absorption refrigeration system with multiple generator stages

7/25/2019 Absorption Refrigeration System With Multiple Generator Stages

1/6

United

States

Patent 1 1 9 1

1 1 1 1 3 , 7 1 7 , 0 0 7

K u h l e n s c h m i d t

[ 4 5 1

F e b . 2 0 ,

1973

[ 5 4 ]

ABS ORPTION REFRIGERATION

P r i m a r y

E x a m i n e r - M e y e r P e r l i n

SYSTEM WITH

MULTIPLE A s s i s t a n t

E x a m i n e r - P .

D .

F e r g u s o n

GENERATOR TAGES A t t o r n e y - C u s hm a n , D a r b y u s h m a n

[ 7 5 ]

I n v e n t o r : g h z i n a l d

K u h l e n s c h m i d t , E v a n s v i l l e ,

[ 5 7 ]

ABSTRACT

n

_

An

air-cooled double-effect s a l t solution absorption

[ 7 3 ]

A s ' s g m i e z

A r k l a

I n d u s m e s , I n c " E v a n s v m e r r e f r i g e r a t i o n m a c h i n e h a v i n g

h i g h a n d l o w p r e s s u r e

I n d g e n e r a t o r

s t a g e s

i s

o p e r a t e d

w i t h

a

l o w e r

p r e s s u r e

i n

[ 2 2 ] F i l e d ; A p r i l 2 , 1 9 7 1 t h e e v a p o r a t o r t h a n i n

t h e a b s o r b e r .

T h i s a c h i e v e s a

d e s i r e d low

e v a p o r a t o r

t e m p e r a t u r e w h i l e p e r m i t t in g

[ 2 1 1 A p p No

l 3 0 6 5 9

t h e

a b s o r b e r

t o u s e

a n a b s o r b e n t

s a l t

s o l u t i o n

h a v i n g

a

l o w e r s a l t c o n c e n t r a t i o n and hence a l o w e r

c r y s t a l l i z a

[ 5 2 ] U . S .

C l .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 / 1 0 1 , 6 2 / 1 1 6 , 6 2 / 4 7 6 , t i o n t e m p e r a t u r e t h a n would o t h e r w i s e b e n e c e s s a r y

62/433 f o r t h e

same c o o l i n g

e f f e c t . I n

o r d e r

t o

m a i n t a i n

t h e

[ 5 1 ]

I n t . Cl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . F 2 5 b

15/06

p r e s s u r e

d i f f e r e n t i a l

between t h e e v a p o r a t o r and t h e

[ 5 8 ] F i e l d a t

S e a r c h

. . . . . . . . . . . . . .

. . 6 2 /

1 0 1 , 1 1 6 , 4 7 6 ,

483

a b s o r b e r t h e v a p o r from t h e e v a p o r a t o r

i s

compressed

t o

absorber

p r e s s u r e before p a s s i n g t o

t h e

a b s o r b e r .

[ 5 6 ]

R e f e r e n c e s C i t e d The c o m p r e s s i o n

i s

e f f e c t e d

w i t h

a n e j e c t o r d e v i c e

which

employs r e f r i g e r a n t vapor ?owing

from

t h e

UNITED STATES PATENTS

l o w e r

p r e s s u r e

g e n e r a t o r

s t a g e a s t h e d r i v i n g ? u i d .

2 , 4 4 6 , 9 8 8

8/1948 Flukes

et

a l .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

..62/483 - - -

3 , 1 3 7 , 1 4 4

6 / 1 9 6 4

Kaufman t

a ] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . 6 2 / l 4 l

7 Clams 2 Drawmg

F ' g u r e s

FOREIGN PATENTS

OR

APPLICATIONS

9 6 9 , 2 6 8 5 / 1 9 5 8 Germany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . 6 2 / 4 8 3

Z

p

*

5

5

>

Z2

f a a s s / r

} {d

? a f s s a e '

a r s e / 4 ' :

M42016

4'\

1 / 5

/// H

PPfiSUEE

G r v v .

cg:


2/6


3/6

P M E N T E B F E B Z O W 3717 . 00 7

S H E E T 2 B F

2

7 4 /

IHVENTOI

?nal

?zz/worm

ATTORNEYS


4/6

3 , 7 1 7 , 0 0 7

1

ABS ORPTION REFRIGERATION SYSTEM

WITH

MULTIPLE

GENERATOR

STAGES

T h i s i n v e n t i o n r e l a t e s t o

a b s o r p t i o n

r e f r i g e r a t i o n

s y s t e m s o f

t h e t y p e

i n

w h i c h

a l i q u i d

r e f r i g e r a n t

v a p o r i z e s t o p r o d u c e a

c o o l i n g

e f f e c t

a n d i s s u b

s e q u e n t l y

a b s o r b e d i n t o

a

l i q u i d

a b s o r b e n t

s o l u t i o n .

