EINES ABSORPTIONSMITTELS

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Absorptionskältemaschine oder eine Absorptionswärmepumpe, einen Absorber, einen Desorber, eine Absorptionskältemaschine, eine Absorptionswärmepumpe, ein Verfahren zum Ausbringen eines Absorptionsmittels in einer Absorptionskäliemaschine oder einer Absorptionswärmepumpe, eine Vorrichtung für eine Kältemaschine oder eine Wärmepumpe sowie ein Verfahren zum Ausbringen eines Kältemittels in einer Kältemaschine oder einer Wärmepumpe.

Hintergrund

Eine Absorptionswärmepumpe ist eine Art von Wärmepumpe, die nur vergleichsweise geringfügigen mechanischen Antrieb benötigt. Eine Absorptionskältemaschine ist technisch vergleichbar, nur dass hier die Erzeugung von Kälte (das heißt der Entzug von Wärme) der eigentliche Zweck ist. Bei solchen Anlagen wird in einem Absorber ein Absorptionsmittel (Absorbens) auf eine Wärmetauschfläche eines Wärmetauschers oder -Übertragers ausgebracht, derart, dass das Absorptionsmittel ein Kältemittel absorbiert, zum Beispiel Wasser oder Ammoniak, welches zum Beispiel als dampfförmiges Medium in den Bereich der Wärmetauschfiäche eingebracht wird. Bei der Absorption des Kältemittels entsteht Absorptionswärme, die an ein Kühlmedium in dem Wärmetauscher abgegeben werden kann.

Bei bekannten Vorrichtungen erfolgt der Austrag des Absorptionsmittels auf die Wärmetauschfläche des Wärmetauschers mitteis Berieseln.

In dem Dokument WO 98 / 12487 AI sind ein Wärmetauschverfahren und ein Wärmetauscher beschrieben, die vorsehen, ein dampfförmiges Kältemedium durch ein flüssiges Lösungsmittel (Absorptionsmittel) absorbieren zu lassen und die hierbei entstehende Wärme auf das Arbeitsmedium eines Wärmetauschers zu übertragen. Das Absorptionsmittel wird mittels Sprühen ausgetragen, sodass ein Tropfennebel auf den Wärmetauscher gelangt, wodurch sich das Absorptionsmitte! auf der W'ärmeiauschfläche des Wärmetauschers verteilt. Es bildet sich oberfiächenseitig ein im Wesentlichen stationärer Film auf der Wärmetauschfläche. Das Dokument DE 695 10 821 T2 betrifft einen Absorptionszyklus mit einem Kühl- und/oder Hetzsystem, das ein fließendes Arbeitsmedium enthält, das im Wesentlichen aus einer wäss- rigen Lösung Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Gemischen davon und einer effektiven Additivmenge eines primären, sekundären oder tertiären aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Amins besteht, das in der Lage ist, die Rate der Wasserdampfsorption des fließenden Arbeitsmediums zu erhöhen. Des Weiteren Ist ein Verfahren zum Betrieb eines Absorptionszyklus offenbart.

Das Dokument DE 38 08 257 C1 betrifft eine mit einem Zweistoff-Arbeitsmittel betriebene Kompressions-Wärmepumpe oder Kältemaschine mit Temperaturwechsier und Vorführung der Lösung im Resorber, die einen schräg geneigt angeordneten Platten-Wärmetauscher aufweist.

Thermisch angetriebene Wärmepumpen bieten hervorragende Möglichkeiten, die Effizienz der Wärmebereitstellung deutlich zu erhöhen, in bereits bestehende Heizungssysteme integriert, ermöglichen diese Art der Wärmepumpen in einfachster Bauart Brennstoffeinsparungen, wobei die Einsparung je nach Effizienz der bestehenden und der neuen Heizungsanlage und der notwendigen Temperatur auf der Nutzerseite stark variieren kann. Nichtsdestotrotz gibt es Einsatzgrenzen und -hemmnisse. Thermisch angetriebene Absorpti- onskälteaniagen können prinzipiell auch als Wärmepumpe zur Bereitstellung von Heizungswärme eingesetzt werden. Hierbei nimmt die kalte Seite des Prozesses (Verdampfer) Wärme aus der Wärmequelle (Umgebung, Aqulfer etc.) auf und hebt diese Wärme auf das Hei- zungsnutztemperaturniveau. Durch diese Nutzung von Umgebungswärme wird die Verbren- nung fossiler Energieträger nur für einen Teil der Heizwärme benötigt. Ein in derartigen Anlagen in der Klimatechnik oft eingesetztes Arbeitsstoff paar ist Wasser und wässrige Lithium- bromidlösung (Wasser / LiBr). Es wird üblicherweise in berieselten Rohrbündel-Wärmeübertragern und Stoffübertragern eingesetzt und zeichnet sich durch hohe Effizienz und vergleichsweise hohe Wärme- und Stoffübertragungsdichten aus.

