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Verfahren zum Betriebe von Absorptionskälteapparaten Die Erfindung
bezieht sich auf ein. Verfahren zum Betriebe von Absorptionskälteapparaten und hat
insbesondere Bedeutung für solche Apparate, bei denen das äußere Kühlmittel, wie
es z. B. zur Kühlung der Kondensatoren und Absorber benutzt wird, nur mit verhältnismäßig
hoher Temperatur zur Verfügung steht. Um trotz der verhältnismäßig hohen Temperatur
äußerer Kühlmittel dennoch eine gute Absorption herbeizuführen, wird nach der vorliegenden
Erfindung in Apparaten, in denen das Kältemittel in einem Kocher aus einer Absorptionslösung
ausgetrieben und zweckmäßig über einen Rektifikator zu einem Kondensator und dann
zu einem Verdampfer geführt wird, verarmte, praktisch kältemittelfrei gekochte Absorptionslösung
vom Kocher durch ein beheiztes Steigrohr vermittels aus dieser verarmten Absorptionslösung
ausgetriebenen, nahezu reinen Absorptionsmittelgases zu einem höher gelegenen Abscheidegefäß
gefördert, von dem die geförderte verarmte Lösung zum Absorber und das ausgetriebene
Fördergas zu einem Hilfskondensator geführt wird, in welchem das Fördergas in. Gegenwart
vom Verdampfer kommenden dampfförmigen Kältemittels kondensiert.
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Bei Apparaten, welche mit druckausgleichendem Gas arbeiten, findet
das Verfahren gemäß der Erfindung in der Weise statt, daß das ausgetriebene Fördergas
in. einem Hilfskondensator kondensiert wird, durch welchen das vom Verdampfer kommende
druckausgleichende Hilfsgas geführt wird, so daß durch das im wesentlichen aus Absorptionsflüssigkeit
bestehende Kondensat des vorerwähnten Fördergases im Hilfskondensator Kältemitteldampf
aus dem durchgeführten Hilfsgas absorbiert wird und infolgedessen das Hilfsgas im
vorgewaschenen Zustand zum Absorber zurück gelangt.
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Bei .diesem Verfahren wird ein druckausgleichendes Gas benutzt, das
ein. anderes spezifisches Gewicht als das in dem Kocher aus der verarmten Absorptionslösung
ausgetriebene Fördergas hat und das derart in eine das druckausgleichende Gas führende
Leitung überführt wird, daß die sich daraus ergebende Schweredifferenz eine Beschleunigung
des Umlaufes des druckausgleichenden Gases hervorruft.
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Der Umlauf des Hilfsmittels kann auch durch Inj ektorwirkung des zum
zweiten Verflüssige, gehenden Wasserdampfes hervorgerufen werden. Dieser Vorgang
wird noch erleichtert, wenn man geeignete Mengen einer dritten Flüssigkeit in den
Apparat füllt, die eine Flüchtigkeit hat, die zwischen denen der beiden anderen
liegt. Bei Verwendung von Wasser und Ammoniak kann man als drittes Mittel z. B.
Alkohol nehmen. Dieser Alkoholzusatz sammelt sich mit dem Wasser am Boden des Kochgefäßes,
wodurch die dort stehende
Lösung relativ noch ärmer an Ammoniak
wird. Der Alkoholdampf, gemischt mit dem Wasserdampf; wird in den zweiten Verflüssiger
geführt und hier zugleich mit Ammoniakdämpfen verflüssigt. Seines hohen spezifischen
Gewichts wegen kann man ihn auch benutzen, den Gasumlauf zu beschleunigen.
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Sowohl die Verflüssigung im - zweiten Verflüssiger als auch die Absorption
im ersten Absorberteil, in den das erste Mittel rein eintritt, können bei höherer
Temperatur durchgeführt werden. Daher kann die Verflüssigungs- bzw. Absorptionswärme
teilweise -wiedergewonnen und -z. B: zur Erwärmung des Abscheiders benutzt werden,
wodurch sich der Wirkungsgrad des Apparates erhöht. Das Verfahren gemäß der Erfindung
gestattet Kälteerzeugung mit warmem Kühlwasser oder ohne Kühlwasser durch Luft auch
in tropischen Gegenden..
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Außer Ammoniak, Wasser und Alkohol kann man auch andere Stoffe als
Füllung verwenden. Man kann z. B. Stoffe wählen, die die Einfüllung eines besonderen
druckausgleichenden Gases überflüssig machen, -bei denen die Totaldruckunterschiede
im Apparat so gering werden, daß die geförderte Lösung durch Eigenschwere zum Abscheiderkocher
zurückfließt. Als Druckausgleichsgas kann man die ursprünglich im Apparat enthaltene
Luft unter Atmosphärendruck oder jedes andere Gas verwenden, das die Luft unter
Atmosphärendruck ersetzt.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben
werden.
