DE478657C - Kontinuierlich wirkende Absorptionsmaschine - Google Patents

Kontinuierlich wirkende Absorptionsmaschine

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DE478657C
DE478657C DES82138D DES0082138D DE478657C DE 478657 C DE478657 C DE 478657C DE S82138 D DES82138 D DE S82138D DE S0082138 D DES0082138 D DE S0082138D DE 478657 C DE478657 C DE 478657C
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DE
Germany
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liquid
gas
absorption machine
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absorption
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DES82138D
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English (en)
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Edmund Altenkirch
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/10Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type with inert gas
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Description

  • Kontinuierlich wirkende Absorptionsmaschine Bei solchen kontinuierlich wirkenden Absorptionsmaschinen, bei denen alle Gefäße in offener Verbindung miteinander stehen und bei denen die Absorptionslösung durch das ausgetriebene Gas mittels eines aufsteigenden Rohres in einen höher gelegenen Gasabscheideraut, emporgehoben wird, hat man vorgeschlagen, das aus der Absorptionslösung ausgetriebene mit dampfförmigem Lösungsmittel vermischte gasförmige Arbeitsmittel in einem tiefer als der Gasabscheideraum liegenden Rektifikator mit reicher Absorptionslösung, die vom Absorber kommt, in Wärmeaustausch zu bringen. Man will auf diese Weise erreichen, daß dem Verflüssiger ein möglichst trockenes, d. h. von mitgerissenem Dampf des Lösungsmittel befreites Arbeitsmittel zugeführt wird und daß zugleich für die Rektifikation- kein erneuter Wärmeaufwand erforderlich ist. Man hat auch vorgeschlagen, die Rektifikation in dem tieferliegenden Wärmeaustauschgefäß dadurch weiter zu verbessern, daß man in dieses außer der vom Absorber kommenden Absorptionslösung die noch gasreicheren Flüssigkeitsmengen einführt, die als unverdampfte Rückstände aus dem Verdampfer abgeleitet und dem Absorbersystem wieder zugeführt werden müssen.
  • Die Erfindung zeigt einen Weg, eine gute Rektifikation des ausgetriebenen gasförmigen Arbeitsmittels auch bei solchen Absorptionsmaschinen der eingangs erwähnten Art durchzuführen, die kein tiefer als der Gasabscheideraum liegendes Rektifikationsgefäß besitzen und bei denen daher die vom Absorber kommende reiche Lösung nicht zur Rektifikation verwendet werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die aus dem Verdampfer abzuführende überschüssige Flüssigkeit zwecks Wärmeaustausch mit dem ausgetriebenen gasförmigen Arbeitsmittel in ein Gefäß geleitet wird, das im Zuge der dem Absorber zuströmenden Absorptionslösung liegt, so daß die Flüssigkeit, welche die Rektifikation bewirkt hat, zusammen mit dieser Absorptionslösung in den Absorber gelangt. Die Rektifikation läßt man sich dabei zweckmäßig in demselben Raum vollziehen, in welchem sich das ausgetriebene gasförmige Arbeitsmittel und die Absorptionslösung voneinander trennen, d. h. in dem bereits erwähnten Gasabscheideraum.
  • In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Abb. i zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einer auf reiner Wärmewirkung beruhenden Absorptionskältemaschine, bei welcher der Druckunterschied lediglich durch Flüssigkeitssäulen aufrechterhalten wird. i ist der Verdampfer, aus welchem das gasförmige Kältemittel durch die Leitung 2 in dem Absorber 3 gelangt. Dieser wird durch Kühlwasser, das eine Kühlschlange ¢ durchströmt, gekühlt. Aus dem Absorber 3 fließt die angereicherte Lösung durch ein U-förmiges Rohr 5 in ein Zwischengefäß 6, das dazu dient, den Flüssigkeitsumlauf gleichmäßiger zu gestalten. Das Zwischengefäß 6 steht durch ein Rohr 7 mit dem Gasabscheider 8 in Verbindung. Aus dem Zwischengefäß 6 tritt die Lösung in das untere Ende des als schrägliegende Spirale ausgebildeten Austreibers g, der durch einen elektrischen Heizstab io erwärmt wird. In dem Austreiber und dem sich an ihn anschließenden Steigrohr 1i wird die erwärmte und verarmte Flüssigkeit durch aufsteigende Blasen hochgetrieben. Sie gelangt in den bereits erwähnten Gasabscheider 8, der durch ein U-förmiges Rohr 12 mit dem Absorber 3 in Verbindung steht. Durch das Rohr 12, das zusammen mit dem Rohr 5 einen Temperaturwechsler bildet, gelangt die verarmte Lösung in den Absorber zurück. Das im Gasabscheideranm 8 von der Flüssigkeit getrennte Gas wird über einen Ausgleichbehälter 13 in den Kondensator 14 geführt, dessen Kühlmantel von demselben Kühlwasser durchströmt wird, das auch die Kühlschlange 4 des Absorbers durchfließt. Das im Kondensator 14 niedergeschlagene Kältemittel wird durch ein: Rohr -75, das zur Sicherung des Druckes als U-Rohr ausgebildet ist, dessen zweiter Schenkel mit dem unteren Teil des Verdampfers -i in, Verbindung steht, dem Verdampfer zugeleitet.
