DE2736571A1

DE2736571A1 - Rektifikator fuer absorptionskaelteapparat

Info

Publication number: DE2736571A1
Application number: DE19772736571
Authority: DE
Inventors: Nicolas Dr Eber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-02
Filing date: 1977-08-13
Publication date: 1978-03-09
Also published as: AR214893A1; FR2363769A1; CH613272A5; DE2736571C2; FR2363769B3; LU76067A1; IT1084518B; US4185470A

Description

zum Patentgesuch

des Herrn Dr. Nicolas fiber, Im Aegelsee 2, Unterengstringen/Schweiz

betreffend:

'Rektifikator für Absorptionskälteapparat¹

Die vorliegende Erfindung betrifft einen am Kocher eines Absorptionskälteapparates aus zwei ineinander angeordneten Rohren bestehenden Rektifikator, in welchem zwischen den Rohren die angehobene Absorptionslösung abwärts fließt und das im Kocher ausgetriebene Dampfgemisch aufwärts strömt und der Strömungspfad oberhalb der Wärmezufuhrzone des Kochers Verengungen aufweist.

Es sind Rektifikatoren der vorgenannten Art bekannt, bei denen die Verengungen durch Deformation bzw. Prägung der den Rektifikatorspalt bildenden Rohre, bevorzugterweise des Außenrohres, entstehen. Bekannt sind Vorschläge sowohl mit gleichbleibender wie auch mit veränderlicher radialer Weite der Verengungen. Die Verengungen wirken als Rektifikator, das bedeutet, daß zusätzlich zu einer Verhinderung der Vermischung von an verschiedenen Stellen im Kocher vorhandener an Kältemittel armer und reicher Flüssigkeit durch aufsteigende

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Dampfblasen, die Verengungen außerdem einen wirksamen Wärme- und Stoffaustausch im Gegenstrom zwischen der relativ kalten Lösung, die reich an Kältemittel ist und abwärts fließt, und dem relativ heißen Dampf gemisch, das ■verhältnismäßig viel Absorptionsmittel enthält und aufsteigt, sicherstellen. Die Funktion des Rektifikators ist somit wesentlich für den Wirkungsgrad des Kochers und damit des gesamten Kälteapparates.

Die bisher bekannten Rektifikatoren der genannten Art stellen hohe Ansprüche an die Herstellgenauigkeit,da die durch Verengungen entstehenden Spalte zwischen den Rohren, zumindest stellenweise, eine radiale Weite von nicht mehr als 1 mm aufweisen müssen. Dadurch können die sonst durchaus zulässigen und normgerechten Variationen im Durchmesser und in der Wandstärke der verwendeten Rohre bereits unerwünschte und unzulässige Abweichungen der Spaltbreite hervorrufen. Eine weitere Voraussetzung zur Sicherstellung der erforderlichen Spaltbreite ist die einwandfreie gegenseitige Zentrierung der den Rektifikator bildenden Rohre. Dies macht bei den bekannten Konstruktionen zusätzliche Maßnahmen, bevorzugterweise Zentrierprägungen, sowohl unterhalb als auch oberhalb des eigentlichen Rektifkators, erforderlich. Durch die Zentrierprägungen erhöht sich jedoch die Bauhöhe des Gesamtrektifikators beträchtlich - um bis zu 5o% - was sich konstruktiv und betriebstechnisch häufig nachteilig auswirkt. Dazu kommt, daß bei der Herstellung der Zentrierkprägungen die in einem früherenArbeitsgang hergestellten Rektifizierprägungen leicht ungewollte Veränderungen erleiden, oder auch umgekehrt.