Ein großes Hindernis des Einsatzes dieser Technologie als Wärmepumpe besteht in der Beschränkung auf Umgebungstemperaturen über 0°C bei der Verwendung von reinem Wasser als Kältemittel, weil gerade in den kalten Wintermonaten bei Außentemperaturen um und unter 0°C der Heizwärmebedarf hoch ist. Unter 0°C ist in der Kältetechnik die Verwendung des Arbeitsstoffpaares Ammoniak und wässrige Ammoniaklösung üblich. Ammoniak / Was- ser Anlagen werden bereits als Gasabsorptionswärmepumpen eingesetzt, da durch die Verwendung von Ammoniak (Erstarrungstemperatur reinen Ammoniaks knapp -78°C) als Kältemittel die Beschränkung durch die Erstarrungstemperatur im Verdampfer entfällt. Alierdings erhöht sich durch die Flüchtigkeit des Absorbens Wasser und die Giftigkeit sowie die ver- gielchsweise hohen Arbeitsdrücke des Ammoniaks der Aufwand zum Bau der Anlagen im Vergleich zu Wasser / LiBr Anlagen.

Salze, welche bei Umgebungsbedingungen als Schmelzen in flüssiger Form vorliegen, erschließen andere natürliche Kältemittel wie zum Beispiel Ethanol für die Absorptionswärme- pumpentechnologle. in einer Absorptionskäiteaniage kann zum Beispiel das Stoffpaar Etha- nol/Efhyl- ethyl-lmidazoiium-Di-Ethyl-Phosphai [E !M][DEP] verwendet werden. Es zeigt sich, dass das Stoffpaar Ethanol [E IM][DEP] für die Bereitstellung von Heizungswärme auch bei Verdampfertemperaturen unter 0°C eingesetzt werden kann. Ionische Flüssigkeiten als Absorbens für zum Beispiel Ethanol erreichen bei Einsatz in den bekannten berieselten horizontalen Rohrbündel-Wärme- und Stoffübertragern nicht annähernd (teilweise <50%) die Wärme- und Stoffübertragungsdichten von wässriger Lithium- bromidiösung, Gründe hierfür sind die ungünstigeren Stoffeigenschaften. Lösungen von Ethanol in ionischen Flüssigkeiten weisen im Vergleich zu wässriger Lithium- bromidlösung deutlich höhere dynamische Viskositäten (Faktor 4 bis 20 größer) auf, was den Rieselfilm beim Abfließen deutlich dicker macht (Faktor 1 ,5 bis 3) und somit zu einem schlechteren Wärmedurchgang von der Filmoberfiäche bis zum strömenden Kühlwasser Im Rohrinnern führt. Der Effekt wird vergrößert durch die kleinere Wärmeleitfähigkeit der ioni- sehen Flüssigkelten. Somit wird die Filmoberfläche nicht so gut gekühlt, was die Dampfab- sorption an der Filmoberfläche verschlechtert. Darüber hinaus ist aufgrund der höheren Viskosität der ionischen Flüssigkeit mit einem niedrigeren Diffusionskoeffizienten zu rechnen, so dass auch die Diffusion von Ethanol von der Filmoberfiäche in den Film gehemmt wird im Vergleich zum Wasser in wässriger Lithiumbromidlösung.