More i n p a r t i c u l a r , t h e i n v e n t i o n r e l a t e s t o i m p r o v e

m e n t s i n

s u c h

s y s t e m s w h i c h p e r m i t t h e s y s t e m s t o

b e

c o o l e d

w i t h

a

r e l a t i v e l y

w a r m

c o o l i n g

medium

such a s

ambient i r .

O n e

r e c o g n i z e d

p r o b l e m w i t h a b s o r p t i o n r e f r i g e r a

t i o n

machines u t i l i z i n g

an aqueous

s a l t

s o l u t i o n a s

t h e

a b s o r b e n t i s t h a t c o o l i n g o f t h e m a c h i n e s w i t h a r e l a

t i v e l y

w a rm c o o l a n t s u c h a s a m b i e n t a i r i s

n o t

g e n e r a l l y

s u c c e s s f u l . The p r i n c i p a l r e a s o n s f o r t h i s l a c k

o f

s u c

c e s s

a r e ( l ) t h e

vapor p r e s s u r e of

t h e

s a l t s o l u t i o n a t

t h e

e l e v a t e d t e m p e r a t u r e s

r e s u l t i n g

f r o m

a i r

c o o l i n g

r e s u l t i n

a n

e v a p o r a t o r

t e m p e r a t u r e t h a t

i s

t o o

h i g h

f o r

s a t i s f a c t o r y c o o l i n g

a n d / o r

( 2 ) t h e

s a l t

s o l u t i o n h a s

s u c h

a h i g h

c r y s t a l l i z a t i o n t e m p e r a t u r e t h a t

i t

t e n d s t o

f o r m

c r y s t a l s a t a m b i e n t t e m p e r a t u r e when

t h e

m a c h i n e

i s s h u t

d o w n . By

r y s t a l l i z a t i o n

t e m p e r a t u r e

i s

meant

t h e t e m p e r a t u r e

a t

w h i c h

s o l i d

c r y s t a l s

b e g i n t o

form

a s t h e s a l t

s o l u t i o n

i s

c o o l e d .

The problem i s

discussed

more i n

d e t a i l below with

reference

t o

a

machine employing an aqueous l i t h i u m bromide s o l u

t i o n a s an i l l u s t r a t i v e example o f a t y p i c a l a b s o r b e n t .

The

p r i n c i p l e s

o f t h e i n v e n t i o n a r e

n o t ,

h o w e v e r ,

l i m i t e d t o

t h e u s e of a

a r t i c u l a r a b s o r b e n t .

I n

a b s o r p t i o n


s y s t e m s o f

t h e

t y p e

u n d e r

c o n s i d e r a t i o n t h e

a b s o r b e r

p r e s s u r e , f o r

a

g i v e n s o l u

t i o n c o n c e n t r a t i o n ,

v a r i e s

w i t h t h e a b s o r b e r tempera

t u r e . The minimum p r a c t i c a l a b s o r b e r t e m p e r a t u r e

o b

t a i n a b l e

i s

1 0

- , 2 0

F . above c o o l a n t t e m p e r a t u r e , o r

about

1 1 5

F . f o r 9 5 F . ambient i r .

T h e r e f o r e ,

i f one

wishes t o

operate

a n a i r cooled u n i t h e

must

use a n

a b

s o r b e n t

s o l u t i o n

which h a s

a low

enough vapor

p r e s

s u r e

a t 1 1 5 F . t o c r e a t e t h e

r e q u i r e d

v a p o r i z a t i o n

i n

t h e

e v a p o r a t o r .

As a p r a c t i c a l m a t t e r , t h e e v a p o r a t o r

s h o u l d

be

c a p a b l e o f c h i l l i n g

a

w a t e r s t r e a m t o 4 5

F . ,

a n d f o r t h i s p u r p o s e

t h e

e v a p o r a t o r


s h o u l d

b e

no h i g h e r

t h a n

a p p r o x i m a t e ly 4 2

F .

The

a t t e r

tem

p e r a t u r e i s p r o d u c e d d u r i n g v a p o r i z a t i o n o f w a t e r

a t

6 . 7

mm.

H g .

T h e r e f o r e , t h e s o l u t i o n l e a v i n g t h e a b

s o r b e r i n a c o n v e n t i o n a l l y d e s i g n e d

a i r - c o o l e d

s y s t e m

should ha ve a vapor p r e s s u r e no

higher

than

6 . 7

mm.

Hg

a t

1 1 5

F . From a v a i l a b l e

v a p o r

p r e s s u r e d a t a

f o r

l i t h i u m bromide

i t i s

found t h a t

a

5 9 . 2 w e i g h t p e r c e n t

s o l u t i o n s a t i s ? e s t h i s r e q u i r e m e n t . The c o n c e n t r a t i o n

o f

t h e

e n t e r i n g

s o l u t i o n

m u s t , o f c o u r s e ,

b e h i g h e r ,

and

f o r a n

o p e r a t i n g

s y s t e m , t h e

e n t e r i n g c o n c e n t r a t i o n w i l l

b e

about 6 2 . 2 p e r c e n t . S i n c e t h e

l a t t e r s o l u t i o n

h a s a

c r y s t a l l i z a t i o n t e m p e r a t u r e o f

about

1 1 2

F . s u c h a

s o l u t i o n

i s

i m p r a c t i c a l s i n c e

i t

w i l l c r y s t a l l i z e

when

t h e

u n i t i s s h u t down. I f a

more d i l u t e e n t e r i n g

s o l u t i o n ,

e . g . , a 5 9

percent

s o l u t i o n i s employed

i n order

t o

over

come

t h e

c r y s t a l l i z a t i o n

p r o b l e m , t h e n

t h e l e a v i n g

s o l u

t i o n

would

have

a c o n c e n t r a t i o n o f

about 56

percent

and

a vapor p r e s s u r e o f 9 mm.

