DE410715C

DE410715C - Verfahren zur Kaelteerzeugung nach dem Absorptions-Diffusionsprinzip

Info

Publication number: DE410715C
Application number: DEP45012D
Authority: DE
Original assignee: Platen Munters Refrigerating System AB
Current assignee: Platen Munters Refrigerating System AB
Priority date: 1922-08-18
Filing date: 1922-08-18
Publication date: 1925-03-14

Description

Verfahren zur Kälteerzeugung nach dem Absorptions-Diffusionsprinzip.

Die Erfindung betrifft ein -erfahren zur

Kälteerzeugung nach dein Absorptionsprinzip,

bei dein das Kältemittel, z. B. Ammoniak, in

einer indifferenten Gasatmosphäre im Ver-

dampfer verdampft. Diese Gasatmosphäre

soll hei den gegebenen Drücken und Tempera-

turen nicht kondensierbar sein und besteht bei-

spielsweise aus Wasserstoff Oder einem ähn-

lichen Gas oder Gasgemisch, dessen Anwesen-

heit es ermöglicht, im ganzen Apparat ange-

nähert den gleichen absoluten Druck aufrecht-

zuerhalten. Um die Verdampferwirkung zu

erhöhen, wurde vorgeschlagen, das inerte Gas

durch den Verdampfer und Absorber im

Kreislauf zu bewegen und hierbei die Dämpfe

(les Kältemittels in gute Berührung und

Mischung mit der Absorptionsflüssigkeit- zu

bringen.

Gegenstand der Erfindung ist nun eire Aus-

bildung des Kälteerzeugungsvorganges. in

solcher Weise, daß die Zirkulation des inerten

Gases selbsttätig ohne mechanische Hilfsmittel

;tat,findet. Die Erfindung besteht ini wesent-

lichen darin, daß die Zirkulation -des inerten

Gases durch den physikalischen Einfluß des

Verdampfun;gs- und Absorptionsvorganges

in dem Gemisch von inertem Gas und Dämp-

fen des Kältemittels hervorgerufen wird, und

(laß ein inertes Gas benutzt wird, dessen spezi-

fisches Gewicht erheblich abweicht von dem-

jenigen der Dämpfe des Kältemittels. Wird

nti» das Kältemittel dauernd aus dem Gas-

Daripf-Geinisch ini Absorber absorbiert, so

«ird (las Gas-Dampf-Gemisch im Verdampfer

stets schwerer sein als :im Absorber, und es

wird infolgedessen eine selbsttätige Zirkula-

tion hervorgerufen «erden, die während des

,gesamten @'erdampfungs- und Absorptions-

vorganges aufrechterhalten bleibt. Vorzugs-

@%eise wird ein inertes Gas benutzt, dessen

spezifisches Gewicht geringer ist als dasjenige

der Dämpfe des Kältemittels, und das inerte

Gas wird dann aufwärts durch den Absorber

strömen. Dies hat wiederum den Vorteil, daß

die Absorptionsflüssigkeit durch den Absorber

in entgegengesetzter Richtung als das Gas-

Dainpf-Geinisch fließen kann. Durch die An-

Wendung dieses Gegenstromprinzips wird bei

diesen Absorptions@kälteniaschinen, welche das

Diffusionsprinzip benutzen, dasselbe erreicht

wie bei den gewöhnlichen Absorptionskälte-

inaschinen, bei denen die Resorption in der

Weise stattfindet, daß (las Gas unterhalb des

Flüssigkeitsspiegels der Absorptionsflüssigkeit

eingeführt Wird. Die Gaszirkulation wird

ferner gemäß der Erfindung dadurch beför-

ciert, daß die Temperaturdifferenzen zwischen

Verdampfer und Absorber benutzt werden und

glas Gasgemisch gezwungen wird, ini Ver-

dampfer abwärts zu fließen, wobei es kräftig

gekühlt wird, während es im Absorber nach

aufwärts strömt, wobei es durch die Wärme,

die bei der Absorption entwickelt wird, erhitzt

Wird. Unter Berüchsichtigtrig (fieser Tat-

=,achen «-erlen der Verdampfer und der Ab-

sorher vorzugsweise in verschiedenen verti-

kalen Zweigen des Kreislaufs angeordnet, so

daß sie von dem Gasgemisch nach entgegen-

gesetzten Richtungen durchströmt werden.

Die Erfindung möge an Hand des Ausfüh-

rungsbeispiels der Zeichnung näher erläutert

«-erden, welche eine Einrichtung zur Kälteer-

zeugung gemäß der Erfindung schematisch

darstellt. Das Svstem umfaßt einen Kocher K,

einen Verdampfer G und einen Absorber <A.

