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Absorptionsmaschine mit neutralem Hilfsgas und mit einem Wärmeaustausch zwischen zwei Gefässen.
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Absorption freiwerdende Wärme zur Austreibung von Arbeitsmitteldampf aus Absorptionslösung verwendet wird. Man erspart dadurch nicht nur die Austreibungswärme, die sonst von aussen her durch eine Heizquelle zugeführt werden müsste, sondern man macht auch diejenige Wärme nutzbar, die bei der Absorption des Arbeitsmittels entsteht und die bisher an ein Kühlmittel abgeführt wurde und somit verlorenging.
Hiebei kann es zweckmässig sein, dem Arbeitsmitteldampf auch in dem andern am Wärmeaus- tausch teilnehmenden Gefäss ein inertes Gas beizumischen. Man gewinnt dadurch die Möglichkeit, auch, wenn das Kältemittel aus einer Absorptionslösung ausdampft, die nutzbare Kälte bei besonders tiefer Temperatur zu erzeugen, während die bei höherer Temperatur erzeugte Kälte im Wärmeaustausch mit einem Absorber zu dessen Kühlung verwendet werden kann.
Will man das Verhältnis der Drücke, bei denen die einander entgegengesetzten Aggregatzustands- änderungen vor sich gehen, und ausserdem die Menge des umlaufenden inerten Gases gering halten, so erscheint es aus thermischen Gründen zweckmässig, die Absorptionslösung zwischen der Zone höheren Druckes und der Zone des niedrigen Partialdruckes in mindestens drei getrennten Systemen umlaufen zu lassen. Von diesen sind, wenn die Aufgabe gestellt ist, mit verhältnismässig geringer Austreibertemperatur möglichst tiefe Verdampfertemperaturen zu erreichen, mindestens zwei als Resorbersystem auzubilden und es ist zwischen diesen beiden der Wärmeaustausch vorzusehen.
Dagegen müssen, wenn es bei gegebener Kälteleistung auf möglichst geringen Wärmeaufwand ankommt, mindestens zwei Systeme als Absorbersystem ausgebildet sein, zwischen denen dann der Wärmeaustausch stattzufinden hat.
Lässt man die Absorptionslösung in nur zwei getrennten Kreisläufen zirkulieren, so ist es zweckmässig, den Partialdruck, bei welchem in dem am Wärmeaustausch teilnehmenden Gasentwicklungsgefäss Arbeitsmitteldampf aus der Absorptionslösung des einen Löslmgskreislaufs entwickelt wird, höher zu halten als den Partialdruck, bei welchem aus der Absorptionslösung des andern Lösungskreislaufes Arbeitsmitteldampf zwecks Kälteerzeugung ausgedampft wird, während in dem andern am Wärmeaustausch beteiligten Gefäss eine Absorption bei noch höherem Druck stattfindet. Man gewinnt dadurch die Möglichkeit, obwohl das Kältemittel aus einer Absorptionslösung ausdampft, eine im Verhältnis zur Austreibungswärme besonders grosse Kältemenge zu erzeugen.
Sowohl in dem Falle, dass die Absorptionsmaschine mit zwei Resorbersystemen, als auch in dem Falle, dass sie mit zwei Absorbersystemen ausgebildet ist, kann in dem die nutzbare Kälte erzeugenden System Kondensation und Verdampfung des gasförmigen Arbeitsmittels an die Stelle seiner Verflüssigung durch Absorption (in einem Resorber) und seiner Entwicklung aus der Absorptionslösung heraus (in einem Entgaser) treten. Ein Flüssigkeitsumlauf findet dann in diesem System überhaupt nicht statt. Man erreicht dadurch, dass auch in dem durch den höchsten Temperaturbereich hindurchgeführten Lösungskreislauf die Konzentration der Lösung an Kältemittel relativ hoch gehalten werden kann.
In Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind die vorstehend erwähnten beiden Fälle durch je ein Ausführungsbeispiel erläutert.