  • Die im. Verdampfer i nicht verdampfte Flüssigkeit sammelt sich zunächst im unteren Teile des Drucksicherungsrohres 75, und sodann im Verdanxpfer an. Sobald im Verdampfer ein größerer Überschuß: an Flüssigkeit vorhanden ist, kann diese Flüssigkeitsmenge den Verdampfer durch eine U-förmig gekrümmte Leitung 16, verlassen und über einen in diese eingeschalteten Behälter 17 in den oberen Teil. des Gasabscheiders 8 eintreten, der mit Tellern versehen; ist, über welche die Flüssigkeit im Gegenstrom zum aufsteigenden Gase herniederrieselt. Die dem Gasabscheideraum 8 durch das Rohr 16c zugeführte Flüssigkeit bewirkt hier unter Wärmeaustausch mit dem ausgetriebenen gasförmigen Arbeitsmittel dessen Rektifikation., d. h. die Kondensation und Ausscheidung des mitverdampften Lösungsmittels. je mehr von dem Lösungsmittel in den Kondensator 14 mitgerissen ist, um so größere überschüssige Mengen desselben gelangen durch die Rückführungsleitung 16 in: den Rektifikationsraum des Gasabscheiders B. Auf diese Weise wird die Menge des mitgerissenen Lösungsmittels beschränkt und im Gleichgewicht gehalten.
  • Der Behälter 17 hat den Zweck, bei Druckschwankungen, ein Durchschlagen des Gases aus dem Gasabscheideraum 8 in den Verdampfer i zu verhindern oder wenigstens zu erschweren.
  • In dem Behälter 17 kann eine Heizpatrone 18 angeordnet sein. Man erhält dadurch die Möglichkeit, mittels des über dem Behälter i7 liegenden aufsteigenden Teiles der Leitung 16 die in dem Behälter 17 befindliche Flüssigkeit teilweise zu verdampfen und dadurch auf ein höheres Niveau zu heben, als es durch den Druckunterschied zwischen dem Verdampfer i und dem Gasabscheider 8 möglich wäre. Die erwähnte Heizeinrichtung ist jedoch zu diesem Zweck nicht erforderlich, wenn der Verdampfer um soviel höher als der Gasabscheider liegt, daß, die Flüssigkeitssäule allein bereits ausreicht; den Druckunterschied zu überwinden.
  • Zwecks Regelung der Konzentration der Absorptionsflüssigkeit kann ferner auch im Gasabscheider 8 eine Heizpatrone ig angeordnet werden.
  • In Abb.2 ist eine Hochdruckabsorptionsmaschme veranschaulicht, bei der dem gasförmigen Kärtemittel (Z. P'. Ammoniak) ein neutrales, d. h. nicht absorbierbares Gas beigemischt ist.