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In der Abb. = ist eine Ausführungsform für einen nach dem Verfahren
der Erfindung arbeitenden Absorptionskälteapparat gezeigt.
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In der Abb.2 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
derartigen Apparates dargestellt.
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In den Abbildungen ist mit r der Kocher und mit 2 der Abscheider für
Absorptionsmitteldämpfe eines Absorptionskälteapparates gezeigt. Der Abscheider
wird dadurch gebildet, daß in: den oberen Kocherteil Abscheiderplatten eingebaut
sind. Der Kocher wird an seinem Boden durch die Flammen von zwei Gasbrennern 3 und
q. oder durch andere geeigneteMittel beheizt. Es sei angenommen, daß der Apparat
mit Wasser und Ammoniak arbeitet. Eine Trennung der beiden Mittel kann in dem Kocher
i und Abscheider 2 nahezu vollständig erfolgen. Man erhält daher am Boden des Kochers
i eine sehr arme Ammoniaklösung, sogar nahezu reines Wasser, vorausgesetzt, daß
man. geeignete Abmessungen für den Kocher und Abscheider wählt und geeignete Beheizung
vorsieht.
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Das nahezu reine Wasser am Boden des Kochers wird durch aufsteigende
Gasblasen durch eine Leitung 5 mit anschließender verengerter Leitung 6 zu einem
Gefäß 7 hochgefördert. Die so geförderte Flüssigkeitsmenge läßt sich' leicht regulieren,
indem man die zugeführte Wärmemenge verändert, die durch den Gasbrenner q. oder
eine ähnliche Vorrichtung auf die Leitung 5 übertragen wird. In. dem Gefäß 7 trennt
sich die geförderte Flüssigkeit von ihrem Förderdampf. Das nahezu reine Wasser fällt
durch Eigenschwere durch eine Leitung 8 in einen Flüssigkeitstemperaturwechsler
g und steigt von hier durch eine Leitung io zum Absorber ii des Apparates. Der im
Gefäß 7 abgeschiedene Dampf tritt durch eine Leitung 12 in einen Kondensator
13.
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Der im Kocher i und Abscheider 2 entstandene Ammoniakdampf tritt durch
eine vomAbscheider 2 aufwärts steigende Leitung 1a nach oben und erhitzt dabei in
an sich bekannter Weise den einen Schenkel des Umlaufssystems, in dem ein druckausgleichendes
Hilfsmittel zwischen dem Verdampfer und Absorber des Apparates umläuft. Von der
Leitung 1q. treten die Amrnoniakdämpfe in den Hauptkondensator 15, in dem sie verflüssigen.
Das verflüssigte Ammoniak tritt durch ein U-Rohr =6 von zweckmäßig engerem Querschnitt
zu dem im Ausführungsbeispiel schlangenförmig ausgebildeten Verdampfer 17, in. dem
das Ammoniak in an sich bekannter Weise in ein druckausgleichendes Hilfsmittel verdampft.
Die Um-_ laufsrichtung dieses Hilfsmittels ist in der Abbildung durch Pfeile dargestellt.
Das Hilfsmittel, z. B. ein indifferentes Gas, strömt im Verdampfer i7 abwärts in
gleicher Richtung wie das flüssige Ammoniak und tritt durch den Wärmeaustauscher
ig, 2o hindurch, um dann in dem aufsteigenden Schenkel 18 von den heißen Ammoniakdämpfen
der vorher beschriebenen Leitung 1q. erwärmt zu werden. Nach dieser Erwärmung tritt
das Hilfsmittel durch den. Kondensator 13 hindurch, weiter durch eine Leitung 21
zum Absorber ii, den es im Gegenstrom zur armen Lösung durchströmt unter Absorption
von Ammoniak und tritt dann durch den Wärmeaustauscher 2o zum Verdampfer 17 zurück.
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Der nahezu reine Wasserdampf, der durch die Leitung 12 zu dem Kondensator
13 tritt, kommt in diesem zur Kondensation und absorbiert dabei einen Teil des Ammoniaks,
das in der aus der Leitung 18 kommenden Gasmischung enthalten ist. Das Auswaschen
des im druckausgleichenden Hilfsgas enthaltenen Kältemittels, das für das gute Arbeiten
des Apparates von außerordentlicher Wichtigkeit ist, wird also gemäß vorliegender
Erfindung nicht nur durch die Absorption des Kältemittels durch arme Lösung im Absorber
erreicht, sondern über dies hinaus durch die Mischunz von Wasserdampf mit Ammoniakdämpfen
und
Verflüssigung dieser Mischung im zweiten Kondensator 13. Die Kombination dieser
beiden Verfahren für die.Trennung des Ammoniaks aus dem indifferenten Gas ergibt
einen gesteigerten Effekt, so daß die Maschine mit gutem Wirkungsgrad auch bei Luftkühlung
sogar bei sehr hohen Lufttemperaturen arbeitet.
