| JP3530016 | AMMONIA ABSORPTION TYPE REFRIGERATING MACHINE AND OPERATION THEREOF |
| JP2000320920 | AMMONIA ABSORPTION FREEZER |
| JP2000320918 | AMMONIA ABSORPTION FREEZER |
| Ansprüche: 1. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) mit mindestens einem in einem Kältemittelkreislauf (2) angeordneten Absorber (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (10) ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium aufweist, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. 2. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen in dem Kältemittelkreislauf (2) angeordneten Verdampfer (20), aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. 3. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (10) in Kältemittelflussrichtung (3) nach dem Verdampfer (20) angeordnet ist. 4. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen in dem Kältemittelkreislauf (2) angeordneten Desorber (40), aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. 5. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Desorber (40) in Kältemittelflussrichtung (3) nach dem Absorber (10) angeordnet ist. 6. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen in dem Kältemittelkreislauf (2) angeordneten Kondensator (30), aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. 7. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (30) in Kältemittelflussrichtung (3) vor dem Verdampfer (20) angeordnet ist. 8. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen in dem Kältemittelkreislauf (2) angeordneten Lösungswärmetauscher (50), aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. 9. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösungswärmetauscher (50) in Kältemittelflussrichtung (3) zwischen Absorber (10) und Desorber (40) angeordnet ist. 10. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Antriebstemperaturen über 100 0C ein in dem Kältemittelkreislauf (2) angeordneter Dephlegmator (60), aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist, vorhanden ist. 11. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dephlegmator (60) in Kältemittelflussrichtung vor dem Kondensator (30) angeordnet ist. 12. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach Anspruch 10 oder Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Dephlegmator (60) bei Antriebstemperaturen unter 100 0C entfällt. 13. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein in dem Kältemittelkreislauf (2) angeordneten Kältemittelunterkühler (70), aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. 14. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelunterkühler (70) bei einer Kälteleistung des Verdampfers (20) von unter 100 kW entfällt. 15. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelunterkühler (70) in Kältemittelflussrichtung (3) einerseits zwischen Verdampfer (20) und Kondensator (30) und andererseits zwischen Verdampfer (20) und Absorber (10) angeordnet ist. 16. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (2) mindestens ein Kältemittel, vorzugsweise Ammoniak, aufweist. 17. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf mindestens ein Lösemittel, vorzugsweise Wasser, aufweist. 18. Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und/oder Ableitungen in Kältemittelflussrichtung (3) zum Kondensator (30) und Absorber (10) Druckausgleichsleitungen enthalten. 19. Verfahren minimaler Komplexität zur Führung von Medien in mindestens einem Kältemittelkreislauf (2) eines Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregat (1 ), vorzugsweise eines Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregat (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, unter Verwendung von Wärmeaustauschern, die ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium aufweisen, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattengeometrie der Wärmetauscher für die Führung der Medien zwecks besonders effizienter Wärme- und Stoffübertragung auf turbulente Strömungsverhältnisse abgestimmt wird. 21. Verfahren nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Abstimmung der Plattengeometrie der Wärmetauscher auf bzw. für turbulente Strömungsverhältnisse bei Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 0,05 m/s und 1 m/s sowie bei Druckverlusten unter 0,1 MPa. 22. Verwendung eines Absorbers (10), der ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium aufweist, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist, in einem Kältemittelkreislauf (2) eines Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregates (1 ), vorzugsweise eines Absorptionskälteaggregates (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, vorzugsweise unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 19 bis 21. |
Die vorliegende Erfindung betrifft Ammoniak-Wasser-
Absorptionskälteaggregate mit mindestens einem in einem Kältemittelkreislauf angeordneten Absorber.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren minimaler Komplexität zur Führung von Medien in mindestens einem Kreislauf eines Ammoniak- Wasser-Absorptionskälteaggregates unter Berücksichtigung der thermodynamischen Besonderheiten von binären Zweiphasen-Gemischen.