Zusammenfassung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Technologie in Verbindung mit dem Ausbringen eines Absorptionsmitteis in einer Absorptionskältemaschine oder einer Absorptionswär- mepumpe anzugeben, um die Absorption eines Kältemittels, weiches mit dem Absorptions- mittel ein Arbeitspaar bildet, zu verbessern. Des Weiteren soll eine verbesserte Technologie in Verbindung mit dem Ausbringen eines Kältemittels In einer Kältemaschine oder einer Wärmepumpe geschaffen werden. Zur Lösung ist eine Vorrichtung für eine Absorptionskältemaschine oder eine Absorptionswärmepumpe nach dem unabhängigen Anspruch 1 geschaffen. Weiterhin sind ein Absorber, ein Desorber, eine Absorptionskäitemaschine sowie eine Absorptionswärmepumpe nach den nebengeordneten Ansprüchen 1 1 , 12, 13 und 14 geschaffen. Des Weiteren Ist ein Verfahren zum Ausbringen eines Absorptionsmittels In einer Absorptionskäitemaschine oder einer Ab- sorptionswärmepumpe nach dem unabhängigen Anspruch 15 vorgesehen. Auch sind eine Vorrichtung für eine Kältemaschine oder einer Wärmepumpe nach dem unabhängigen Anspruch 16 sowie ein Verfahren zum Ausbringen eines Kältemittels in einer Kältemaschine oder einer Wärmepumpe nach dem unabhängigen Anspruch 17 geschaffen. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.

Nach einem Aspekt ist eine Vorrichtung für eine Absorptionskäitemaschine oder eine Absorptionswärmepumpe geschaffen, die einen Wärmeübertrager aufweist, welcher von einem Arbeitsmedium durchströmt wird. Es ist eine Verteiieinrichtung für ein Sorptionsmitte! (Absorbens) vorgesehen, die eingerichtet ist, in einer Kältemittelumgebung das Sorptionsmittel auf eine Wärmetauschfläche des Wärmeübertragers auszubringen, derart, dass das Sorpti- onsmittei, welches mit dem Kältemittel ein Arbeitspaar bildet, das Kältemittel aus der Kältemittelumgebung zumindest teilweise absorbiert und hierbei freiwerdende Wärme (über die Wärmetauschfläche) an den Wärmeübertrager abgibt oder das Kältemittel aus dem Sorptionsmittel zumindest teilweise in eine Umgebung des Sorptionsmittels desorbiert und hierbei Wärme von dem Wärmeübertrager aufnimmt. Die Verteileinrichtung weist eine Strahleinrichtung auf, die eingerichtet ist, das Sorptionsmittel in Form von einem oder mehreren Strahlen auf die Wärmetauschfläche und hierbei auf der W'ärmetauschfläche turbulente Strömungen des Sorptionsmittels ausbildend einzustrahlen. Nach einem weiteren Aspekt ist ein Absorber für eine Absorptionskäitemaschine oder eine Absorptionswärmepumpe mit einer solchen Vorrichtung geschaffen. Nach einem zusätzlichen Aspekt ist ein Desorber für eine Absorptionskäitemaschine oder eine Absorptionswärmepumpe mit einer solchen Vorrichtung geschaffen. Weitere Aspekte betreffen eine Absorptionskäitemaschine sowie eine Absorptionswärmepumpe mit einer solchen Vorrichtung. Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Ausbringen eines Absorptionsmittels in einer Absorptionskältemaschine oder einer Absorptionswärmepumpe, bei dem ein Wärmeübertrager von einem Arbeitsmedium durchströmt wird. Ein Sorptionsmittel wird mittels einer Verteiieinnchtung in einer Kältemittelumgebung auf eine Wärmetauschfläche des Wärmeübertra- gers ausgebracht, derart, dass das Sorptionsmittel, weiches mit dem Kältemittel ein Arbeitspaar bildet, das Kältemittel aus der Kältemittelumgebung zumindest teilweise absorbiert und hierbei freiwerdende Wärme an den Wärmeübertrager abgibt oder das Kältemittel aus dem Sorptionsmittel zumindest teilweise in eine Umgebung des Sorptionsmittels desorbiert und hierbei Wärme von dem Wärmeübertrager aufnimmt. Die Verteileinrichtung weist eine Strah- ieinrichtung auf, mit der das Sorptionsmittel in Form von einem oder mehreren Strahlen auf die Wärmetauschfläche und hierbei auf der Wärmetauschfläche turbulente Strömungen des Sorptionsmittels ausbildend eingestrahlt wird,