Hg.

At t h i s p r e s s u r e t h e

e v a p o r a t o r

w o u l d

o p e r a t e

a t 4 9 . 5

F . ,

o b v i o u s l y i m

p o s s i b l e f o r

o b t a i n i n g

4 5 F . c h i l l e d w a t e r .

I n a c c o r d a n c e w i t h

t h e

p r i n c i p l e s

o f

t h e p r e s e n t

i n

v e n t i o n

t h e e v a p o r a t o r

i s

o p e r a t e d a t

a

l o w e r

p r e s s u r e

t h a n t h e absorber h i l e t h e l a t t e r o p e r a t e s

a t

a p r e s s u r e

which i s c o n s i s t e n t w i t h t h e

c o n c e n t r a t i o n o f

t h e

s a l t

1 5

20

25

30

3 5

45

50

55

65

2

s o l u t i o n and

w i t h

t h e


o f t h e a v a i l a b l e

c o o l

i n g

medium. The

l o w p r e s s u r e v a p o r f r o m t h e e v a p o r a

t o r m u s t , o f c o u r s e , p a s s t o

t h e h i g h e r

p r e s s u r e ab

s o r b e r , and i n o r d e r t o m a i n t a i n t h e

p r e s s u r e

d i f

f e r e n t i a l t h e vapor f l o w i n g from t h e

e v a p o r a t o r i s com

p r e s s e d

b e f o r e

p a s s i n g

t o t h e a b s o r b e r . The

a b s o r b e r

can t h u s employ an a b s o r b e n t

h a v i n g

a

vapor p r e s s u r e

a t

t h e

t e m p e r a t u r e o f

t h e

a b s o r b e r

w h i c h

i s h i g h e r t h a n

t h e

o p e r a t i n g

p r e s s u r e i n t h e e v a p o r a t o r .

T h i s

means

t h a t t h e

absorbent

can be

more

d i l u t e i n s a l t content

t h a n

t h e

a b s o r b e n t

w h i c h

would n o r m a l l y b e e m p l o y e d .

T h a t

i s r e f e r r i n g t o t h e

i l l u s t r a t i v e c o n c e n t r a t i o n

? g u r e s i n t h e

a b o v e

e x a m p l e , t h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n

makes p o s s i b l e , f o r

e x a m p l e ,

t h e

u s e o f a 59 p e r c e n t

l i t h i u m b r o m i d e

s o l u t i o n i n

a n a i r - c o o l e d

u n i t

p r o d u c

i n g

4 5 F . w a t e r , w h e r e a s w i t h o u t t h e p r e s s u r e d i f

f e r e n t i a l

and t h e p r e s s u r i z i n g o f t h e

vapor from t h e

e v a p o r a t o r

t h i s

same

s o l u t i o n

would p r o d u c e c h i l l e d

w a t e r o f 4 95 F . o r h i g h e r .

The p r e s e n t i n v e n t i o n i s p a r t i c u l a r l y

c o n c e r n e d

w i t h

m u l t i p l e - e f f e c t r e f r i g e r a t i o n s y s t e m s , t h a t i s

s y s t e m s

w h i c h

h a v e h i g h p r e s s ur e

a n d

l o w p r e s s u r e g e n e r a t o r

s t a g e s . The i n c r e a s e i n t h e p r e s s u r e o f

t h e


v a p o r ? o w i n g f r o m t h e e v a p o r a t o r , w h i c h i s r e q u i r e d

b y t h e i n v e n t i o n , c a n b e a c c o m p l i s h e d

i n

t h i s

t y p e

o f

s y s t e m b y

e m p l o y i n g

t h e s t r e a m o f


v a p o r

produced i n t h e low p r e s s u r e g e n e r a t o r a s a d r i v i n g

? u i d i n an

e j e c t o r o r

a s p i r a t o r

d e v i c e

connected

i n t o

t h e s y s t e m

i n

a manner t o conduct r e f r i g e r a n t v a p o r

from t h e e v a p o r a t o r , t o c o m p r e s s

t h i s

v a p o r t o a s l i g h t

b u t

n o n e t h e l e s s s i g n i ? c a n t

d e g r e e

and

t o

d e l i v e r i t t o

t h e

a b s o r b e r

a t

t h e

o p e r a t i n g p r e s su r e a l r e a d y e x i s t i n g

t h e r e i n .