  • Das gasförmige mit dem leichteren neutralen Gas beigemischte Kältemittel verläßt den Verdampfer 2i durch das Rohr 22, welches zum unteren Tee des Absorbers 23 führt. Von dessen oberem Teile steigt das zum größeren Teile vom Kältemittel befreite und darum leichter gewordene Gasgemisch durch ein gekrünnates Rohr 2¢ auf, dessen höchster Punkt oberhalb, der Gasaustrittsstelle des Verdampfers 2i liegt. Das Rohr 24 mündet in den unteren Teil des Verdampfers 2i ein. Die im Absorber angereicherte Flüssigkeit gelangt durch ein Rohr 25, in den durch eineaufrechte Spirale 26 gebildeten Austreiber, der durch einen elektrischen. Heizstah 27 erwärmt wird. Von hier aus wird: diese Flüssigkeit durch. die sich bildenden Gasblasen mittels. des aufsteigenden Rohres 28 in; den Gasabscheider 2g gefördert. Von diesem führt eine Leitung 30 zum Absorber 23 zurück, die mit der bereits erwähnten Leitung 25, zusammen einen Temperaturwechsler bildet. Das. im Gasabscheider 29 abgeschiedene und in dessen Rektifikationsraum getrocknete gasförmige Kältemittel gelangt durch ein Rohr 31 in den Kondensator 3a und wird dort niedergeschlagen. Das Kondensat tritt in den Verdampfer qm an dessen oberem Ende ein. Der Verdampfer 21 ist durch eine U-förmig gekrümmte Leitung 33, mit dem Rektifikationsraum des Gasabscheiders 29, verbunden. In den aufsteigenden Teil der Leitung 33 ist ein. Behälter 34 eingeschaltet, dessen Flüssigkeitsinhalt gegebenenfalls mittels einer Heizpatrone 35 erwärmt werden kann..
  • Die Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Vorrichtung ist der durch Abh. i veranschaulichten analog.. lm. Verdampfer 21 sich ansammelnde überschüssige Flüssigkeit gelangt durch die Rückführungsleitung 33 in den- Behäter 34 und von diesem in den Gasabscheider 29, wo sie die Gastrocknung bewirkt. Abb.3 stellt eine nach dem Resorptionssystem arbeitende Kältemaschine dar, bei welcher der Umlauf eines indifferenten Gases durch eine Strahldüse erzeugt wird. In das vom Entgaser 41 ausgehende Rohr 43 strömt durch die Düse 44 der den Umlauf des Gasgemisches. bewirkende Düsendampf ein. Das Gasgemisch gelangt in den unteren Teil -des Absorbers 45, von dessen oberemTeil das am Kältemittel arme Gasgemisch durch das Rohr- 46 zum Entgaser 41 zurückkehrt. Der in den unteren Teil des Entgasers 41 einmündende Teil des Rohres 46 ist so geformt, daß er den Übertritt von Flüssigkeit aus dem Entgaser in den Absorber durch dieses Rohr verhindert. Das zur Beschickung des Entgasers erforderliche flüssige Kältemittel strömt aus dem Resorber 47 dem Entgaser 41 durch eine U-förmig gekrümmte Leitung 48 zu. Durch eine Leitung 49, die mit der Leitung 48 einen Temperaturwechsler bildet, gelangt . die verarmte Kälteflüssigkeit zum Resorber 47 zurück. In den aufsteigenden Teil der Leitung 49 mündet eine weitere, einen Drucksicherungsbehälter 51 enthaltende Leitung 5o. Das durch diese Leitung dem Resorber 47 zugeführte Gas bewirkt die Flüssigkeitsförderung vom Entgaser zum Resorber. Vom unteren Teile des Absorbers 45 gelangt die angereicherte Kälteflüssigkeit durch ein Rohr 52 und ein in diesem liegendes Ausgleichgefäß 53 in den als aufrechte Spirale ausgebildeten Austreibers 54, der durch einen elektrischen Heizstab 55 erwärmt wird. Mittels eines aufsteigenden Rohres 56 wird die Flüssigkeit durch die Wirkung der in ihm enthaltenen Gasblasen in den Gasabscheideraum57 gefördert. Dieser ist mit dem bereits erwähnten Rohre 52, dessen Verlängerung in der Düse 44 endet, durch eine Gasleitung 58 verbunden. Vom Gasabscheider 57 aus wird die verarmte Flüssigkeit durch eine mit dem Rohr 52 einen Temperaturwechsler bildende Leitung 59 dem Absorber 45 wieder zugeführt.