Nach einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung für eine Kältemaschine oder einer Wärme- pumpe mit einem Wärmeübertrager, welcher von einem Arbeitsmedium durchströmt wird, und einer Verteileinrichtung für ein Kältemittel geschaffen. Die Verteiieinrichtung ist eingerichtet, in einer Kältemitteiumgebung das Kältemittel auf eine Wärmetauschfläche des Wärmeübertragers auszubringen, derart, dass das Kältemittel zumindest teilweise in die Kältemittelumgebung verdampft und hierbei Wärme von dem Wärmeübertrager aufnimmt. Hier- bei weist die Verteiieinrichtung eine Strahieinrichtung auf, die eingerichtet ist, das Kältemittel in Form eines oder mehrerer Strahlen auf die Wärmetauschfläche und hierbei auf der Wärmetauschfläche turbulente Strömungen des Kältemittels ausbildend einzustrahlen.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Ausbringen eines Kältemitteis in einer Kälte- maschine oder einer Wärmepumpe, bei dem ein Wärmeübertrager von einem Arbeitsmedium durchströmt wird und ein Kältemittel mittels einer Verteiieinrichtung in einer Kältemitteiumgebung auf eine Wärmetauschfläche des Wärmeübertragers ausgebracht wird. Hierbei wird das Kältemittel zumindest teilweise in die Kältemitteiumgebung verdampft und nimmt Wärme von dem Wärmeübertrager auf. Die Verteileinrichtung weist eine Strahieinrichtung auf, mit der das Kältemittel in Form eines oder mehrerer Strahlen auf die Wärmetauschfläche und hierbei auf der Wärmetauschfläche turbulente Strömungen des Kältemitteis ausbildend eingestrahlt wird.

Die vorgeschlagenen Technologien verbessern die Prozesse des Ab- und des Desorblerens des Kältemittels im Bereich der Wärmetauschfläche an dem Wärmetauscher oder -Übertrager. Das Einstrahlen und die hierdurch auf der Wärmetauschfläche induzierten turbulenten Strömungen des Sorptionsmittels in Form von einem oder mehreren Flüssigkeitsstrah- ien verbessern das Ab- und das Desorbieren des Kältemittels. Das Arbeitsmedium im Wärmeübertrager dient als Wärmeübertrager- oder Wärmetauscher- fluid und bildet so ein Kühl- oder ein Heizmedium.

Die Kältemittelumgebung ist eine Umgebung, die Kältemitteldampf enthält. Die vorgeschlagenen Technologien können in den verschiedenen Ausführungsformen zum Beispiel auf eingangs erwähnten Heizungsmarkt eingesetzt werden. Die Verwendung von zum Beispiel Ethanol als Kältemittel mit Hilfe ionischer Flüssigkeiten als Absorbens mit gleichen oder ähnlich hohen Wärme- und Stofftransportdichten wie wässrige Lithiumbromidlö- sung ermöglicht den Einsatz dieser hocheffizienten Absorptionswärmepumpentechnologie bei Umgebungstemperaturen weit unterhalb von 0°C, Weiterhin ist die Verwendung von Plattenwärmeübertragern und Stoffübertragern förderlich für möglichst einfach zu fertigende Anlagen in großer Stückzahl.

Weitere mögliche Anwendungsfeider sind die thermisch angetriebene Bereitstellung von Tiefkälte von bis zu -20°C, zum Beispiel für die Nutzung in Kühlhäusern oder Brauereibetrieben, in denen Kühlung unter 0°C für die Lagerung von Lebensmitteln notwendig ist.

Das Stoffpaar Ethanol / Ethyl-Methyl-Imidazolium-Di-Ethyl-Phosphat kann verwendet werden wie auch andere Medien, zum Beispiel auch wässrige Lithiumbromidiösung oder Mischun- gen ionischer Flüssigkeiten mit anderen Kältemitteln, wie zum Beispiel Methanol oder dergleichen.

