the mating ends of the pipes 64 'and 72 allow the flow of the solution which is to come into contact with the heating pipes 8 to be regulated.
As mentioned above, the tube 72 is fixed in the cooker. The tube 64 'is pivotally connected at 70 to the weak solution line 15 so that it can be pivoted in a horizontal plane. Appropriate rails 74 may be positioned under the tube 64 'for additional support. A rod 75 is attached to the tube 64 'at 76 and a rack 77 is attached to the other end of the rod 75. The rod 75 pierces the housing 7; the opening provided for this in the housing is sealed by a bellows 78. A reversible motor 79 is arranged outside the housing 7; its shaft 80 'carries a pinion 81' which is in engagement with the rack 77.
The motor 79 is actuated by an electronic control 82 ', which contains an amplifier and a relay (not shown) and which converts a temperature reading of a thermometer 83 in the line 38 for the cooled medium into an electrical signal which the motor 79 as a function actuated by the temperature of the cooled medium leaving the evaporator. The motor 79 is thus operated by the control 82 ', which in turn is operated by the thermometer 83, and in doing so the motor changes the position of the pipe 64' and thus selects the point at which the weak solution enters the digester, i.e. H. the pipe 64 'empties a portion of the solution into the pipe 72, through which the solution reaches the outlet compartment 62'.
At full load, the pipe 64 'empties the entire amount of the weak solution into the end of the digester, the solution flows longitudinally through the digester and is heated by the steam in the pipes 8. However, when the load on the system decreases, the position of the pipe channel 64 'is changed so that some of the weak solution enters the pipe 72 and flows through this pipe to the outlet compartment 62'. As the load decreases further, the tube 64 'is displaced further until the open ends 65' and 73 lie one above the other so that the entire amount of the weak solution enters the tube 72 and flows through it to the outlet compartment 62 ', wherein the heating through the pipes 8 is completely bypassed.
Although an electronic control is used here, it is clear that any other, e.g. B. pneumatic controls can be used, as they are commercially available.
When the system is fully loaded, the whole amount of the weak solution flows through the line 15 and the pipe 64 'in order to get into the same near one end of the digester. However, when the load on the system decreases, as indicated by the temperature of the refrigerated medium leaving the evaporator, the position of tube 64 'is changed so that part of the weak solution flow enters tube 72 and through it to the outlet compartment 62 'flows, reducing the amount of solution flowing through the digester.
This diversion of weak solution changes the concentration of the solution supplied to the absorber according to the requirements. Generally speaking, the amount of solution fed to the digester is essentially constant, but such a part of this amount of solution is kept away from the heating pipes 8 that the absorber solution is kept at the concentration given by the load on the system.
The absorption refrigeration system is designed for operation with a certain, desired heating steam pressure z. B. of about 0.85 kg / cm2, since a large part of the existing steam boiler supplies steam at this pressure. Other pressures can of course also be used, and in such cases a pressure reducing valve can be placed in the heating steam line to ensure that heating steam is supplied to the cooker at the desired pressure. A bypass line for the cooling water around the tubes 9 of the condenser is also described.
It is clear that in many cases such a bypass line is not necessary, but that it may be desirable in order to properly set up the system for operation at full load. After the system has been set to operate at full load, the capacitor bypass line no longer needs to be adjusted during further operation. Of course, the heating steam pressure can also be changed for this setting.
When looking at the operating behavior of the absorption refrigeration system, it will be clear that when the cooker is started it contains a large amount of precipitated or crystallized lithium bromide salt. In some cases it seems like the pipes of the stove are covered in a pile of white snow. It will be clear that when the system is switched off, no manually operated or automatic valves have to be closed, as the low thermal conductivity of the solid salt forms an excellent insulator and shields the stove from the hot steam in the pipes. Under such conditions, the salt will at least partially dissolve when the system is switched off if the
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Heating steam valve is closed, which is desired.
The solution in the remaining parts of the system including the heat exchanger is in a very dilute state.
When the system is started, medium to be cooled is conveyed through the line 37 to the tubes 6 of the evaporator, and the medium leaves the tubes 6 through the line 38. When the system is started, the pumps are started, whereupon the pump 11 weak solution sucked off the absorber through line 12 and conveyed through line 13, heat exchanger 14 and line 15 to cooker 7, 8. The weak solution is fed through the pipe 64 'into one end of the digester and then flows through the entire length of the digester, being heated by the pipes 8. The solution then flows through weir 60 'into compartment 62' and leaves the digester through outlet 66 '.