  • Von dem das Gasgemisch führenden Rohre46 ist dicht neben dessen Einmündung in den Entgaser 41 eine U-förmig gekrümmte Leitung 6o abgezweigt, deren aufsteigender Teil über einen Behälter 61 in den Rektifikationsraum des Gasabscheiders 57 einmündet. Die Leitung 6o und der Behälter 61, dessen Flüssigkeitsinhalt durch eine Heizpatrone 62 von außen her erwärmt werden kann, dienen zur Rückführung überschüssiger Flüssigkeitsmengen, die sich im Entgaser 41 angesammelt haben, in den Gasabscheider 57, wo sie zur Dampftrocknung nutzbar gemacht werden.
  • Zwischen dem Resorber 47 und dem Entgaser 41 ist noch eine Entlüftungsvorrichtung 63, 64, 65 vorgesehen, welche bewirkt, daß in den Resorber 47 verschleppte Mengen nicht absorbierbaren Gases wieder in das Gasumlaufsystem zurückgelangen können. Die als U.-Rohrausgebildete Rüek£ül=ngsleitung kann bei sämtlichen beschriebenen Ausführungsbeispielen auch so. geführt werden, daß sie in einer wärmeaustauschenden. Verbindung mit einer Leitung steht, durch welche Flüssigkeit dem Verdampfer oder Entgaser zugeführt wird oder vom Gasabscheideraum zum Absorber strömt.
  • Der Vorteil der beschriebenen Einrichtung besteht in erster Linie darin, überschüssige Flüssigkeit (Arbeits- öder Lösungsmittel) aus demjenigen Teil der Absorptionsmaschine, wo ihre Ansammlung schädlich wirkt, in anderen Teilen der Maschine, z. B. dem Gasabscheideraum des Austreibers, nutzbar zu machen, indem hier das mitverdampfte Lösungsmittel wieder ausgeschieden wird, wobei zugleich aus der zurückgeführten Flüssigkeit ohne erneuten Wärmeaufwand gasförmiges Arbeitsmittel entwickelt wird. Dadurch wird eine selbsttätige Regelung erzielt, und dieMenge des mitgerissenenLösungsmittels bleibt in engen Grenzen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kontinuierlich wirkende Absorptionsmaschine, bei der alle Gefäße in offener Verbindung miteinander stehen und bei welcher bei der Verdampfung nicht in Gasform übergegangenes Arbeits- oder Lösungsmittel in den Kreislauf der Absorptionslösung, aus der es ausgetrieben wurde, zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Flüssigkeit zwecks Rektifikation des ausgetriebenen gasförmigen Arbeitsmittels in Wärmeaustausch mit letzterem in ein Gefäß geleitet wird, von dem aus die Flüssigkeit zusammen mit der armen Absorptionslösung dem Absorber zuströmt.
  2. 2. Absorptionsmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Flüssigkeit in den Gasraum desjenigen Gefäßes (8, 29, 57) eingeleitet wird, in welchem sich das ausgetriebene gasförmige Arbeitsmittel und die Absorptionslösung voneinander trennen.
  3. 3. Absorptionsmaschine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle, an welcher die Rückführungsleitung für die überschüssige Flüssigkeit (16, 33, 6o) vom Verdampfer (1, 21) oder Entgaser (41) abzweigt, um mindestens so viel höher liegt als die Stelle, wo sie in den Gasabscheideraum (8, 29, 57) einmündet, daß der zwischen den beiden genannten Stellen bestehende Druckunterschied durch den Druck der in der Rückführungsleitung (16, 33, 6o) befindlichen Flüssigkeit überwunden werden kann.
  4. 4. Absorptionsmaschine nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsleitung für die überschüssige Flüssigkeit in einer wärmeaustauschenden Verbindung mit einer Leitung steht, durch welche Flüssigkeit dem Verdampfer oder Entgäser zugeführt wird.
  5. 5. Absorptionsmaschine nach Anspruch i, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsleitung für die überschüssige Flüssigkeit in einer wärmeaustauschenden Verbindung mit einer Leitung steht, durch welche Flüssigkeit vom Gasabscheideraum zum Absorber strömt.
  6. 6. Absorptionsmaschine nach Anspruch i, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der einen Flüssigkeitsverschluß bildenden Rückführungsleitung für die überschüssige Flüssigkeit (i6, 33, 6o) ein Behälter (i7, 34, 61) angeordnet ist, durch welchen bei Druckschwankungen das Durchschlagen von Gas aus dem Gasabscheideraum (8, 29, 57) in den Sammelraum des Arbeits- oder Lösungsmittels erschwert wird.
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