Der Kocher K enthält das Kältemittel, z. B.

in Wasser gelöstes Ammoniak, während der

N-erdainpfer G und der Absorber A ein im

Verhältnis zum Kältemittel indifferentes Gas

o:ler eine solche Gasmischung, z. B. Wasser-

stoff, enthalten. Der Verdampfer und der Ab-

sorber enthalten außerdem zweckmäßig poröse

Massen E, z. B. Metallwolle oder -späne, die

zwecks Erleichterung der -Wärmeübertragung

iii einer Anzahl rohrförmiger, oben und u.ten

miteinander in Verbindung stehender Zellen h

rnit perforierten Bödeü 1I untergebracht sind,

und welche dazu bestimmt sind, die in das

Gefäß einströmende Flüssigkeit über eine

niäglichst große Oberfläche zu verteilen. Der

Gasraum des Kochers steht durch eine Kon-

densatorschlange C, welche zusammen mit

dem Absorber in einem Kühlwasserbehälter B

untergebracht ist, mit dem o",eren Teil des

Vcrdainpfers G in Verbindung, wobei das in

den Verdampfer einmündende Ende der Rohr-

leitung perforiert ist und einen Verteiler I

ergibt. Der Verdampfer G kommuniziert

oben und unten mit dem Absorber A durch

Röhren 11 bzw. N, die miteinander zu einem

Wärnieaustauscher R kombiniert sind, indem

(las Rohr 1I im Innern des Rohres X ange-

ordnet ist. Der Verdampfer kann im allge-

meinen auf einem höheren Niveau aufgestellt

werden als der Absorber, um zu verhindern,

daß die untere Rohrverbindung zwischen dem

Verdampfer und dein Absorber wie eine

Flüssigkeitssperre wirkt.

Der Kocher und der Absorber sind durch

Rollre 1- und I' miteinander derart verbunden,

claß ein in sich geschlossenes Zirkulations-

systein für dic Absorptionsflüssigkeit ge"ildet

« ir,l. Der Kocher und der Absorber stehen

auf diese Weise dauernd in offener Kommuni-

kation miteinander. Das Rohr L mündet an

einem Ende in den Boden des Kochers und am

anderen Ende in den oberen Teil des Absor-

bers, -N@ obei das in den Absorber hinein-

reichende Ende perforiert ist und einen Ver-

teiler 0 bildet. Das Rohr I_ ist im Innern Ales

lZohres !' angebracht und bildet zusammen mit

dein letzteren eineu Wärmeaustauscher S.

Das in clen Kocher eingeführte Ende des Roh-

res 1' ist in -Form einer Schlange T ausgebil-

det, um eine bessere Wärmeübertragung zti

er Balten, und mündet entweder in den Flüssig-

keitsraurn oder unmittelbar über dein Flüssig-

keitsspiegel in den Darnpfrauin des Kochers.

Diese Schlange 7' wirkt nach Art eines Ther-

mosiplions und führt einen Kreislauf der Ab-

sorptionsflüssigkeit herl;ei. Der Kocher wird

ain Boden in geeigneter «"eise erhitzt. Er

kann gegebenenfalls zwecks gleichförmiger

Erhitzung in ein Wasserbad eingesetzt sein.

Die Einrichtung wirkt folgendermaßen:

Beim Erhitzen des Kochers wird das Am-

nioniak aus der Flüssigkeit ausgetrieben, wo-

bei es voni Kocher durch .den Kon#lensator C

und einen Flüssigkeitsab schluß L' zum Ver-

dampfer ü strömt. Das Ammoniak wird im

Kondensator C niedergeschlagen, so daß es in

(len Verdampfer in flüssiger Form gelangt.

Das Airnioniak wird weiterhin zwischen und

über das poröse Material E fließen und gleich-

zeitig verdampft und diffundiert in den i#'as-

serstc,Et im Verdampfer, wobei es Wärnie aus

der Umgebung des Verdampfers aufnimmt.

Vorteilhaft findet die Diffusion bei einem

Drucke der Gasmischung statt, welche dem

Drucke des zuströmenden flüssigen Kälte-

mit' annähernd gleicht. Die (1a:npf- bz«-.

gasförmige -Mischung von Ammoniak und

Wasserstoff, welche schwerer ist als der Was-

serstoff allein, strömt dann durch das Rohr N

in den gekühlten Absorber .A über und steigt

durch die Zellen F (fein verteilt durch die

@aasse E) auf, wobei sie rnit der .dort herunter-

strüirienden Flüssigkeit in Berührung gebracht

wird, die das Aninioniak, aber nicht de i Was-

serstoff löst bzw, absorbiert. Hierdurch wird

das Ammoniak aus der Gasmischung al:ge-

trennt, « ährend der Wasserstoff im Absorher

weiter atrfstei.t und durch das Rohr 11T unter

Temperaturerhöhung wiederum zum '#,'er-

dainpfer G zurückströmt, wo er sich wieder

mit frisch verdampftem Ammoniak mischt.

Die selbsttätige Zirkulation de-s indifferenten

Gases bzw. Gasgemisches wird noch dadurch

besc,nclers gefördert, daß sein spezifisches Ge-

wicht verschieden von demjenigen der Dämpfe

desKälternittels gewählt wird, und daß letztere

insbesondere schwerer sind, als Glas erstere ist,

ferner alter auch dadurch, daß im Verdampfer

das Gas abgekühlt wird und dadurch größeres

s.pezifisclies Gewicht erreicht als im Absorber,

iii dein es erwärmt wird.