The

i n v e n t i o n w i l l

b e

f u r t h e r u n d e r s t o o d from

t h e

f o l l o w i n g

d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f two i l l u s t r a t i v e em

b o d i m e n t s

t a k e n w i t h

t h e

d r a w i n g s

i n

w h i c h :

FIG.

1

i s

a schematic i l l u s t r a t i o n o f a d o u b l e - e f f e c t

s a l t

s o l u t i o n a b s o r p t i o n r e f r i g e r a t i o n

s y s t e m

embody

i n g t h e p r i n c i p l e s o f t h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n ; a n d

FIG. 2

s

a schematic i l l u s t r a t i o n

of

a modi?cation o f

t h e

s y s t e m

o f

F I G .

1 .

R e f e r r i n g

t o

F I G . 1

t h e r e

i s shown a

d o u b l e - e f f e c t

a q u e o u s

s a l t s o l u t i o n

a b s o r p t i o n

r e f r i g e r a t i o n s y s t e m

h a v i n g

a h i g h p r e s s u r e

g e n e r a t o r

1 0 , a

l o w

p r e s s u r e

g e n e r a t o r

1 2 ,

an e v a p o r a t o r

1 4 , a c h i l l e d water c o i l 1 5

a s s o c i a t e d

w i t h

t h e

e v a p o r a t o r

1 4 , and a n a i r - c o o l e d

a b s o r b e r

1 6 , a l l

o f

which m a y

be c o n v e n t i o n a l

com

p o n e n t s .

An

x t e r n a l h e a t s o u r c e

1 8 ' i s

a p p l i e d t o t h e

h i g h p r e s s u r e

g e n e r a t o r

1 0 ,

a n d

c o o l i n g i s a p p l i ed o n l y

t o

t h e

a b s o r b e r

1 6 ,

s i n c e

t h e l o w

p r e s s u r e g e n e r a t o r

12

s e r v e s a s a r e f r i g e r a n t

vapor

condenser. More

s p e c i f i

c a l l y , h o t , h i g h

p r e s s u r e

r e f r i g e r a n t v a p o r

i s s e p a r a t e d

from

absorbent

s o l u t i o n i n

a

vapor

s e p a r a t o r

20 and

i s

t r a n s m i t t e d a s

by

a l i n e

22 t o

t h e low p r e s s u r e genera

t o r

1 2 where i t

s e r v e s a s t h e

h e a t source

f o r

g e n e r a t i n g

low p r e s s u r e r e f r i g e r a n t v a p o r .

T h i s v a p o r i s

s u b

s e q u e n tl y s e p a r a t e d

from

a b s o r b e n t

s o l u t i o n

i n

a

v a p o r

s e p a r a t o r 24 and

t h e n

t r a n s m i t t e d t o t h e a b s o r b e r 1 6 .

The

h i g h

p r e s s u r e


v a p o r i s c o n d e n s e d a s i t

g i v e s

up

i t s

h e a t i n

t h e l o w p r e s s u r e

g e n e r a t o r 1 2 ,

a n d

s u b s e q u e n t l y i s t r a n s m i t t e d by a l i n e

2 6 ,

t h r o u g h a

h e a t

exchanger 27 and t h e n

t h r o u g h

a

r e s t r i c t i o n 28 t o

t h e

e v a p o r a t o r 1 4 .

A b s o r b e n t

l i q u i d f r o m

t h e se p a r a t o r 20 s

c o n d u c t e d

t h r o u g h a

l i n e 30 and

t h r o u g h a

h e a t exchanger 32 and


5/6

3 , 7 1 7 , 0 0 7

3

a n e x p a n s i o n

d e v i c e

3 4 t o t h e l o w

p r e s s u r e

g e n e r a t o r

1 2 ,

w h e r e t h e

l i q u i d

comes

i n t o

h e a t e x c h a n g e w i t h h o t

h i g h - p r e s s u r e


v a p o r . A b s o r b e n t

l i q u i d

( w e a k i n r e f r i g e r a n t )

f r o m

t h e s e p a r a t o r 2 4 p a s s e s

t h r o u g h a

l i n e

3 6

t o a h e a t exchanger

3 8 and t h e n

t h r o u g h a r e s t r i c t o r and

i n t o

t h e a b s o r b e r 1 6 .

I n

t h e a b s o r b e r r e f r i g e r a n t

v a p o r

i s

a b s o r b e d i n t o

l i q u i d

a b s o r b e n t

i n a

known

manner, and t h e

r e s u l t i n g

s a l t

s o l u t i o n

n o w

h i g h i n


content p a s s e s

i n t o

a l i n e 40 which c o n d u c t s i t

t h r o u g h

a

s o l u t i o n

pump 4 2 ,

a n d

t h r o u g h t h e h e a t e x c h a n g e r s 3 8

a n d

3 2 i n t o t h e


g e n e r a t o r 1 0 .