Die Strahleinrichtung kann eingerichtet sein, dass Sorptionsmittel in Form von mehreren parallelen Strahlen auf die Wärmetauschfläche einzustrahlen,

Die Strahleinrichtung kann eingerichtet sein, dass Sorptionsmittel mit einem oder mehreren Querstrahlen auf die Wärmetauschfläche einzustrahlen, wobei die Querstrahlen zur Wärmetauschfläche quer verlaufen. Die Querstrahlen können in einem Winkel von etwa 90° auf die Wärmetauschfläche eingestrahlt werden, Die Strahleinrichiung kann eingerichtet sein, dass Sorptionsmitte! mit einem oder mehreren Schrägstrahlen auf die Wärmetauschfiäche einzustrahlen, wobei die Schrägstrahlen zur Wärmetauschfiäche schräg verlaufen. Die Strah!elnrichtung kann eingerichtet sein, sowohl Querstrahlen wie auch Schrägstrahlen auf die Wärmetauschfiäche einzustrahlen.

Die Strahleinrichtung kann eine Strahlplatte mit einer flächigen Verteilung von beabstandeten Strahlqueiien aufweisen, die jeweils eine Quelle für einen der mehreren Strahlen des Sorptionsmitteis bilden. Die Strahlquellen können bei dieser oder anderen Ausführungsformen eine Strahldüse aufweisen. Die Strahlquellen können bei dieser oder anderen Ausführungsformen eine oder mehrere Lochdüse aufweisen. Die Strahlpiatte kann mit einer Lochplatte gebildet sein, die eine Anordnung von beabstandeten Durchbrüchen aufweist, die jeweils als eine Strahlquelle dienen. Bei dieser oder anderen Ausführungsformen können die mehreren Strahlen die Wärmetauschfiäche an dem Wärmetauscher im Wesentlichen vollständig erfassend ausgebildet sein. Die Strahlplatte mit den Strahlqueiien kann hinsichtlich ihrer flächigen Ausdehnung im Wesentlichen der flächigen Ausdehnung der gegenüberliegenden Wärmetauschfiäche des Wärmetauschers entsprechen.

Das Sorptionsmittel kann mitteis des einen oder der mehreren Strahlen auf der Wärmetauschfiäche turbulente Strömungen in einem Oberfiächenfiim des Sorptionsmittels ausbii- dend aufgebracht werden. Bei dieser Ausführungsform bildet sich auf der Wärmetauschfiäche ein QberflächeRfilm mit den turbulenten Strömungen aus, welcher das Kältemittel absorbiert oder desorbiert.

Die Strahieinrichtung kann eingerichtet sein, die Strahlen als kontinuierliche Strahlen des Sorptionsmittels abzugeben. Alternativ können die Strahlen als diskontinuierliche Strahlen des Sorptionsmittels auf die Wärmetauschfiäche abgegeben werden, zum Beispiel In Form von pulsierenden Strahlen. Eine Kombination von kontinuierlichen und diskontinuierlichen Strahlen kann vorgesehen sein. Es kann vorgesehen sein, dass das induzieren der turbulenten Strömungen des Sorptionsmitteis auf der Wärmetauschfiäche mitteis einer erhöhten Einstrahlgeschwindigkeit des Sorptionsmittels erfolgt. Eine erhöhte Einstrahlgeschwindigkeit des Sorptionsmittels im Sinne der Erfindung ist eine Einstrahlgeschwindigkeit, die über eine Geschwindigkeit hinausgeht, die durch einen Eigengewichtsdruck des Sorptionsmittels in der Strahieinrichtung und eine Fall- beschleunigung beim Auftreffen des Sorptionsmittels auf die Wärmetauschfiäche entsteht. Es kann vorgesehen sein, dass das Sorptionsmittei durch erhöhten Vordruck mit erhöhter Austrittsgeschwindigkeit aus der Strahleinrichtung tritt. Ein erhöhter Vordruck im Sinne der Erfindung ist ein Überdruck größer als 0,25 bar im Vergleich zum Druck bei Austritt des Sorptionsmitteis. Der erhöhte Vordruck kann einen Differenzdruck von 0,25 bar bis 2,50 bar, vorzugsweise 1 ,00 bar bis 2,50 bar, umfassen. Die Druckdifferenz wird durch eine Pumpe erzeugt. Eine erhöhte Austrittsgeschwindigkeit im Sinne der Erfindung ist eine Austrittsgeschwindigkeit bei erhöhtem Vordruck. Die erhöhte Austrittsgeschwindigkeit kann einen Bereich von 3 m/s bis 15 m/s, vorzugsweise 7 m/s bis 15 m/s, umfassen.

