DE3621993C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Absorptionskältemittelkreislauf mit einem Austreiber, einem Kondensator, einem Verdampfer, einem Absorber und einem Lösungswärmetauscher, wobei dem Austreiber ein Dephlegmator nachgeschaltet ist, der von dem ausgetriebenen Kältemittel durchströmt wird und durch den eine Rohrschlange für die aus dem Absorber kommende reiche Lösung hindurchführt.

Eine solche Vorrichtung ist durch die DE-AS 20 09 377 und die US-PS 45 73 330 bekannt. Beide Vorrichtungen verfolgen im wesentlichen das Ziel, die Gesamtkonstruktion zu vereinfachen und dadurch auch zu verbilligen, und weisen den Lösungswärmetauscher außerhalb des Dephlegmators angeordnet auf, der zusammen mit dem Austreiber eine senkrechte Baueinheit darstellt.

Derartige bekannte Vorrichtungen arbeiten bereits mit guten Wirkungsgraden, jedoch wird nach wie vor eine Wirkungsgradverbesserung angestrebt. Hierin besteht auch die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß der Dephlegmator zusätzlich zu der Rohrschlange für die reiche Lösung den vom ausgetriebenen Kältemittel beaufschlagten Lösungswärmetauscher enthält.

Durch die Integration des Lösungswärmetauschers in den Dephlegmator steigt dessen Wirkungsgrad und damit der Gesamtwirkungsgrad der Vorrichtung an. Man erzielt eine wesentlich größere Reinheit des ausgetriebenen Kältemittels. Erreichbar sind Reinheitsgrade von mehr als 99%. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung, der sich insbesondere bei kleinen Aggregaten auswirkt, liegt in der geringen Baugröße.

Vorzugsweise ist der Lösungswärmetauscher, bezogen auf die Strömungsrichtung des ausgetriebenen Kältemittels, stromauf der Rohrschlange für die aus dem Absorber kommende reiche Lösung angeordnet. Hieraus ergeben sich sehr günstige Wärmeübertragungsverhältnisse.

Gleiches gilt für ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal, daß nämlich die aus dem Austreiber kommende arme Lösung im Innenrohr und die reiche Lösung im Außenrohr strömt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß die Rohrschlange für die aus dem Absorber kommende reiche Lösung und der Lösungswärmetauscher parallel zueinander angeordnet sind und die Rohrschlange in einem Innengehäuse liegt, welches an seinem einen Ende zum Innenraum des Dephlegmators hin offen ist und an seinem gegenüberliegenden geschlossenen Ende einen Auslaß für den Austritt des Kältemittels aus dem Dephlegmator bildet, wobei der Einlaß für den Eintritt des Kältemittels in den Dephlegmator in axialem Abstand vom offenen Ende des Innenrohrs mündet. Auf diese Weise ergeben sich beste Wärmeübergangsverhältnisse, verbunden mit einer sehr guten Raumausnutzung.

Letztere wird noch dadurch verbessert, daß der Lösungswärmetauscher das Innenrohr wendelförmig umgibt, wobei der Einlaß für den Eintritt des ausgetriebenen Kältemittels in den Dephlegmator zwischen dem Lösungswärmetauscher und dem Innenrohr mündet.

Dabei ist der Einlaß für den Eintritt des ausgetriebenen Kältemittels in den Innenraum des Dephlegmators vorzugsweise als durch die untere Wand des Dephlegmators geführter Rohrstutzen ausgebildet. Dies stellt eine konstruktiv sehr einfache Verbindung zwischen den beiden Baugruppen dar, wobei gewährleistet wird, daß das ausgetriebene Kältemittel auf der richtigen Höhe in den Innenraum des Dephlegmators eintreten kann.

Optimale Durchströmungsverhältnisse des Dephlegmators, der senkrecht auf dem Austreiber sitzen kann, ergeben sich dadurch, daß die Leitungsführung von Rohrschlange und Lösungswärmetauscher so getroffen ist, daß die reiche Lösung die Rohrschlange sowie den Lösungswärmetauscher von unten nach oben durchströmt.