Darüber hinaus ist die Verwendung eines Absorbers in Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat und/oder einem erfindungsgemäßen Verfahren Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Das Prinzip der Absorptionskälteerzeugung mit dem Stoffpaar Ammoniak und Wasser ist seit etwa 200 Jahren bekannt und wird heute aufgrund der Kostendegression vorwiegend für hohe Kühlleistungen im Bereich von etwa 200 kW bis etwa 6.500 kW eingesetzt. Anlagen dieser Art, wie beispielsweise in der DE 20 2007 007 999 U1 beschrieben, erfordern eine komplexe Verfahrenstechnik und bei Kühltemperaturen unter 0 0 C Antriebstemperaturen deutlich oberhalb von 100 0 C.
Vor diesem Hintergrund soll durch den Einsatz heute verfügbarer Technologien und neuartigen Berechnungsmethoden zur Wärme- und Stoffübertragung ein Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat minimaler Komplexität bereitgestellt werden, das eine wirtschaftlichere Anwendung des Kühlprinzips auch für Kühlleistungen unter 100 kW ermöglicht. In der einschlägigen Literatur, vergleiche beispielsweise VDI Wärmeatlas (ursprünglich erschienen beim VDI- Verlag, Düsseldorf, 10. bearbeitete und erweiterte Auflage 2006, ISBN: 978-3- 540-25504-8)), sind keine Berechnungsmethoden hierzu bekannt. Damit sind dem Fachmann bis heute keine konkreten Richtlinien bzw. Methoden zur Dimensionierung bekannt, um die einzelnen Komponenten von Ammoniak- Wasser-Absorptionskälteaggregaten minimaler Komplexität für eine gewerblich nutzbare Ammoniak-Wasser-Absorptionskältemaschine zu dimensionieren und entsprechend auszuwählen, wobei insbesondere bei Antriebstemperaturen von unter 100 0 C Kühltemperaturen unter 0 0 C erzielbar sein sollen.
Zur technischen Lösung wird erfindungsgemäß ein Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregat mit mindestens einem in einem Kältemittelkreislauf angeordneten Absorber vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Absorber ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium aufweist, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist.
Die Erfindung macht sich dabei insbesondere die Erkenntnis zu Nutze, dass bei ausschließlicher Verwendung von vollverschweißten Rohr-Platten- Wärmetauschern für den Absorber eines Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregats bei entsprechender Dimensionierung bzw. Auslegung Kühltemperaturen von unter 0 °C auch bei Antriebstemperaturen unterhalb von 100 °C erreichbar sind. Erfindungsgemäße Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregate eignen sich speziell für solarthermische Kühlsysteme und sind im Stand der Technik bisher unbekannt. Die vorliegende Erfindung ist dabei durch eine neue vereinfachte Schaltung geprägt. In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden hocheffektive wärmeübertragende Komponenten vorgeschlagen, welche in den erfindungsgemäßen Kombinationen weit über die bisher im Stand der Technik bekannten Lösungen hinausgehen. Der bisherige Stand der Technik geht davon aus, dass aufgrund der hohen Gasströmungsgeschwindigkeit und den damit verbundenen Druckverlusten in einem Absorber eines Ammoniak- Wasser-Absorptionskälteaggregats eine effektive Stoff- und Wärmeübertragung nur durch Verwendung von Rohrbündelwärmetauschern erzielt werden kann. Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt, dass bei sorgfältiger Berechnung der zahlreichen Parameter eines Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats eine effektive Wärme- und Stoffübertragung gerade bzw. speziell mit Rohr- Platten-Wärmetauschern erzielbar ist. Dabei wurde überraschend festgestellt, dass bei ausschließlicher Verwendung von vollverschweißten Rohr-Platten- Wärmetauschern für den Absorber eines Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregats Kühltemperaturen unter 0 0 C auch bei Antriebstemperaturen von deutlich unterhalb 100 0 C erzielbar sind, insbesondere bei Verwendung des eines binären Ammoniak-Wasser Zweiphasen-Gemisches.
Erfindungsgemäß für den Absorber nutzbare, vollverschweißte Plattenpakete sind der Art nach beispielsweise seitens der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2 offenbart, deren Offenbarungen hiermit ausdrücklich referenziert werden.