A l l o f t h e above

i s

c o n v e n t i o n a l i n s t r u c t u r e

and

o p e r a t i o n i n c e r t a i n d o u b l e - e f f e c t a b s o r p t i o n

r e f r i g e r a

t i o n

machines and

h a s

been

p r e s e n t e d

i n

o r d e r t o

d e s c r i b e

t h e environment o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n . The

o v e r a l l f u n c t i o n o f

t h e

s y s t e m i s , o f c o u r s e , t o employ

t h e v a p o r i z i n g r e f r i g e r a n t

i n

t h e

e v a p o r a t o r 1 4 t o a b

s o r b

h e a t

from

t h e

c h i l l e d

w a t e r

which

m a y

t h e n

be

u s e d

f o r

a i r c o n d i ti o n i n g p u r p o s e s . The

a b s o r b e d

h e a t

i s

r e j e c t e d t o

t h e a t m o s p h e r e b y a i r c o o l i n g

t h e

a b

s o r b e r 1 6 .

I n

a c c o r d a n c e w i t h t h e p r i n c i p l e s

o f t h e

p r e s e n t

i n

v e n t i o n ,

a s

i n d i c a t e d

a b o v e , e v a p o r a t o r

p r e s s u r e i s

m a i n t a i n e d b e l o w

a b s o r b e r p r e s s u r e

b y c o n t i n u o u s l y

p a s s i n g r e f r i g e r a n t

v a p o r f r o m

t h e e v a p o r a t o r

1 4 i n t o

a

low p r e s s u r e z o n e . The vapor s t h e n compressed t o t h e

e x i s t i n g

a b s o r b e r

p r e s s u r e a n d

p a s s e d

t o

t h e a b s o r b e r

a t

t h i s p r e s s u r e .

T h i s i s

a c c o m p l i s h e d b y

making u s e

o f

t h e

k i n e t i c

e n e r g y

o f

t h e

s t r e a m o f r e f r i g e r a n t v a p o r

w h i c h i s

g e n e r a t e d

b y

t h e l o w


a n d

w h i c h

would

n o r m a l l y

p a s s

d i r e c t l y

t o

t h e

c o n d e n s e r

i n

a c o n v e n t i o n a l s y s t e m . As s e e n

i n FIG.

1

t h e r e i s pro

v i d e d an

e j e c t o r

d e v i c e 44 o r a s p i r a t o r d e v i c e o r o t h e r

v e n t u r i - t y p e d e v i c e

i n which

t h e s t r e a m o f


v a p o r from t h e

s e p a r a t o r 24

o f t h e

l o w

p r e s s u r e

g e n e r a

t o r 12 i s employed a s a

d r i v i n g

?uid

' t o c r e a t e s u c t i o n

on

t h e e v a p o r a t o r and o

t h e n

p a s s t he

combined

r e f r i g e r a n t v a p o r s t o t h e a b s o r b e r 1 6 . The e j e c t o r

d e v i c e 4 4 , w h i c h

i s

i l l u s t r a t e d s c h e m a t i c a l l y , may b e o f

any s u i t a b l e

c o n s t r u c t i o n

and a s

shown

i n c l u d e s an

e j e c t o r n o z z l e 46 o f reduced

t r a n s v e r s e c r o s s s e c t i o n

p r o j e c t i n g

i n t o

a

s u c t i o n

chamber

48 which

c o n n e c t s

w i t h the e v a p o r a t o r 14 by w a y o f a c o n d u i t

5 0 .

The

n o z z l e

4 6

c o n v e r t s

t h e

p r e s s u r e

head

o f

t h e

vapor

i n t o

a

h i g h v e l o c i t y s t r e a m which p a s s e s i n t o

a d i f f u s e r

s e c

t i o n 5 4

l o w e r i n g

t h e p r e s s u r e i n t h e s u c t i o n chamber 48

and t h e n c o m p r e s s i n g

t h e

v a p o r

o b t a i n e d from

t h e

e v a p o r a t o r

and

f o r w a r d i n g

i t t o t h e

a b s o r b e r t h r o u g h

a

c o n d u i t

5 2 .

Any s u r p l u s l i q u i d r e f r i g e r a n t i n t h e e v a p o r a t o r 1 4

can

be employed t o i n c r e a s e t h e mass o f r e f r i g e r a n t

v a p o r ? o w i n g

t h r o u g h

t h e e j e c t o r

n o z z l e

4 6 . T h i s may

b e

a c c o m p l i s h e d

b y ? r s t w i t h d r a w i n g

c f o l d l i q u i d

r e f r i g e r a n t from

t h e

evaporator

14

by means o f

a

con

d u i t 5 6 a n d pump 5 8 a n d t h e n

a d d i n g

h e a t b y

p a s s i n g

t h e

l i q u i d t h r o u g h t h e

h e a t

e x c h a n g e r 2 7

a n d

t h e n

t h r o u g h a

f u r t h e r

h e a t exchanger 60 o r b o i l e r

which

i s

i n

h e a t

e x c h a n g e

w i t h t h e

h e a t e d a i r

l e a v i n g t h e

a b

s o r b e r l 6 . v a p o r i z e d r e f r i g e r a n t

t h e n p a s s e s

t h r o u g h

a

c o n d u i t 62

t o

t h e i n l e t o f t h e e j e c t o r n o z z l e 4 6 .