In the cooker, the solution flows over the heap of salt, gradually dissolving the solid salt and returning as a strong solution to the absorber, where it immediately begins to work to generate cold. So you can see that there is no need to wait until a certain concentration of solution has built up in the entire system, but that the dissolved parts of the solid salt stored in the digester start to work immediately.
Refrigerant vapor is expelled from the solution in the cooker 7, 8, reaches the condenser 9, 10 and is condensed in the same, whereupon the condensed refrigerant flows through the line 40 to the evaporator.
Strong solution leaves the digester through outlet 66 ', line 17, heat exchanger 14 and line 18 and is preferably emptied via one end of the tube bundle in the absorber. The strong solution is slightly cooled by evaporation as it enters the absorber. The strong solution mixes in the absorber with the solution located in the same, and the solution of medium concentration thus formed is sucked out of the absorber through the outlet 21 and the line 22 by the pump 20 and fed through the line 23 to the spray device 24 in the absorber, from which it is distributed over the pipes 3.
The pump 41 sucks liquid refrigerant from the shell 5 of the evaporator through the line 42 and conveys it through the line 43 to the spray device 44 in the evaporator. The spray device 44 sprays the liquid refrigerant through the tubes 6 of the evaporator. These pipes are wetted by the refrigerant, and the refrigerant on the pipes absorbs heat from the medium flowing through the pipes and evaporates. The vapor thus formed passes down into the absorber 2, 3 and is absorbed by the solution in the same.
If the system is started under full load, the temperature of the cooled medium soon drops to the value given by the construction. The whole amount of the solution fed to the digester is emptied through the pipe 64 'into one end of the digester, so that all the weak solution stream flows through the digester and is thereby heated by the pipes 8, the weak solution adhering to the pipes dissolves solid salt so that all salt present in the system is dissolved.
If the system is started at part load, the temperature of the cooled medium drops more sharply, and the thermometer 83 influences the controller 82 so that the same actuates the motor 79, which then pivots the pipe 64 'in a horizontal plane, so that a Part of the weak solution passes from the pipe 64 'into the pipe 72 and flows through the same into the outlet compartment 62'. So this part of the weak solution bypasses the stove's heating pipes.
When the flow of weak solution to the digester decreases, in that a larger part of the weak solution enters the pipe 72 and flows directly to the outlet compartment 62 ', the solution concentration in the digester at the pipes 8 gradually increases; at about 501'0 load, the solution at the pipes 8 becomes a thick syrup. At about 257o load the solution appears as a thick, viscous mass.
However, although the concentration of the solution in the digester at the pipes 8 increases as soon as the system operates at partial load, the solution leaving the digester is diluted to a harmless concentration by the added weak solution in the outlet compartment 62 'before it reaches the heat exchanger, so that precipitation or crystallization of salt in the heat exchanger is excluded.
When the system is unloaded, essentially all of the weak solution stream fed to the digester passes from pipe 64 'into pipe 72 and flows through the same to outlet compartment 62' so that the solution bypasses pipes 8, allowing salt to precipitate thereon, since the weir 60 'does not allow the solution in the compartment 61' to flow into the outlet compartment 62 '. The coolant in the solution in the compartment 61 ′ is driven off so that precipitated salt collects on the tubes 8.
In a certain sense, a solution is circulated in the unloaded system, to which salt or thick solution is added as the load on the system increases in order to create a solution of higher concentration, i.e. H. in order to obtain a desired concentration of the solution according to the load on the plant.
It will be seen that the precipitation of salt in the digester does not interfere with the operation of the system. Even if lumps of solid salt are carried away from the cooker, they will be dissolved by the weak solution before they reach the heat exchanger.
15 shows a modification of the regulating device according to FIGS. 13 and 14. In this regulating device, the pipe 64 'is fixedly arranged while
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the tube 72 is pivotally mounted with the rod 75 attached to the tube 72. If weak solution is to bypass the pipes of the digester, the position of the pipe 72 is changed in such a way that more or less weak solution passes from the pipe 64 ′ into the pipe 72.