Die erhöhte Austrittsgeschwindigkeit des Sorptionsmittels aus der Strahleinrichtung kann zu der erhöhten Einstrahlgeschwindigkeit des einen oder der mehreren Strahlen beim Auftreffen auf die Wärmetauschfläche führen, sodass auf der Wärmetauschfläche turbulente Strömungen des Sorptionsmittels induziert werden. Insbesondere kann dadurch auf die Zugabe eines Additivs zum Sorptionsmittei verzichtet werden. Es kann auch vorgesehen sein, mindestens ein Additiv zum Sorptionsmittei zu geben. Es kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren Strahlen mit einer Einstrahlgeschwindigkeit von 3 m/s bis 15 m/s, vorzugsweise 7 m/s bis 15 m/s, auf die Wärmetauschfläche treffen. Es kann vorgesehen sein, dass das induzieren der turbulenten Strömungen des Kältemittels auf der Wärmetauschfläche mittels einer erhöhten Einstrahlgeschwindigkeit des Kältemittels erfolgt. Dies kann In gleicher Weise wie das induzieren der turbulenten Strömungen des Sorptionsmittels geschehen. Die Einstrahlung von Strahlen kann in beliebigem Winkel zur Richtung der Schwerkraft erfolgen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren Strahlen in einem Winkel senkrecht zur Richtung der Schwerkraft auf die Wärmetauschfläche einstrahlen. Es kann vorgesehen sein, dass die Wärmetauschfläche parallel zur Richtung der Schwerkraft ausgerichtet ist, d.h., dass die Flächennormalen auf der Wärmetauschfläche senkrecht zur Richtung der Schwerkraft ausgerichtet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren Strahlen parallel zur Richtung der Schwerkraft auf die Wärmetauschfläche einstrahlen und die Wärmetauschfläche senkrecht zur Richtung der Schwerkraft ausgerichtet ist. Durch die hohe Einstrahlgeschwindigkeit der Strahlen können unabhängig von der Einstrahlrichtung auf der Wärmetauschfläche turbulente Strömungen des Sorptionsmit- tels oder Kältemittels induziert werden. Die das Sorptionsmittel betreffenden Ausgestaltungen können in Verbindung mit dem Kältemittel entsprechend vorgesehen sein. In einem Beispiel kann eine Vorrichtung für eine Äbsorptionskältemaschine oder eine Absorptionswärmepumpe vorgesehen sein, mit einem Wärmeübertrager, welcher von einem Arbeitsmedium durchströmt wird; und einer Verteileinrichtung für ein Sorptionsmittel, die eingerichtet ist, in einer Kältemitteidampf enthaltenden Umgebung das Sorptionsmitte! auf eine Wärmetauschfiäche des Wärmeübertragers auszubringen, derart, dass das Sorptl- onsmittei, welches mit dem Kältemittel ein Arbeitspaar bildet, das Kältemittel aus der den Kältemitteldampf enthaltenden Umgebung zumindest teilweise absorbiert und hierbei freiwerdende Wärme an den Wärmeübertrager abgegeben wird oder das Kältemittel aus dem Sorptionsmitte! zumindest teilweise in eine Umgebung des Sorptionsmitteis desorbiert und hierfür Wärme von dem Wärmeübertrager geliefert wird. Hierbei kann die Verteileinrichtung eine Strahleinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, das Sorptionsmittel in Form eines oder mehrerer Strahlen auf die Wärmetauschfiäche und hierbei auf der Wärmetauschfiäche turbulente Strömungen des Sorptionsmittels ausbildend einzustrahlen.

