-
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:
-
7/25/2019 Absorption Refrigeration System With Multiple Generator Stages
2/6
-
7/25/2019 Absorption Refrigeration System With Multiple Generator Stages
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
-
7/25/2019 Absorption Refrigeration System With Multiple Generator Stages
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
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
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
t e m p e r a t u r e
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
t e m p e r a t u r 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
r e f r i g e r a n t
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
r e f r i g e r a n t
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
r e f r i g e r a n t
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
-
7/25/2019 Absorption Refrigeration System With Multiple Generator Stages
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
r e f r i g e r a n t
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
r e f r i g e r a n t
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
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 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
p r e s s u r e g e n e r a t o r
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
r e f r i g e r a n t
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
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 ' 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
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 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
t e m p e r a t u r e
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
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 : 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
-
7/25/2019 Absorption Refrigeration System With Multiple Generator Stages
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
r e f r i g e r a n t
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
p r e s s u r e g e n e r a t o r
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
r e f r i g e r a n t
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
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
h i g h p r e s s u r e
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
r e f r i g e r a n t
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 :
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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
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i n a b s o r b e n t
from t h e a b s o r b e r
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g e n e r a
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vapor
t o
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e x i s t i n g i n t h e
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r e f r i g e r a n t
v a p o r
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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
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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
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
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 .
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