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lösung mittels-Gasblasen dienendes Steigrohr und 4 einen Gasabscheideraum. Von diesem führt eine Leitung 5 für die abgeschiedene Flüssigkeit zum Absorber 6, in den sie oben eintritt. Eine Leitung 7, die mit der Leitung 5 einen Temperaturwechsler bildet, führt die im Absorber angereicherte Lösung zum Austreiber 1 zurück.
Vom Gasabscheideraum 4 gelangt das abgeschiedene Gas durch ein Rohr 8 in die dem ersten Resorbersystem angehörende Flüssigkeitsleitung 9. Die in dieser Leitung enthaltene Absorptionslösung wird dadurch in den oberen Teil des Resorbers 10 gehoben. Vom unteren Teil des Resorbers 10 führt eine Leitung 11 in den Entgaser 12, wo sie in mehreren Ausströmöffnungen endigt. Vom Entgaser 12 führt eine Leitung 13, die mit der Flüssigkeitsleitung 11 einen Temperaturwechsler bildet, bis zu der Stelle, wo das Gasrohr 8 in die Leitung 9'einmündet.
Der im Resorber 10 nicht absorbierte Teil des gasförmigen Arbeitsmittels tritt durch ein Rohr 14 in das zweite Resorbersystem über, wo es die durch die Leitung 15 zuströmende Absorptionslösung mittels eines aufsteigenden Rohres 16 in ein den Resorber des zweiten Systems darstellendes, im Innern des Entgasers 12 angeordnetes schlangenförmiges Rohr 17 fördert. Die hier durch das aufgenommene Arbeitsmittel angereicherte Lösung gelangt in ein als Gasabscheider dienendes weites Rohr 18, von wo sie durch eine Leitung 19, die mit der Leitung 15 einen Temperaturwechsler bildet, zum oberen Ende des Ent-
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Teil des Absorbers 6 ist durch eine Gasleitung 23 mit dem unteren Teile des Entgasers 12 und dessen oberer Teil durch eine Gasleitung 24 mit'dem unteren Teil des Entgasers 20 verbunden.
Durch den Eintritt der die Düse 21 verlassenden Restgasmengen wird das Gasgemisch durch das durch Absorber 6, Entgaser 12 und Entgaser 20 rührende Umlaufsystem in der Richtung der beigesetzten Pfeile umgewälzt.
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Trotz der Beimischung neutralen Hilfsgases herrscht in diesen drei Gefässen niedriger Partialdruck des Arbeitsmittels, während im Austreiber 1 und im Gasabscheider 4 sowie in den Resorbern 10 und 17 eine Zone höheren Druckes besteht. Der Entgaser 12 des ersten Resorbersystems steht mit dem in ihm angeordneten Resorber 17 des zweiten Resorbersystems in unmittelbarem Wärmeaustausch.
Das im Austreiber 1 durch Wärmezufuhr mittels der Heizpatrone 2 entwickelte und im Gasabscheideraum 4 von der Absorptionslösung getrennte gasförmige Arbeitsmittel gelangt, mit der durch die Leitung 13 zuströmenden Absorptionslösung gemischt, durch das Rohr 9 in den Resorber 10 hinein. Dieser Resorber wird durch Luft oder Wasser gekühlt. Die Mittel zur Kühlung sind in der Zeichnung zur Vereinfachung weggelassen. Die im Resorber 10 angereicherte Absorptionslösung gelangt durch die Leitung 11 in den Entgaser 12, wo sie den im Resorber 10 aufgenommenen Teil des gasförmigen Arbeitsmittels unter Kälteentwicklung an das Gasgemisch abgibt.
Durch die hier entwickelte Kälte wird nun eine kräftige Abkühlung des den Resorber 17 durchströmenden Flüssigkeits-und Gasgemisehes bewirkt und dadurch im Resorber 17 die Konzentration der durch das Rohr 16 zuströmenden Lösung erheblich gesteigert. Diese Lösung wird sodann mittels der Leitung 19 dem Entgaser 20 zugeführt. Die reiche Absorptionslösung wird im Entgaser 20 unter Entwicklung von Kälte sehr tiefer Temperatur von dem aufgenommenen Arbeitsmittel wieder befreit, das an das durch die Leitung 24 zugeführte Gasgemisch abgegeben wird.