In einem anderen Beispie! kann eine Vorrichtung für eine Äbsorptionskältemaschine oder eine Absorptionswärmepumpe vorgesehen sein, die einen Wärmeübertrager aufweist, welcher von einem Arbeitsmedium durchströmt wird. Es kann eine Verteileinrichtung für ein Sorptionsmitte! (Absorbens) vorgesehen sein, die eingerichtet ist, in einer Kältemittelumgebung das Sorptionsmitte! auf eine Wärmetauschfiäche des Wärmeübertragers auszubringen, derart, dass das Sorptionsmittel, welches mit dem Kältemittel ein Arbeitspaar bildet, das Käl- tem ittel aus der Kältemittelumgebung zumindest teilweise absorbiert und hierbei freiwerdende Wärme (über die Wärmetauschfiäche) an den Wärmeübertrager abgibt oder das Kältemittel aus dem Sorptionsmitte! zumindest teilweise in die Kältemittelumgebung desorbiert und hierbei Wärme von dem Wärmeübertrager aufnimmt. Die Verteiieinrichtung kann eine Strahleinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, das Sorptionsmitte! in Form von einem oder meh- reren Strahlen auf die Wärmetauschfiäche und hierbei auf der Wärmetauschfiäche turbulente Strömungen des Sorptionsmittels ausbildend einzustrahlen. in Verbindung mit dem Verfahren zum Ausbringen des Sorptionsmittels in einer Absorptionskältemaschine oder einer Absorptionswärmepumpe können die vorangehend zu der Vorrich- tung erläuterten Ausgestaltungen vorgesehen sein. Das Kältemittel kann in einer Umgebung des Sorptionsmitteis vorhanden sein. Das Kältemittel kann zumindest teilweise aus dem Sorptionsmittel in die Kältemittelumgebung desorbsert werden und hierbei Wärme von dem Wärmeübertrager aufnehmen. Als Absorbens kann eine Flüssigkeit aus der folgenden Gruppe verwendet werden: Wasser, Lösungen von Salz, Salzschmelze und ionische Flüssigkeit.

Beschreibung von Äusführungsbeispieien

Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wärmetauschfläche eines Wärmetauschers oder -Übertragers in der Ausführung als Absorber;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Austrittsgeschwindigkeit eines Sorptionsmittels an einer Lochdüse in Abhängigkeit von einer an der Lochdüse anliegenden Druckdifferenz; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung von mittleren Rieselfiimgeschwindigkeiten eines dem Stand der Technik entsprechenden schwerkraftgetriebenen Aufgabe- und Verteil- Systems für Stoffdaten von wässrlgem Lithiumbromid.

Flg. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmetauschfläche 1 eines Wärmetauschers oder -Übertragers in der Ausführung als Absorber, der von einem als Kühlmedium ausgeführten Ärbeiismedium durchströmt ist, beispielsweise Kühlwasser. Der Wärmetauschfläche 1 gegenüberliegend Ist eine Strahleinrichtung 2 angeordnet, die in der gezeigten bei- spielhaften Ausführungsform mit einer Lochplatte 3 gebildet ist. Die Lochpiatte 3 weist eine Anordnung beabstandeter Durchbrüche oder Öffnungen 4 auf, die jeweils als Strahlquelle für einen Strahl 5 dienen, mit dem ein Absorptionsmittel (Absorbens) auf die gegenüberliegende Wärmetauschfläche 1 eingestrahlt wird. In Dampfform wird weiterhin ein Kältemittel eingebracht, beispielsweise Wasserdampf, derart, dass das Kältemittel von dem Absorbens zu- mindest zum Teil absorbiert wird, wodurch Absorptionswärme entsteht, die über die Wärmetauschfläche 1 an das Arbeitsmedium des Wärmeübertragers abgegeben werden kann.

In einer Detaildarstellung zeigt Fig. 1 (vgl. obere Darstellung) das Auftreffen der Strahlen 5 des Absorptionsmittels mit erhöhter Einstrahlgeschwindigkeit auf der Wärmetauschfläche 1 , derart, dass sich dort ein Oberflächenfilm 8 mit turbulenten Strömungen 7 bildet. Die turbu- lenten Strömungen 7 unterstützen und verstärken die Absorption des Kältemittels durch das Absorbens.

Die Strahlen treffen im Wesentlichen im rechten Winkel auf die Wärmetauschfläche 1 . Ein schräger Verlauf in Bezug auf die Wärmetauschfläche kann vorgesehen sein. Die Strahlen 5 verlaufen Im Wesentlichen parallel in dem dargestellten Ausführungsbeispiel.

Die vorgeschlagene Technologie kann, insbesondere auch in Verbindung mit einem Gemisch von Ionischer Flüssigkeit und Kältemittel genutzt werden, mit dem Ziel die Wärme- und Stoff- stromdichten zu erhöhen. Nachteilige Wärme- und Stoffübertragungseigenschaften der ionischen Flüssigkeit werden überwunden.