Zur Dimensionierung bzw. Auslegung von erfindungsgemäßen Ammoniak- Wasser-Absorptionskälteaggregaten mit dem Ziel einer besonders effizienten Wärme- und Stoffübertragung wird bzw. ist die Plattengeometrie von für den Absorber verwendeten vollverschweißten Rohr-Platten-Wärmetauschern unter besonderer Berücksichtigung der thermodynamischen Parameter von Stoffgemischen für die Führung der Medien vorteilhafterweise auf bzw. für turbulente Strömungsverhältnisse mit Druckverlusten unter 0,1 MPa abgestimmt. Vorteilhafterweise erfolgt eine Abstimmung auf bzw. für turbulente Strömungsverhältnisse bei Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 0,05 m/s und 1 m/s und bei Druckverlusten unter 0,1 MPa. Unter diesen speziellen Verhältnissen können erfindungsgemäß Antriebstemperaturen auch unter 100 0 C besonders wirtschaftlich nutzbar gemacht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung findet die Absorption im Mantelrohr des Absorbers des erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregats statt und wird die entstehende kältemittelreiche Lösung im selbigen vorgelagert. Erfindungsgemäß kann so der ansonsten im Stand der Technik übliche Lösungssammler erfindungsgemäß eingespart werden. Die Anzahl der Bauelemente eines Absorptionskälteaggregats ist so reduzierbar und es ergibt sich ferner eine kompaktere Bauweise. In Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung und der erforderlichen Leistung ist ein erfindungsgemäßes Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat je nach Bedarf in zahlreichen verschiedenen Varianten und Ausführungen umsetzbar. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kältemittelkreislauf des Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats vorteilhafterweise ein Verdampfer angeordnet, nach bzw., hinter dem in Kältemittelflussrichtung der Absorber folgt. Dadurch werden die strömungsbedingten Druckverluste reduziert und das Leistungsverhalten eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats weiter verbessert. Vorteilhafterweise weist der Verdampfer ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium auf, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. Hier findet bevorzugt im Plattenpaket ein Phasenwechsel des flüssigen Kältemittels in den gasförmigen Zustand statt. Dabei entzieht das Kältemittel dem Medium im Mantelrohr des Kälteträgerkreislaufs, der durch das Absorptionskälteaggregat gekühlt werden soll, fortdauernd die Wärme. Bevorzugt werden die Strömungen im Plattenpaket und im Mantelrohr des Verdampfers im Gegenstrom zueinander geführt. Erfindungsgemäß für den Verdampfer nutzbare, vollverschweißte Plattenpakete sind der Art nach beispielsweise seitens der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2 offenbart.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kältemittelkreislauf des Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats vorteilhafterweise ein Desorber angeordnet, vorteilhafterweise aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. Im Desorber findet bevorzugt im Plattenpaket ein Phasenwechsel der kältemittelhaltigen Lösung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand statt. Dabei wird der kältemittelhaltigen Lösung von einem Medium im Mantelrohr des Heizkreislaufs, der das Absorptionskälteaggregat antreibt bzw. antreiben soll, fortdauernd Wärme zugeführt. Bevorzugt werden die Strömungen im Plattenpaket und im Mantelrohr des Desorbers im Gegenstrom zueinander geführt. Mit Vorteil ist der Desorber in Kältemittelflussrichtung nach dem Absorber angeordnet. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen, einzeln und/oder in Kombination miteinander, wird insbesondere das Leistungsverhalten eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats weiter verbessert. Erfindungsgemäß für den Desorber nutzbare, vollverschweißte Plattenpakete sind der Art nach beispielsweise seitens der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2 offenbart. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kältemittelkreislauf des Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats vorteilhafterweise ein Kondensator angeordnet, vorteilhafterweise aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. Im Kondensator findet bevorzugt im Mantelrohr ein Phasenwechsel eines kältemittelhaltigen Dampfes vom gasförmigen in den flüssigen Zustand statt, wobei das entstehende kältemittelhaltige Kondensat im selbigen vorgelagert wird. Dadurch kann der ansonsten im Stand der Technik bei Absorptionskälteaggregaten übliche Kältemittelsammler eingespart werden. Die Anzahl der Bauelemente eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats reduziert sich, und es wird eine kompaktere Bauweise ermöglicht. Dabei führt der kältemittelhaltige Dampf fortwährend Wärme an ein Medium im Plattenpaket des Rückkühlkreislaufs ab, der dem erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat als Wärmesenke dient. Bevorzugt werden die Strömungen im Plattenpaket und im Mantelrohr des Kondensators im Gegenstrom zueinander geführt. Bevorzugt ist der Kondensator in Kältemittelflussrichtung vor dem Verdampfer eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats angeordnet. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen, einzeln und/oder in Kombination miteinander, wird insbesondere das Leistungsverhalten eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats weiter verbessert.