Der Rektifikator gemäß vorliegender Erfindung behebt die vorerwähnten Nachteile bekannter Konstruktionen, ohne dabei auf deren Vorteile, wie billige und einfache Herstellung ohne Verwendung zusätzlicher Teile und ohne korrosionstechnisch ungünstige starke Oberflächenvergrößerung, verzichten zu

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müssen. Ganz im Gegenteil werden sogar weitere ökonomische Vorteile erzielt dadurch, daß die zusätzlichen Zentrierprägungen nicht mehr benötigt werden. Der neue Rektifikator gemäß vorliegender Erfindung ist nämlich selbstzentrierend und weist keine Spalte auf, deren Maßhaltigkeit durch die Herstellungstoleranz der Rohre beeinflußt wird, und beansprucht, durch den Wegfall der Zentrierprägungen, eine wesentlich geringere Bauhöhe zur Erzielung eines gleichwertigen Effektes.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vielzahl von Prägungen, beispielsweise mit Kugelkalottenform, bevorzugterweise am Außenrohr, verwirklicht, die in mehreren, bevorzugterweise gegenseitig versetzten Reihen übereinander angeordnet sind und soweit reichen, daß sie das andere Rohr berühren und folglich zugleich die zwei Rohre gegenseitig zentrieren. Die Veilzahl der dabei entstehenden kleinen Kanäle und Ecken ermöglicht erfahrungsgemäß ein ungehindertes Vorbeiströmen von Flüssigkeit und Dampf unter gleichzeitiger intensiver Berührung und infolgedessen gutem Wärme- und Stoffaustauschβ Da aißerdem die Stauwirkung derartiger Prägungen gering ist, bringen sie auch noch den Vorteil einer geringeren Förderhöhe der Thermosyphonpumpe mit sich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Kocher mit einem Rektifikator gemäß der Erfindung bei einem Absorptionskälteapparat,

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Teil des Rektifikators nach Fig. 1,

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Fig_o 3 stellt einen Querschnitt nach Linie III-III in Fig. 2 dar.

Der in Fig. 1 gezeigte Kocher weist zwei koaxial ineinander angeordnete Rohre 1o, 11 auf, die an die (nicht dargestellte) Absorbereinheit des Apparates über einen Flüssigkeitstemperaturwechseler 12 angeschlossen sind. Das Innenrohr 1o ist mit dem Absorbergefäß des Apparates verbunden und führt Absorptionslösung zum Kocher, beispielsweise eine an Kältemittel reiche Lösung, wie in Wasser gelöstes Ammoniak» Ein Pumpenrohr 13 befindet sich innerhalb des Kochers. Das Innenrohr 1o umschließt das Pumpenrohr 13 und ist an seinem oberen Ende 14 geschlossen, wo es an das Pumpenrohr 13 oberhalb des über dem erhitzten Teil des Kochers liegenden Rektifikator 15 verschweißt ist. Dem Kocher kann Wärme mittels einer elektrischen Heizpatrone 16 zugeführt werden, die über ein Kabel 17 mit einer (nichtdargestellten) Energiequelle, beispielsweise einem elektrischen Netz oder einer Batterie, verbunden ist» Die Heizpatrone 16 befindet sich in einer mit dem Außenrohr 11 verschweißten Metallhülse 18. Ebenso ist mit dem Außenrohr 11 ein Schornsteinrohr 19 verschweißt.Auf diese Weise kann der Kocher alternativ durch die elektrische Heizpatrone 16 oder einen Gas- oder Kerosinbrenner beheizt werden, der nicht dargestellt ist, sich jedoch unterhalb des Schornsteinrohres 19 befindet.

Wenn der Kocher erhitzt wird, heben heiße Ammoniak- und Wasserdämpfe Absorptionslösung durch das Pumpenrohr 13 an, und die Dämpfe werden zu einem (nicht dargestellten) Kondensator über eine Dampfleitung 2o geleitet, die eine Verlängerung des Außenrohres 11 bildet. Die in der Pumpe angehobene Flüssigkeit fließt dann in das Außenrohr 11, in diesem durch den erhitzten Teil des Kochers abwärts und weiter durch den

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Flüssigkeitstemperaturwechsler 12 zum oberen Ende des Absorbers. Wenn die arme Lösung den erhitzten Teil des Kochers im Außenrohr 11 passiert, wird zusätzlicher Dampf erzeugt und strömt aufwärts durch den Rektifikator im Gegenstrom zu der teilweise angereicherten Lösung. Im Rektifikator erfolgt ein Wärme- und Stoffaustausch zwischen der Lösung und den Dämpfen zur Stererung der Konzentration des Kältemittels im Dampfgemisch.