F I G .

2

i l l u s t r a t e s an

embodiment

f ,

t h e i n v e n t i o n

i n

w h i c h

t h e

same b a s i c p r i n c i p l e s

o f

o p e r a t i o n p e r t a i n

b u t

i n w h i c h

t h e

f l o w o f a b s o r b e n t l i q u i d i s somewhat

d i f f e r e n t .

Primed

r e f e r e n c e numerals i n d i c a t e com

1 0

1 5

20

25

3 0

35

4 0

45

5 0

5 5

60

4

ponents which

a r e t h e s a m e

a s

t h o s e i d e n t i f i e d

by

un

p r i m e d

n u m e r a l s

i n

F I G . 1 .

I n

F I G . 2 a b s o r b e n t r i c h i n

r e f r i g e r a n t p a s s e s f r o m

t h e a b s o r b e r 1 6 t o t h e l o w p r e s s u r e g e n e r a t o r

1 2 ' ,

r a t h e r t h a n

t o

t h e h i g h p r e s s u r e g e n e r a t o r

a s

i n

F I G .

1 ,

b y w ay

o f a c o n d u i t 6 4 ,

pump 6 6 , a n d

h e a t

e x c h a n g e r

6 8 .

S u r p l u s

l i q u i d


i n t h e e v a p o r a t o r

1 4 ' a l s o

p a s s e s

i n t o

t h e conduit 6 4 by w a y of a conduit 7 0 . Ab

s o r b e n t from

t h e

s e p a r a t o r 2 4 ' a s s o c i a t ed w i t h

t h e low

p r e s s u r e g e n e r a t o r 1 2 ' p a s s e s t o t h e h i g h

p r e s s u r e

g e n e r a t o r b y

way

o f a c o n d u i t

7 2 ,

pump

7 4 ,

a n d

h e a t

e x c h a n g e r

7 6 . A b s o r b e n t f r o m t h e s e p a r a t o r 2 0 ' o f t h e


g e n e r a t o r

1 0 ' p a s s e s t o t h e a b s o r b e r 1 . 6

b y w ay

o f a c o n d u i t

7 8 , t h e h e a t e x c h a n g e r 7 6 , a n d t h e

h e a t e x c h a n g e r 6 8 .

The r e f r i g e r a n t v a p o r f r o m t h e h i g h

p r e s s u r e g e n e r a t o r 1 0 p a s s e s t h r o u g h t h e

l i n e

2 2 ' t o

t h e low

p r e s s u r e

g e n e r a t o r

1 2 where t

i s

condensed t o

l i q u i d which p a s s e s t o

t h e

e v a p o r a t o r 1 4 t h r o u g h a

l i n e

80

and t h e r e s t r i c t io n 2 8 ' .

The

more

s p e c i ? c

o p e r a t i o n

o f

t h e

s y s t e m s o f

F I G S .

1

a n d

2

may b e

v i s u a l i z e d

b y

? r s t

a s s i g n i n g t y p i c a l

v a l u e s t o some o f t h e

o p e r a t i n g

v a r i a b l e s .

For p u r p o s e s

o f i l l u s t r a t i o n

l e t

i t be assumed

t h a t

t h e ambient a i r

t e m p e r a t u r e i s 9 5 F . ,

t h a t

t h e s o l u t i o n e n t e r i n g t h e a b

s o r b e r i s an aqueous l i t h i u m bromide s o l u t i o n c o n t a i n

i n g

5 9 w e i g h t p e r c e n t

l i t h i u m

b r o m i d e

( e x h i b i t i n g

a

c r y s t a l l i z a t i o n t e m p e r a t u r e o f

a b o u t

6 0 F ) , a n d

t h a t

t h e

l e a v i n g s o l u t io n i s

56 p e r c e n t

l i t h i u m

bromide

a t

a


o f

1

1 5 F . The

l e a v i n g s o l u t io n h a s

a v a p o r

p r e s s u r e o f

a b o u t

9 mm.

Hg

a t t h i s t e m p e r a t u r e , and

t h i s

i s

t h e r e f o r e ,

t h e l o w e s t p r e s s u r e o b t a i n a b l e

i n

t h e

a b s o r b e r .

As

e x p l a i n e d

p r e v i o u s l y ,

i f t h e e v a p o r a t o r i s

operated a t

t h e

9

mm. p r e s s u r e

of t h e a b s o r b e r ,

a s

would

be t h e

c a s e

i n c o n v e n t i o n a l s y s t e m s ,

t h e

evaporator a t

9 mm. r e s s u r e w i l l produce a tempera

t u r e

o f 4 9 . 5 F . , t o o

h i g h

t o

p r o d u c e

t h e

t y p i c a l l y

d e s i r e d

4 5 F . c h i l l e d

w a t e r . H o w e v e r ,

i n

t h e s y s t e m s o f

F I G S .