Erfindungsgemäß für den Kondensator nutzbare, vollverschweißte Plattenpakete sind der Art nach beispielsweise seitens der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2 offenbart.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kältemittelkreislauf des Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats vorteilhafterweise ein Lösungswärmetauscher angeordnet, vorteilhafterweise aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. Im Lösungswärmetauscher wird eine kältemittelhaltige Lösung, die dem Desorber zugeführt werden soll, bereits intern vorgewärmt. Bevorzugt werden die Strömungen im Plattenpaket und im Mantelrohr des Lösungswärmetauschers im Gegenstrom zueinander geführt. Dadurch wird die externe Wärmezufuhr im Desorber reduziert und das Leistungsverhalten eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats weiter verbessert. Bevorzugt ist der Lösungswärmetauscher in Kältemittelflussrichtung zwischen Absorber und Desorber angeordnet. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen, einzeln und/oder in Kombination miteinander, wird insbesondere das Leistungsverhalten eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregats weiter verbessert. Erfindungsgemäß für den Lösungswärmetauscher nutzbare, vollverschweißte Plattenpakete sind der Art nach beispielsweise seitens der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2 offenbart.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kältemittelkreislauf des Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats bei Antriebstemperaturen über 100 0 C vorteilhafterweise ein Dephlegmator angeordnet, vorteilhafterweise aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. Im Dephlegmator führt bevorzugt im Plattenpaket ein kältemittelhaltiger Dampf, der dem Kondensator zugeführt werden soll, Wärme an ein Medium im Mantelrohr ab, wobei ein Teil des kältemittelhaltigen Dampfes bereits kondensiert. Dadurch wird erreicht, dass mit dem kältemittelhaltigen Dampf nur geringe Mengen Lösungsmitteldampf in den Kondensator gelangen. Bevorzugt ist der Dephlegmator in Kältemittelflussrichtung vor dem Kondensator angeordnet. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen, einzeln und/oder in Kombination miteinander, wird insbesondere das Leistungsverhalten eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats weiter verbessert.
Erfindungsgemäß für den Dephlegmator nutzbare, vollverschweißte Plattenpakete sind der Art nach beispielsweise seitens der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2 offenbart.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bietet sich die Möglichkeit zur Verringerung von bisher im Stand der Technik für notwendig bzw. erforderlich gehaltenen Bauteilen. Es wurde festgestellt, dass bei Antriebstemperaturen unter 100 0 C der Anteil an dampfförmigem Lösungsmittel im kältemittelhaltigen Dampf in der Regel weniger als 5% beträgt, so dass je nach Bedarf erfindungsgemäß insbesondere ein Dephlegmator eingespart werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kältemittelkreislauf des Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats ein Kältemittelunterkühler angeordnet, vorteilhafterweise aufweisend ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. Im Kältemittelunterkühler wird die Temperatur des kondensierten Kältemittels, das dem Verdampfer zugeführt werden soll, unter den Siedepunkt gesenkt. Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, dass zum einen bei Druckverlusten keine vorzeitige Verdampfung stattfindet, und zum anderen der Betrag der Verdampfungsenthalpie erhöht wird, welcher das Leistungsverhalten eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats weiter verbessert. Bevorzugt werden die Strömungen im Plattenpaket und im Mantelrohr des Kältemittelunterkühlers im Gegenstrom zueinander geführt. Bevorzugt ist der Kältemittelunterkühler in Kältemittelflussrichtung einerseits zwischen Verdampfer und Kondensator und andererseits zwischen Verdampfer und Absorber angeordnet. Erfindungsgemäß für den Kältemittelunterkühler nutzbare, vollverschweißte Plattenpakete sind der Art nach beispielsweise seitens der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2 offenbart.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bietet sich die Möglichkeit zur Verringerung von bisher im Stand der Technik für notwendig bzw. erforderlich gehaltenen Bauteilen. Es wurde festgestellt, dass bei einer Kälteleistung des Verdampfers von unter 100 kW auch der Kältemittelunterkühler eingespart werden kann, insbesondere da bei einer Kälteleistung des Verdampfers von unter 100 kW der Beitrag eines Kältemittelunterkühlers zur Steigerung der Leistung eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats den technischen Aufwand - und die damit verbundenen Kostenaufwendungen - für eine effiziente Verwendung nicht rechtfertigt.