Das dadurch angereicherte Gasgemisch gelangt durch die Leitung 22 zum Absorber 6, wo sowohl das im Entgaser 12 als auch das im Entgaser 20 aus Absorptionslösung entwickelte Arbeitsmittel unter Wärmeabgabe an ein Kühlmittel von der durch die Leitung 5 zugeführten armen Absorptionslösung absorbiert wird. Das vom Arbeitsmittel grösstenteils befreite Gasgemisch kehrt hierauf durch die Gasleitung 23 zum Entgaser 12 zurück.
Eine Kälteentwicklung unter Wärmeaufnahme von aussen findet nur im Entgaser 20 statt, im Entgaser 12 dagegen wird die von diesem erzeugte Kälte durch die vom Resorber 17 abgegebene Wärme aufgezehrt.
Man könnte, statt das Gasgemisch in einheitlichem Kreislauf durch den Absorber 6, den Entgaser 12 und den Entgaser 20, also durch die in der Zone niedrigen Partialdruckes liegenden Räume, hindurch zuführen, es auch in parallelen Teilströmen durch die beiden Entgaser hindurchleiten. Die beschriebene Ausführungsform ist jedoch insofern vorteilhafter, als das vom Absorber 6 kommende, dem Entgaser 20 zuströmende Gasgemisch bereits durch den Entgaser 12 eine kräftige Vorkühlung erfährt.
Die durch Fig. 2 veranschaulichte Absorptionsmaschine enthält zwei Absorbersysteme und an
Stelle eines Resorbersystemes ein drittes System, in dem gasförmigen Arbeitsmittel kondensiert und wieder verdampft. Die im Austreiber 31 des ersten Absorbersystems mittels der elektrischen Heizpatrone 32 aus der Absorptionslösung entwickelten Gasblasen gelangen durch das Steigrohr 33 zusammen mit der Flüssigkeit in den Gasabscheider 34, wo die Trennung des gasförmiges Arbeitsmittels von der Lösung stattfindet. Die verarmte Absorptionslösung tritt durch die Leitung 35 in den Absorber 36 über, aus dem sie mittels der Leitung 5.'3, die mit der Leitung 35 einen Temperaturwechsler bildet, als reiche Lösung zum Austreiber 31 zurückgelangt.
Das ini Gasabselieider 34 abgeschiedene Gas wird mittels eines Rohres. 37 dem Gefäss 38 zugeführt, wo es durch das mittels der Leitung 39 zuströmende Gemisch aus Absorptionslösung und gasförmigem Arbeitsmittel rektifiziert wird. Das vom Lösungsmitteldampf befreite Gas wird nun im luftgekühlten Kondensator 40 verflüssigt und das Kondensat im Verdampfer 41 verdampft. In den Verdampfer 41 gelangt das Kondensat mittels einer Leitung 42, die so durch die Gasgemischumlaufleitung 43 hindurchgeführt ist, dass sich mit dem diese durchströmenden, vom Verdampfer 41 kommenden Gasgemisch ein Wärmeaustausch im Gegenstrom ergibt.
Die vom Rektifikator 88 abgeführte Absorptionslösung gelangt durch eine Leitung 44 in den Absorber 45 des zweiten Absorbersystems, der durch eine Gasleitung 46 mit dem Verdampfer 41 und durch eine Gasleitung 47 mit dem Absorber 36 des ersten Absorbersystems verbunden ist. Die im Ab- sorber 45 angereicherte Absorptionslösung tritt durch eine mit der Leitung 44 einen Temperaturwechsler bildende Leitung 48 unten in eine Rohrschlange 49 ein, die innerhalb des Absorbers 36 so angeordnet ist, dass sie von der mittels der Leitung 35 zugeführten Absorptionslösung berieselt wird.