Unter konstruktiven Gesichtspunkten ist es besonders vorteilhaft, daß der Auslaß des Lösungswärmetauschers für die reiche Lösung im Innenraum des Dephlegmators mündet und daß der Rohrstutzen, der den Einlaß für den Eintritt des ausgetriebenen Kältemittels in den Innenraum des Dephlegmators bildet, oberhalb der unteren Wand des Dephlegmators Durchtrittsöffnungen aufweist. Die reiche Lösung vereinigt sich mit dem im Dephlegmator abgeschiedenen Kondensat und bildet am Boden des Dephlegmators einen Sumpf, der die Durchtrittsöffnungen im Rohrstutzen übersteigt und damit einen Eintritt des Kältemitteldampfes direkt in den unteren Bereich des Dephlegmators verhindert. Die kontinuierliche Überführung der reichen Lösung und des Kondensates in den Austreiber erfolgt durch die Durchtrittsöffnungen des Rohrstutzens. Auf diese Weise werden zwei entsprechende zusätzliche Leitungsverbindungen zwischen dem Dephlegmator und dem Austreiber eingespart.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbei­ spiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher be­ schrieben. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Absorptions­ wärmepumpe;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Austreiber mit einem aufgesetz­ ten, nach der Erfindung ausgebildeten Dephlegmator;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Dephlegmator nach Fig. 2 entlang der Linie III/III;

Fig. 4 im Vertikalschnitt einen abgewandelten Dephlegmator.

Nach Fig. 1 weist die Absorptionswärmepumpe einen beheizten Aus­ treiber 1 auf, der das Kältemittel aus der reichen Lösung austreibt und dampfförmig über einen Dephlegmator 2 in einen Kondensator 3 leitet. Das hier kondensierte Kältemittel durchströmt eine Drossel 4 und verdampft unter Wärmeaufnahme in einem Verdampfer 5. Anschlie­ ßend gelangt das dampfförmige Kältemittel in einen Absorber 6, in dem es mit der aus dem Austreiber stammenden und über eine nicht dargestellte Drossel geleiteten armen Lösung in Berührung tritt und unter Wärmeabgabe absorbiert wird.

Die aus dem Absorber kommende reiche Lösung wird von einer Pumpe 7 zu einer im Dephlegmator 2 angeordneten Rohrschlange gefördert. Nach Durchströmen dieser Rohrschlange tritt sie in einen Lösungs­ wärmetauscher 9 ein, von dem aus sie in den Austreiber 1 zurückge­ langt.

Die aus dem Austreiber abgezogene arme Lösung durchströmt ebenfalls den Lösungswärmetauscher 9 und gelangt von dort aus zum Absorber 6.

Durch die Integration des Lösungswärmetauschers 9 in den vom heißen Kältemitteldampf durchströmten Dephlegmator 2 und durch seine Anordnung, bezogen auf die Strömungsrichtung des heißen Kältemit­ teldampfes, stromauf der Rohrschlange 8 ergibt sich ein sehr reiner Kältemitteldampf und damit eine Wirkungsgradsteigerung des Prozes­ ses.

Nach Fig. 2 ist der Dephlegmator 2 direkt oben auf den Austreiber 1 aufgesetzt. Zum Einleiten des heißen Kältemitteldampfes in den Dephlegmator 2 dient ein Rohr 10, welches ungefähr auf halber Höhe des Dephlegmators mündet. Der Kältemitteldampf füllt den gesamten Innenraum des Dephlegmators und tritt sodann von unten in ein oben geschlossenes Innengehäuse 11 ein. Aus letzterem gelangt er über einen Auslaß 12 zum Kondensator.

Innerhalb des Innengehäuses 11 ist die von der reichen Lösung durchströmte Rohrschlange 8 angeordnet. Die reiche Lösung tritt oben ein, wird durch ein senkrechtes Rohr bis zum unteren Ende der Rohrschlange 8 geleitet und durchströmt letztere von unten nach oben.

Koaxial zur Rohrschlange 8, und zwar in dem Raum außerhalb des Innengehäuses 11 und des Rohres 10, befindet sich der Lösungs­ wärmetauscher 9. Er besteht aus einem Koaxialrohr, dessen Innenrohr von der armen und dessen Außenrohr von der reichen Lösung durch­ strömt wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Lösungswärme­ tauscher 9 von der reichen Lösung von unten nach oben und von der armen Lösung von oben nach unten durchströmt wird.