Bevorzugt ist das im Kältekreislauf enthaltene Kältemittel Ammoniak oder weist Ammoniak auf. Bevorzugt ist das im Kältekreislauf enthaltene Lösemittel Wasser oder weist Wasser auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Zu- und/oder Ableitungen in Kältemittelflussrichtung zum Kondensator und/oder Absorber mit einer Druckausgleichsleitung versehen. Dadurch werden Druckverluste reduziert und eine gleichmäßigere Wärmeübertragung ermöglicht. Durch diese ansonsten im Stand der Technik nicht übliche Maßnahme wird der Wirkungsgrad der Absorption von Kältemittel in Sorptionsmittel und damit die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregats insgesamt weiter verbessert.
Die Erfindung betrifft ferner Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregate mit einem Absorptionskälteverfahren minimaler Komplexität zur Führung von Medien in mindestens einem Kältemittelkreislauf unter Verwendung von Wärmeaustauschern, die ein vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium aufweisen, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist. Erfindungsgemäß nutzbare, vollverschweißte Plattenpakete sind der Art nach beispielsweise seitens der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2 offenbart.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Plattengeometrie unter besonderer Berücksichtigung der Thermodynamik von Stoffgemischen für die Führung der Medien zwecks besonders effizienter Wärme- und Stoffübertragung auf turbulente Strömungsverhältnisse mit Druckverlusten unter 0,1 MPa abgestimmt wird. Vorteilhafterweise erfolgt eine Abstimmung auf bzw. für turbulente Strömungsverhältnisse bei Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 0,05 m/s und 1 m/s und bei Druckverlusten unter 0,1 MPa. Erfindungsgemäß ergibt sich dadurch gleichzeitig die Möglichkeit einer kompakten Bauweise erfindungsgemäßer Ammoniak-Wasser-
Absorptionskälteaggregate. In Anhängigkeit der jeweiligen Anwendung und erforderlichen Leistung lässt sich die erfindungsgemäße Ausführung in zahlreichen verschiedenen Varianten umsetzen, je nach Bedarf. Das Verfahren kann dabei aufgrund der erfindungsgemäß erfolgenden modularen Abstufung und Abstimmung vollverschweißter Rohr-Platten-Wärmetauscher mit Kühlleistungen vom Kilowatt-Bereich bis in den Megawatt-Bereich hinein eingesetzt werden, und damit vorteilhafterweise beachtlich zur rationellen Energieverwendung beitragen.
Die Erfindung betrifft konsequenterweise darüber hinaus auch die Ausführung eines Absorbers als vollverschweißtes Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist, in einem Kältemittelkreislauf eines erfindungsgemäßen Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregates, insbesondere mit einem oder mehreren der zuvor genannten Merkmale.
Die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen und die mit diesen gewonnenen Ergebnisse ermöglichen eine Optimierung der individuellen Rohr-Platten- Wärmetauscher, führen zu einem hohen Wirkungsgrad und ermöglichen eine bisher im Stand der Technik nicht gekannte und nicht zugängliche kompakte Bauweise von Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregaten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand des in der Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig.1 in einem Blockschaubild ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat.