Ein derartiger Austausch wird in einem Rektifikator der in Fig. 2 und 3 gezeigten Art sehr wirkungsvoll zustande gebracht. Durch die senkrecht zur Rohrachse angeordneten Reihen von kugelkalottenförmigen Einprägungen 22 des Außenrohres 11 entstehen in dem dargestellten Beispiel sechs individuelle kleine Strömungskanäle 23. Diese bewirken, daß der Dampf nur in Form kleiner Blasen nach oben gelangen kann und somit sich verteilt und eine für den Wärme- und Stoffaustausch günstige große spezifische Oberfläche annimmt. Die Flüssigkeit ihrerseits fließt infolge der KapHLarkräfte bevorzugt in den durch die Berührung der Prägungen 22 mit dem Innenrohr 1o gebildeten Ecken 24, sowie an den Rohrwänden nach unten und bietet dabei ebenfalls eine große spezifische Oberfläche dar. Die in bezug auf die Senkrechte, d.h. Strömungsrichtung, versetzte Anordnung der Prägungen 22 und Strömungskanäle 23 sorgt außerdem für eine wiederholte Aufteilung und Vermischung der einzelnen Teilströme.

Größe und Anzahl der Einprägungen 22 und somit auch der Strömungskanäle 23 müssen unter Berücksichtigung der Kapillareffekte so gewählt werden, daß einerseits ein wirksamer Stoff- und Wärmeaustausch, d.h. kleine Dampfblasen,entstehen, andererseits aber der dadurch verursachte Strömungswiderstand und somit Druckabfall doch nicht übermäßig groß wird. Dazu

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eignen sich bei den üblichen Apparatdimensionen und Leistungen Strömungskanäle, die durch Prägung mit Kugeln von etw a- 4 mm Durchmesser erzeugt werden und deren Querschnitt keine größere lineare Dimension als ebenfalls etwa 4 mm, aber auf keinen Fall mehr als 5 mm, aufweist. Damit ergeben sich in der Praxis normalerweise per Querschnitt oder Reihe vier bis acht Einprägungen und ebenso viele Strömungskanäle. Die Anzahl der Prägereihen muß in der Regel, wie im dargestellten Beispiel, mindestens drei betragen mit einem gegenseitigen Abstand von etwa 2o mm.

Bei der Herstellung eines solchen Rektifikators ist es wesentlich, daß sämtliche Prägungen gleichzeitig, in einem Arbeitsgang entstehen, da ansonsten unerwünschte Sekundärdefomrmationen in der Nähe der früher erzeugten Prägungen auftreten können.

(Patentansprüche)

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Claims

Patentansprüche

1 .J Am Kocher eines Absorptionskälteapparates aus

zwei ineinander angeordneten Rohren bestehender Rektifikator, in welchem zwischen den Rohren die angehobene Absorptionslösung abwärts fließt und ein Dampfgemisch aus Kältemittel und Absorptionsmittel aufwärts strömt und der Strömungspfad oberhalb der Wärmezufuhrzone des Kochers eine Anzahl Verengungen hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungen durch Prägungen (22) eines oder beider Rohre (1o, 11) entstehen und einerseits den Strömungspfad hintereinander mehrfach in eine Vielzahl von parallelen kleinen Kanälen (23) unterteilen und andererseits zugleich die gegenseitige Stellung beider Rohre (1o, 11) festhalten.
2. Rektifikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungen durch kugelkalottenförmige Einprägungen (22) des Außenrohres (11) entstehen.
3. Rektifikator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägungen (22) in mehreren, senkrecht zu den Rohrachsen und zueinander parallel angeordneten Reihen erfolgen.
4. Rektifikator nach den Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die individuellen Prägungen (22) in der vertikalen oder Strömungsrichtung gegenseitig versetzt angeordnet sind.
5. Rektifikator nach den Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der durch Prägungen (22) entstehenden Strömungskanäle (2 3) in keiner Richtung

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5 mm übersteigende lineare Dimensionen aufweist.
6. Rektifikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägungen (22) die Rohre (1o, 11) in einer gegenseitig koaxialen Stellung festhalten.
7. Verfahren zum Hersteilen des Rektifikators nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung unerwünschter Sekundärdeformationen sämtliche Prägungen (22) in einem Arbeitsgang erfolgen.

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