In Fig. 16 a modified regulator is shown. In this regulating device, a distribution pipe 85 is rotatably attached to the line 15 for the weak solution at a short distance above one end of the bundle of pipes 8. The distribution pipe 85 is rotatable in a vertical plane. If the pipe 85 is pivoted counterclockwise, the solution emerging therefrom does not get as far into the digester. At full load, of course, the tube 85 is adjusted so that the solution is distributed over the entire length of the tubes 8.
However, when the load on the system decreases, the tube 85 is pivoted counterclockwise, whereby the length of the jet of the emerging solution is shortened. Impact plates 86 are provided to keep the solution from entering the condenser. The plates 86 are, however, spaced from one another at such a distance that the refrigerant vapor produced in the cooker can flow freely to the condenser. The baffle plates help distribute the solution in the cooker. As the load on the plant decreases, most of the solution enters the digester closer to weir 60 'so that unnecessary dissolution of crystallized salt is avoided.
A rod 87 is connected to a shaft 88 of a motor 89, the motor 89 being of an electronic (not shown). Control is operated as described in connection with FIG.
FIG. 17 shows a modification of the regulating device according to FIG. 16. In this case the distribution pipe 85 lies at a certain distance above the pipes B. The pipe 85 can be pivoted clockwise in order to shorten the length of the jet of solution emerging from it when the load on the system decreases.
18 shows a regulating device in which a first pipe 70 'extends from the outlet compartment 62' over the weir 60 'and through the compartment 61' to a point near the end 65 'of the distribution member 64'. A second tube 71 'is attached to tube 70' and extends from a point in compartment 61 'near weir 60' to a point near end 65 'of the manifold. The ends of the tubes 70 'and 71' near the end 65 'of the manifold 64' are connected to a box 72 'which is divided into two compartments 72a and 72b which communicate with the tubes 70' and 71 ', respectively stand.
As already mentioned, the pipe 71 'is attached to the pipe 70'. The tube 70 'is pivotably mounted in a carrier plate 73' which extends transversely through the compartment 62 'so that the tubes 70' and 71 'are pivoted with one another in a horizontal plane. A rail 74 'is arranged below the tubes 70', 71 'for additional support. A rod 75 'is attached at 76 "to the tube 70', and a toothed rack 76 'is attached to the other end of the rod 75'. The rod 75 'pierces the housing 7, the opening provided in the same is through a bellows 77'. A reversible motor 77 ″ is arranged outside the housing 7. A shaft 78 'of this motor carries a pinion 79' which meshes with the rack 76 '.
Of course, instead of the tubes 70 ', 71', the distribution member 64 'could be mounted pivotably and connected to the rod 75'. The motor 77 is operated as in the system according to FIG. 13 by an electronic control 82 'which contains an amplifier and a relay (not shown) and which converts a temperature display of the thermometer 83 in the line 38 for the cooled medium into an electrical signal which actuates the motor 77 ". The motor 77" is actuated as a function of the temperature of the cooled medium leaving the evaporator measured by the thermometer 83, so that it determines the position of the tubes 70 ', 71' and the box 72 'and so that the entry point of the solution into the digester changes.
When the system is fully loaded, the weak solution enters one end of the digester from the open end 65 'of the distribution member 64' and flows longitudinally through the same in order to be heated by the pipes 8 in the process. When the load on the plant decreases, the box 72 'is displaced and takes up part of the weak solution, which then flows through the pipe 71' and enters the compartment 61 'near the weir 60'. If the load decreases further, the box 72 'is shifted further until finally, with the system unloaded, the whole amount of the solution reaches the compartment 72a and flows through the pipe 70' to the outlet compartment 62 'without coming into contact with the heating pipes 8 .
When the system is fully loaded, the entire amount of the weak solution flows through the line 15 and the pipe 64 'to the opening 65' and reaches one end of the digester. However, if the load on the system indicated by the temperature of the cooled medium leaving the evaporator decreases, the position of the pipes 70 ', 71' is changed so that part of the solution does not flow through the entire length of the digester and off the pipes 8 is heated. This rerouting of weak solution changes the concentration of the solution fed to the absorber according to requirements.
Generally speaking, the amount of solution fed to the digester is essentially constant, but part of the solution does not come into contact with the pipes 8, so that the solution in the absorber is kept at a concentration corresponding to the load on the system.
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