1

and 2 t h e

e v a p o r a t o r

i s m a i n t a i n e d a t 7 mm.

Hg b y t h e a c t i o n o f t h e e j e c t o r

d e v i c e

44 o r 4 4 , and

a t

t h i s

p r e s s u r e

t h e e v a p o r a t o r te m p e r a t u r e

i s

4 2 F .

The

a c t i o n o f t h e e j e c t o r a l s o c o m p r e s s e s t h e

l o w

p r e s s u r e

r e f r i g e r a n t v a p o r

t o

t h e h i g h e r p r e s s u r e o f 9 mm. s o

t h a t t h e

vapor can be absorbed

i n

t h e a b s o r b e r .

I n

t h e F I G . 1 embodiment

a d d i t i o n a l a s p i r a t i n g

a c

t i o n

on

t h e

e v a p o r a t o r

1 4

i s

o b t a i n e d

b y

v a p o r i z i n g

a n y

s u r p l u s l i q u i d r e f r i g e r a n t

f r o m

t h e

e v a p o r a t o r

1 4 a n d

i n t r o d u c i n g

t h e r e s u l t i n g v a p o r u p s t r e a m

o f

t h e e j e c t o r

n o z z l e

4 6 .

_ W e r e i t

n o t

f o r

t h e

compression t o t h e

h i g h e r

p r e s s u r e ,

t h e r e

would

n o t b e

a n y a b s o r p t i o n

a n d , t h e r e f o r e ,

no

h e a t

t r a n s f e r o r

i n

r e a l i t y , a s a l r e a d y

s t a t e d ,

t h e

e v a p o r a t o r would o p e r a t e a t

t h e

9 mm.

r e s

s u r e

a n d

i t s

c o n c o m i t a n t

u n a c c e p t a b l e h i g h e r t e m p e r a

t u r e .

From

t h e above

d e s c r i p t i o n

i t w i l l

b e u n d e r s t o o d t h a t

the invention achieves the successful use

of

absorbent

s a l t

s o l u t i o n s

i n machines w hich employ

ambient

i r o r

o t h e r

r e l a t i v e l y warm c o o l i n g

m e d i u m .

T h i s

a d v a n t a g e

r e s u l t s

from

t h e

a b i l i t y

o f

t h e

s y s t e m

t o

employ

l e s s

c o n c e n t r a t e d ,

n o n - c r y s t a l l i z i n g

s a l t

s o l u t i o n s , w h i l e a t

t h e s ame t i m e

t o develop

a

p r a c t i c a b l e low

e v a p o r a t o r

t e m p e r a t u r e i n

s p i t e

o f t h e r e l a t i v e l y h i g h p r e s s u r e

a n d

h i g h t e m p e r a t u r e a b s o r b e r .

Wh at

s c l a i m e d i s :

l .

A

m u l t i - p r e s s u r e a b s o r p t i o n

t y p e


s y s t e m

c o m p r i s i n g : a n e v a p o r a t o r f o r e v a p o r a t i n g


6/6

3 , 7 1 7 , 0 0 7

5

l i q u i d r e f r i g e r a n t ; a n a b s o r b e r v e s s e l

f o r

a b s o r b i n g


v a p o r i n t o a l i q u i d a b s o r b e n t ,

means

f o r

f l o w i n g a c o o l i n g

? u i d i n h e a t

e x c h a n g e r e l a t i o n s h i p

w i t h t h e

l i q u i d

a b s o r b e n t i n s a i d a b s o r b e r ; r e f r i g e r a n t

v a p o r

g e n e r a t o r

means

i n c l u d i n g a h i g h p r e s s u r e

generator

v e s s e l heated by a heat source

and

a low

p r e s s u r e g e n e r a t o r ve s s e l h e a t e d b y h o t r e f r i g e r a n t

v a p o r

g e n e r a t e d i n

s a i d

h i g h p r e s s u r e g e n e r a t o r ;

t r a n s f e r and compressor

means

f o r r e c e i v i n g

r e f r i g e r a n t v a p o r f r o m s a i d e v a p o r a t o r a n d f o r p a s s i n g

t h e vapor i n t o s a i d absorber v e s s e l a t

a p r e s s u r e

g r e a t e r

t h a n

t h e

p r e s s u r e

i n

s a i d e v a p o r a t o r

and

a b o u t e q u a l t o

t h e

p r e s s u r e e x i s t i n g

i n

s a i d a b s o r b e r w h e r e b y s a i d

e v a p o r a t o r

d e v e l o p s

alower t e m p e r a t u r e

t h a n

w o u l d

b e d e v e l o p e d a t

t h e

p r e s s u r e e x i s t i n g i n s a i d a b s o r b e r ,

s a i d means i n c l u d i n g a ? r s t r e f r i g e r a n t v a p o r

c o n d u i t

e x t e n d i n g from

s a i d l o w


v e s s e l

a n d

i n c l u d i n g

a n

e j e c t o r

d e v i c e

f o r e f f e c t i n g

a r e g i o n o f

h i g h

v e l o c i t y

a n d

l o w p r e s s u r e ; a s e c o n d r e f r i g e r a n t

v a p o r

c o n d u i t

e x t e n d i n g b e t w e e n s a i d

e v a p o r a t o r

a n d

s a i d r e g i o n

o f l o w p r e s s u r e w h e r e b y r e f r i g e r a n t v a p o r

f l o w s

from s a i d

e v a p o r a t o r ,

m i x e s w i t h


vapor from s a i d ? r s t

c o n d u i t

and

p a s s e s t o

s a i d ab

s o r b e r .