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In der Abb. i wird der Kondensator und der Absorber durch Luftkühlflanschen
gekühlt, doch kann natürlich auch Wasserkühlung verwendet werden. Es kann dann bei
gutem Wirkungsgrad auch Wasser von hoher Temperatur verwendet werden.
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Es läßt sich erreichen, daß die in den Absorber ix tretende Lösung
nahezu reines Wasser ist. Die Temperatur, bei der die Absorption stattfindet, kann
daher sehr hoch sein, und man kann, falls erwünscht, Teile dieser Absorptionswärme
dazu benutzen, Ammoniak im Abscheider 2 auszutreiben, falls man eine gute wärmeleitende
Verbindung mittelbar oder unmittelbar zwischen dem Absorber und Abscheider herstellt.
Um die Zeichnung zu entlasten, ist eine solche Verbindung jedoch nicht dargestellt.
Ein Entwässerungsrohr 23 verbindet die tiefste Stelle des Verdampfersystems mit
dem Umlaufsystem der Absorptionslösung, um die Gaszirkulation offen zu halten.
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Setzt man der im Kocher enthaltenen Wasser-Ammoniak-Lösung noch Alkohol
zu, so bleibt dieser im wesentlichen mit dem Wasser zusammen am Boden des Kochers
zurück, und die im Gefäß 7 sich abscheidenden Dämpfe bestehen dann aus Wasser und
Alkohol. Es treten dann also auch Alkoholdämpfe durch die Leitung 12 in den Kondensator
13, und das spezifische Gewicht dieser Dämpfe kann in geeigneter Weise dazu benutzt
werden, den Umlauf des druckausgleichenden Hilfsgases zu beschleunigen.
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In der Abb. 2 ist der Hilfskondensator 13 der Abb. i mit dem Absorber
ix zu einer Einheit zusammengefaßt. Diese hat natürlich größere Abmessungen, als
in der schematischen Abbildung dargestellt. Der Abscheider 2 hat in diesem Ausführungsbeispiel
die Form einer Rohrspirale erhalten, in. der die Flüssigkeit durch Eigenschwere
herabläuft, während die ausgetriebenen Dämpfe im Gegenstrom zur herablaufenden Flüssigkeit
aufsteigen. Die gegenseitige Berührung dieser beiden Mittel auf dem verhältnismäßig
langen Wege; den Flüssigkeit und Dampf in der Rohrspirale zurücklegen, ergibt eine
sehr gute Abscheidung, wenn die Abmessungen des Abscheiders zweckmäßig gewählt sind.
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Der Kocher i ist in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Heizpatronen
3 und q. elektrisch oder auch in beliebiger anderer Weise beheizt. Die Heizquelle
q. dient im wesentlichen dazu, die- Flüssigkeitszirkulation in den Leitungen 5 und
6 durch Gasentwicklung zu bewerkstelligen. Die im Gefäß 7 abgeschiedene Flüssigkeit
durchläuft denselben Weg, wie in der Abb. x beschrieben. Die im Gefäß 7 abgeschiedenen
Dämpfe treten durch die Leitung 12 in den unteren Teil des Absorbers ii, wo sie
sich mit dem Gasgemisch mischen und einen Teil des Ammoniaks aus dem indifferenten
Gas verflüssigen. Weil also in diesem Fall im Absorber ii auch noch eine Kondensation
stattfindet, muß er größere Abmessungen haben als der gemäß Abb. i. Die Wirkungsweise
der eintretenden Kondensation von Wasserdämpfen ist jedoch die gleiche, wie bei
Abb. i beschrieben. Der Umlauf des druckausgleichenden Hilfsmittels kommt durch
die Erwärmung in der Leitung 18 und die Kühlung im Kondensator 13 zustande. Der
Absorber ii, Kondensator 15 (und gegebenenfalls der Hilfskondensator 13) müssen
in geeigneter Weise gekühlt werden, sei es durch Luftkühlflanschen oder direkte
oder indirekte Wasserkühlung. Zur Entlastung der Zeichnung ist keine Kühlvorrichtung
für diese Teile in der Abb. 2 dargestellt.
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An Stelle der zwei dargestellten Heizquellen kann auch eine einzige
Verwendung finden, indem man einen Teil der zugeführten Wärmemenge zum Abkochen
und einen anderen zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsumlaufs benutzt.