Ferner wird die Zirkulation auch dadurch

unterstützt, dafi der Verdampfer höher ange-

ordnet wird als der Absorber, wo;lurch das

Übergewicht des abwärts strömenden Gasge-

misches über den aufwärts gerichteten Gas-

strom entsprechend vergrößert wird.

Aus diesen Darlegungen geht hervor, daß

die Gase durch den Absorber im Gegenstrom

zu der Absorptionsflüssigkeit geleitet «-erden.

Zweck dieser Anordnung ist, zu erreichen, daß

der Absorptionsproz@eß soweit als möglich kontinuierlich vor sich geht und die Gasinischung beim Strömen durch den Ahsorber allmählich von Ammoniak befreit wird, während die Flüssigkeit dementsprechend finit _ILrnnioiiiak arigeieichert wird. Durch die Verwendung des porösen Materials in dein A1i:orber wird die Kontinuität des Prozesses weit mehr befördert als auf anderem Wege, da die Flüssigkeit hierbei über eine große i Oberfläche verteilt wird, «-elche sich gleichsam durch den ganzen Absorber liinzielit. Alle i Teile :des Apparates sind in offener ungestörter Kommunikation ;miteinander, und der absoluie Druck im ganzen Apparat kann daher I durchweg nahezu der gleiche bleiben.

Der Partialdruck des Ammoniaks in der Gasmischung kann konstant erhalten. werden unter sonst gleichen Verhältnissen, wenn die Annnoriial;dämpfe kontinuierlich aus .dem Ca,gemisch in gleichem -Maße absorbiert werden, als flüssiges Ammoniak verdampft wird. Beispielsweise kann das System mit einem Partialdrack des j@iiiiiioniaks im Kühler von 3,5 Atmosphären arbeiten.
Die Zirkulation der Absorptionsflüssigkeit wird dadurch lier*i)ei,Yefflhrt, daß die konzen-I trierte Lösung am Boden des Absorbers gesariinelt wird und zu dem Kocher durch das Rohr P zurückließt, während von Ammoniak freie Flüssigkeit durch das Rohr L in den Absorber zurückfließt. Die Zirkulation wird ausschließlich dadurch aufrechterhalten, daß , die ein Wäinieaustauscher S vorgewärmte und in die Schlange i im Kocher eintretende, mit . Ammoniak gesättigte Flüssigkeit in ,dieser . Schlange iir_ Kocher weiter erhitzt wird und eine thermosiphonartige Wirkung hervorbringt, durch welche die Flüssigkeit mit dem I in ihr enthaltenen Gas auf ein Niveau gehoben wird, das hoch genug ist, um die von A.mmoniak freie Flüssigkeit direkt in den Absorber j «-leder zurückzutreiben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Kälteerzeugung nach dein Absorptions-Diffusionsprinzip, bei ,lern das Kältemittel durch indifferente Gase, die in einem Kreislauf dem Verdampfer und Absorber durchfließen, hindurchdiff undiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf der indifferenten Gase ohne Zuhilfenahme mechanischer Druckerzeuger ausschließlich durch die physikalischen Einflüsse des -\Terdainpfungs-und Absorptionsvorganges in dem Gemisch aus indifferenten Gasen und Kälteinitteldämpfen leervorgerufen wird und als indifferente Gase solche verwendet «-erden, deren spezifisches Gewicht erheblich verschieden ist von demjenigen der Dämpfe des Kältemittels. . Verfahren nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß das indifferente Gas leichter ist als die Dämpfe des Kältemittels. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom den Verdampfer und den Absorber vertikal, jedoch in entgegengesetzter Richtung durchströmt. 4.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom den Verdampfer lotrecht nach abwärts und den Absorber lotrecht nach aufwärts durchfließt. 5. Einrichtung nach Anspruch i oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver darnpfer auf höherem Niveau angeordnet ist als der Absorber. 6. Einrichtung nach Anspruch i oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer und der Absorber je in einem besonderen Behälter angeordnet sind und miteinander frei kommunizieren, einerseits durch ein Rohr (2-1) , welches die oberen Partien, und andererseits durch ein Rohr (N), welches die unieren Partien der beiden Behälter miteinander verbindet. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verbindungsrohre (IN, N) einen Wärmeaustauscher bilden, indem sie beispielsweise ineinander angeordnet sind. S. Verfahren nach Anspruch i oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Dampf-Mischung und dieAbsorptionstlüssigkeit im Absorber nach dem Gegenstromprinzip geführt werden, vorzugsweise durch poröses Material hindurch, das im Absorber angeordnet ist. 9. Verfahren nach Anspruch i oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß das bereits verdampfte Ammoniak einerseits und das indifferente, ammoniakfreie Gas andererseits im Verdampfer nach dem Gleichstromprinzip geführt werden, vorzugsweise durch eine Füllung von porösem, im Verdampfer vorgesehene Material hindurch. io. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Füllmaterial aus Metallwolle oder -spänen besteht.