Bei den bekannten berieselten Horizontairohren findet die für das Erreichen hoher Strom- dichten wesentliche Durchmischung des Films auf der Wärmetauschfläche hauptsächlich beim Ab- und Auftropfen der Salzlösung vom oder auf das Rohr statt, während die Stromdichten beim Abfließen auf der Rohraußenseite im Wesentlichen durch molekularen Stoff- und Wärmetransport quer zur Strömungsrichtung des Filmes bestimmt werden und klein sind. Mitteis der hier vorgeschlagenen Technologien des Einstrahiens des Absorbens wird während des gesamten Filmströmungsprozesses durch erzwungene Durchmischung des Films (ähnlich der Vermischung durch Tropfen bei den berieselten Horizontalrohren) die Wärme- und Stoffiransportdichten deutlich erhöht. Insbesondere bei den Stoffen mit niedrigeren Wärmeleitfähigkeiten und Diffusionskoeffizienten können leistungssteigernde Wirkungen erreicht werden,

Die Durchmischung des absorbierenden Films auf der Wärmeiauschfläche 1 wird verbessert, weicher mittels der In geringem Abstand zueinander und über der gesamten Übertragerfläche in hoher Anzahl verteilten (dünnen) Fiüssigkeitsstrahlen erzeugt wird, die das Absorbens auf eine geneigte, gekühlte ebene und ggf. oberfiächenstrukturierte Platte„schießen". Die auf diese Weise induzierte turbulente Filmströmung auf der Wärmetauschfläche 1 sorgt für eine bessere Durchmischung im Vergleich zur Strömung auf der Horizontairohraußenseite und somit zu einer Leistungssteigerung in Bezug auf den Wärme- sowie den Stofftransport. Mit ionischen Flüssigkeiten oder anderen Absorbentien mit niedrigen molekularen Wärme- und Stofftransportkoeffizienten sind zumindest die Wärme- und Stofftransportieistungsdich- ten von Absorptionskälteaniagen/-wärmepumpen mit wässriger Lithiumbromidlösung erreichbar. Darüber hinaus sind durch den Einsatz von ebenen Platten als Wärme- und Stoff- Übertrager variablere, kompaktere und simplere Bauformen im Vergleich zu Horizontalrohr- bündeiübertragern ermöglicht.

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Austrittsgeschwindigkeit eines Sorptionsmitteis an einer Lochdüse unter erhöhtem Druck als Funktion der an der Lochdüse anliegenden Druckdifferenz. Die maximal erreichbaren Austrittsgeschvvindigkeiten bei entsprechenden Druckdifferenzen sind mit Kreuzen markiert. Hierbei wurden Reibungseffekte vernachlässigt. Die Austrittsge- schwindigkeiten bei reibungsbehafteter Strömung durch die Lochdüse mit einer dynamischen Viskosität von 50 mPas sind mit Kreisen markiert. Eine dynamischen Viskosität von 50 mPas ist vergleichsweise hoch, insbesondere etwa um einen Faktor von 10 höher als typische Ab- sorbentlen wie wässriges Lithiumbromid. Der typische Betriebsdruckbereich ist in dem Diagramm grau schattiert dargestellt und liegt je nach Pumpentyp bei 0,25 bis 2,50 bar. Somit sind reale (reibungsbehaftete) Strahlgeschwindigkeiten von 3 bis 15 m/s zu erwarten.

In Fig. 3 werden im Vergleich zum in Fig. 2 dargestellten Verlauf die mittleren Rieselfiimge- schwindigkeiten eines dem Stand der Technik entsprechenden schwerkraftgetriebenen Aufgabe- und Verieiisystems für Stoffdaten von wässngem Lithiumbromid gezeigt. Übliche Berieselungsdichten sind ebenfalls grau schattiert dargestellt und reichen von 0,002 bis 0,070 kg/(ms). Die zugehörigen mittleren Rieselfilmgeschwindigkeiten reichen von 0,02 bis 0, 1 1 m/s und sind im Vergleich zu den Strahlgeschwindigkeiten um einen Faktor 100, d.h. um zwei Größenordnungen kleiner.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmaie können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.