Im einzelnen ergibt sich die Leitungsführung aus einer gemeinsamen Betrachtung von Fig. 2 und 3. Das obere Ende der Rohrschlange 8 wird nach unten geführt und geht an der oberen Umlenkstelle in das Außenrohr des Lösungswärmetauschers 9 über. An dieser Stelle tritt das Innenrohr, daß den Auslaß für die arme Lösung bildet, aus dem Lösungswärmetauscher 9 und anschließend aus dem Dephlegmator 2 aus. Dieses von der Rohrschlange 8 aus nach unten geführte Koaxialrohr geht am unteren Ende des Dephlegmators in die Wendel des Lösungs­ wärmetauschers 9 über und wird als solche nach oben geführt. Dort erfolgt wiederum eine Umlenkung, woraufhin das Koaxialrohr senk­ recht nach unten in den Austreiber 1 eintritt. In dessen oberem Bereich endet das die reiche Lösung führende Außenrohr, während das die arme Lösung aufnehmende Innenrohr sich bis zum unteren, beheiz­ ten Ende des Austreibers 1 erstreckt.

Gemäß Fig. 4 mündet der Auslaß des Lösungswärmetauschers 9 für die reiche Lösung im Innenraum des Dephlegmators 2 und bildet dort mit dem abgeschiedenen Kondensat einen Sumpf 13, dessen Pegel oberhalb von Durchtrittsöffnungen 14 im Rohrstutzen 10 liegt. Durch die Durchtrittsöffnungen 14 kann also kein Kältemitteldampf direkt in den unteren Bereich des Dephlegmators eintreten. Andererseits erfolgt durch die Durchtrittsöffnungen 14 die kontinuierliche Einleitung der reichen Lösung und des Kondensats aus dem Dephlegma­ tor 2 in den Austreiber 1. Es entfallen zwei entsprechende zu­ sätzliche Verbindungsleitungen zwischen dem Dephlegmator und dem Austreiber.

Claims (8)

1. Absorptionskältemittelkreislauf mit einem Austreiber, einem Kondensator, einem Verdampfer, einem Absorber und einem Lösungswärmetauscher, wobei dem Austreiber ein Dephlegmator nachgeschaltet ist, der von dem ausgetriebenen Kältemittel durchströmt wird und durch den eine Rohrschlange für die aus dem Absorber kommende reiche Lösung hindurchführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dephlegmator (2) zusätzlich zu der Rohrschlange (8) für die reiche Lösung den vom ausgetriebenen Kältemittel beaufschlagten Lösungswärmetauscher (9) enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungswärmetauscher (9), bezogen auf die Strömungsrichtung des ausgetriebenen Kältemittels, stromauf der Rohrschlange (8) für die aus dem Absorber (6) kommende reiche Lösung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungswärmetauscher (9) als Koaxialrohr ausgebildet ist, wobei die aus dem Austreiber (1) kommende arme Lösung im Innenrohr und die aus dem Absorber (6) kommende reiche Lösung im Außenrohr strömt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (8) für die aus dem Absorber (6) kommende reiche Lösung und der Lösungswärmetauscher (9) parallel zueinander angeordnet sind und die Rohrschlange (8) in einem Innengehäuse (11) sitzt, welches an seinem einen Ende zum Innenraum des Dephlegmators (2) hin offen ist und an seinem gegenüberliegenden geschlossenen Ende einen Auslaß (12) für den Austritt des Kältemittels aus dem Dephlegmator (2) bildet, wobei der Einlaß für den Eintritt des Kältemittels in den Dephlegmator (2) in axialem Abstand oberhalb des offenen Endes des Innengehäuses (11) mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungswärmetauscher (9) das Innengehäuse (11) wendelförmig umgibt, wobei der Einlaß für den Eintritt des ausgetriebenen Kältemittels in den Dephlegmator (2) zwischen dem Lösungswärmetauscher (9) und dem Innengehäuse (11) mündet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß für den Eintritt des ausgetriebenen Kältemittels in den Innenraum des Dephlegmators (2) als durch die untere Wand des Dephlegmators (2) geführter Rohrstutzen (10) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsführung von Rohrschlange (8) und Lösungswärmetauscher (9) so getroffen ist, daß die reiche Lösung die Rohrschlange (8) sowie den Lösungswärmetauscher (9) von unten nach oben durchströmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet daß der Auslaß des Lösungswärmetauschers (9) für die reiche Lösung im Innenraum des Dephlegmators (2) mündet und daß der Rohrstutzen (10), der den Einlaß für den Eintritt des ausgetriebenen Kältemittels in den Innenraum des Dephlegmators (2) bildet, oberhalb der unteren Wand des Dephlegmators (2) Durchtrittsöffnungen (14) aufweist.