Fig. 1 zeigt ein Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteaggregat 1 mit einem in einem Kältemittelkreis 2 angeordneten Absorber 10 , Verdampfer 20, Kondensator 30, Desorber 40, Lösungswärmetauscher 50, Dephlegmator 60, und einem Kältemittelunterkühler 70. Ferner stellen Druckausgleichleitungen 80, 90 eine Verbindung in Kältemittelflussrichtung 3 zwischen Zu- und Ableitung des Absorbers 10 bzw. Kondensators 30 her, um Druckverluste zu reduzieren und eine gleichmäßigere Wärmeübertragung zu ermöglichen.
Das im Kältemittelkreislauf 2 enthaltene Kältemittel fließt in die mittels eines Pfeils symbolisch dargestellte Kältemittelflussrichtung 3 und wird mit einer Pumpe 100 in den Desorber 40 gefördert. Die prinzipielle Funktionsweise eines Absorptionskälteaggregates wird vorliegend als bekannt vorausgesetzt (vgl. insbesondere Handbuch der Kältetechnik, Band 7, Sorptionskältemaschinen, Wilhelm Niebergall, 1959). Die Antriebsenergie wird über ein Heizmedium in den Desorber 40 durch die Anschlüsse 41 und 42 ein- und abgeleitet. Die Kälteleistung wird mittels eines Kälteträgermediums im Verdampfer 20 durch die Anschlüsse 21 und 22 übertragen. Die Rückkühlung des Ammoniak- Wasser-Absorptionskälteaggregates 1 erfolgt durch ein Wärmeträgermedium im Absorber 10 durch die Anschlüsse 11 und 12 sowie im Kondensator durch die Anschlüsse 31 und 32. Die Ausführung der Wärmetauscher mit einem vollverschweißten Plattenpaket für ein inneres Medium, das seinerseits in einem Mantelrohr für ein äußeres Medium angeordnet ist, folgt im Grundsatz den Offenbarungen der EP 1 559 981 A2 bzw. der DE 601 12 767 T2, deren Offenbarungen hiermit ausdrücklich referenziert werden. Die Plattengeometrie für ein erfindungsgemäßes vollverschweißtes Plattenpaket wird vorteilhafterweise unter besonderer Berücksichtigung der Thermodynamik von Stoffgemischen für die Führung der Medien zwecks besonders effizienter Wärme- und Stoffübertragung auf turbulente Strömungsverhältnisse bei Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 0,05 m/s und 1 m/s bei Druckverlusten unter 0,1 MPa abgestimmt.
Die Weiterbildung der Erfindung bezieht sich vorliegend auf eine bisher im Stand der Technik nicht für möglich bzw. realisierbar gehaltene Reduzierung von Komponenten eines Absorptionskälteaggregates, die nach dem Stand der Technik bisher für erforderlich und notwendig gehalten werden. Die Ergebnisse und Berechnungen der vorliegenden Erfindung zeigen, dass der Dephlegmator 60 bei Antriebstemperaturen unter 100 0 C eingespart werden kann. Gleiches gilt für den Kältemittelunterkühler 70 bei einer Kälteleistung des Verdampfers von unter 100 kW. Unter diesen Bedingungen ergeben sich Ammoniak-Wasser- Absorptionskälteaggregate 1 minimaler Komplexität, die eine wirtschaftliche Anwendung des Kühlprinzips auch für Kühlleistungen unter 100 kW, bei Antriebstemperaturen unter 100 0 C und Kühltemperaturen unter 0 °C ermöglichen.
Die in der Figur der Zeichnung dargestellten und in Zusammenhang mit diesen beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
Bezuqszeichenliste:
1 Absorptionskälteaggregat
2 Kältemittelkreis
3 Kältemittelflussrichtung
10 Absorber
11 Anschluss
12 Anschluss
20 Verdampfer
21 Anschluss
22 Anschluss
30 Kondensator
31 Anschluss
32 Anschluss
40 Desorber 1 Anschluss 2 Anschluss
50 Lösungswärmetauscher
60 Dephlegmator
70 Kältemittelunterkühler
80 Druckausgleichleitung
90 Druckausgleichleitung
100 Pumpe
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