2 . Apparatus a s i n c l a i m

1

i n c l u d i n g

c o n d u i t means

f o r

c o n d u c t i n g

a b s o r b e n t l i q u i d

r i c h

i n r e f r i g e r a n t

f r o m

s a i d

a b s o r b e r

t o

s a i d l o w p r e s s u r e

g e n e r a t o r v e s s e l .

3 .

Apparatus a s

i n c l a i m 1 i n c l u d i n g c o n d u i t

means

f o r c o n d u c t i n g a b s o r b e n t

l i q u i d r i c h

i n


f r o m

s a i d

a b s o r b e r

t o s a i d


g e n e r a t o r

v e s s e l .

4 . Apparatus a s i n

c l a i m

3 i n c l u d i n g

means

f o r

con

d u c t i n g

u n v a p o r i z e d


f r o m

s a i d

e v a p o r a t o r ,

20

25

3 0

3 5

4 0

45

50

55

65

6

v a p o r i z i n g

s u c h r e f r i g e r a n t a n d c o n d u c t i n g t h e v a p o r

t o s a i d

a b s o r b e r .

5 .

A ethod o f

o p e r a t i n g

a m u l t i - p r e s s u r e

a b s o r p t i o n

t y p e

r e f r i g e r a t i o n s y s t e m

c o m p r i s i n g :

e v a p o r a t i n g

l i q u i d


i n

a n e v a p o r a t o r

v e s s e l ;

a b s o r b i n g

t h e

r e s u l t i n g r e f r i g e r a n t v a p o r

i n

a l i q u i d

a b s o r b e n t i n

a n

a b s o r b e r v e s s e l a t a h i g h e r p r e s s u r e t h a n

e x i s t s

i n t h e

e v a p o r a t o r ; ?owing a s t r e a m o f s o l u t i o n o f r e f r i g e r a n t

i n a b s o r b e n t

from t h e a b s o r b e r

through

a ? r s t

g e n e r a

t o r v e s s e l and h e a t i n g s a i d ? r s t v e s s e l by a h e a t s o u r c e

t o e x p e l r e f r i g e r a n t v a p o r , t h e n

? o w i n g

t h e s o l u t i o n

t h r o u g h

a

s u b s e q u e n t g e n e r a t o r v e s s e l a n d

h e a t i n g

s a i d

s u b s e q u e n t

v e s s e l b y

c o n d e n s i n g

t h e r e f r i g e r a n t v a p o r

formed i n s a i d ? r s t v e s s e l t h e r e b y f o r m i n g a

s t r e a m

o f


v a p o r ;

w i t h d r a w i n g r e f r i g e r a n t

v a p o r

f r o m

t h e e v a p o r a t o r v e s s e l a n d c o m p r e s s i n g t h e w i t h d r a w n

vapor

t o

a b o u t t h e p r e s s u r e

e x i s t i n g i n t h e

a b s o r b e r

v e s s e l b y a s p i r a t i n g

s u c h

v a p o r

w i t h

s a i d

s t r e a m o f


v a p o r

o b t a i n e d

f r o m

s a i d s u b s e q u e n t

g e n e r a t o r v e s s e l ;

a n d p a s s i n g

t h e

c o m p r e s s e d v a p o r

i n t o

t h e a b s o r b e r v e s s e l .

6 . A

method

a s

i n

c l a i m 5 wh erein absorbent l i q u i d

r i c h i n r e f r i g e r a n t p a s s e s

from

t h e

a b s o r b e r

v e s s e l

t o

t h e

? r s t

g e n e r a t o r v e s s e l , a n d w h e r e i n u n v a p o r i z e d


i n t h e e v a p o r a t o r

v e s s e l

i s w i t h d r a w n f r o m

t h e

e v a p o r a t o r

v e s s e l , v a p o r i z e d a n d p a s s e d i n t o t h e

a s p i r a t i n g

s t r e a m o f v a p o r

? o w i n g f r o m

t h e s u b s e q u e n t

g e n e r a t o r .

7 .

A

method a s i n

c l a i m

5 wherein

absorbent

l i q u i d

r i c h i n

r e f r i g e r a n t p a s s e s from t h e

a b s o r b e r t o t h e s u b

s e q u e n t

g e n e r a t o r v e s s e l .

* *

* * *

absorption refrigeration system with multiple generator stages

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