Die Rohrschlange 49, die durch die bereits erwähnte Flüssigkeitsleitung 39 mit dem Gasabscheideraum des Rektifikators 38 verbunden ist, stellt den mit dem Absorber 36 des ersten Absorbersystems in Wärmeaustausch stehenden Austreiber des zweiten Absorbersystems dar. Die zur Entwicklung des gasförmigen Arbeitsmittels aus der durch die Leitung 48 dem Austreiber 49 zugeführten reichen Lösung erforderliche Austreibungswärme wird durch die Wärmemenge bestritten, die bei der Absorption des gasförmigen Arbeitsmittels aus dem durch die Umlaufleitung 43 dem Absorber 36 zuströmenden Gasgemisch heraus frei wird. Dies bedeutet eine entsprechende Herabsetzung des Wärmeaufwandes.
Der Flüssigkeitskreislauf im zweiten Absorbersystem kommt dabei dadurch zustande, dass die im Austreiber 49 entwickelten Gasblasen die Absorptionslösung in den höher liegenden Rektifikator 38 emporheben, von wo aus sie dem Absorber 45 durch die Leitung 44 zufliesst.
Das zur Erzeugung des Gasgemischumlaufes erforderliche Gas wird einem Gasentwickler 50 entnommen und in das Rohr 43 durch eine Düse J7 eingeführt. Der Gasentwickler 50 wird durch eine
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von der Leitung 44 abzweigende, unten in ihn einmündende Leitung 52 mit Absorptionslösung beschickt, die vom Rektifikator 38 herkommt und eine höhere Konzentration aufweist als die im Austreiber 31 entgaste Lösung. Die zuletzt genannte arme Lösung ist beim Verlassen des Gasabscheiders. 34 noch so heiss, dass sie in dem Rohre 35, welches durch das Gasentwicklungsgefäss 50 hindurchgeführt ist, die in diesem Gefäss enthaltene Absorptionslösung zu erwärmen und die zum Betrieb der Düse 51 erforderlichen Gasmengen aus ihr zu entwickeln vermag..
Bei diesem Ausführungsbeispiel gehören der Verdampfer 41 sowie die Absorber j6 und 4. 5, also die am Gasgemischumlauf beteiligten Gefässe, der niedrigen Partialdruckzone des Arbeitsmittels an, während in den beiden Austreiben 31 und 49 sowie im Kondensator 40, dem Gasabscheider 34 und dem Rektifikator 38 eine Zone höheren Druckes herrscht. Auch hier wäre es ähnlich wie beim ersten Aus- führungsbeispiel möglich, das vom Verdampfer kommende Gasgemisch statt hintereinander in parallelen Zweigströmen durch die Absorber 36 und 45 hindurchzuführen.
Natürlich könnte das aus Kondensator und Verdampfer bestehende System auch durch ein Resorbersystem ersetzt sein, d. h. das aus den Austreibern 49 und 31 kommende gasförmige Arbeitsmittel könnte zunächst in einem Resorber von einer Absorptionslösung aufgenommen und darauf aus dieser in einem am Gasgemischkreislauf beteiligten Entgaser in neutrales Gas hinein entwickelt werden.
Bei den bisher beschriebenen beiden Ausführungsbeispielen wurde die Absorptionsflüssigkeit zwischen zwei Druckzonen in drei getrennten Systemen umgewälzt (von denen eines durch einen Kondensator und einen am Gasgemischkreislauf beteiligten Verdampfer ersetzt werden könnte). Der Wärmeaustausch zwischen je zwei Räumen, in denen entgegengesetzte Aggregatzustandsänderungen des Arbeitsmittels stattfanden, ging dabei in der Weise vor sich, dass nur je einer dieser Räume vom neutralen Gas berührt war, während in dem andern Raume die entgegengesetzte Aggregatzustands- änderung des Arbeitsmittels sich ohne Anwesenheit neutralen Gases vollzog. Wird nun gemäss der weiteren Erfindung eine dritte an dem Wärmeaustausch nicht teilnehmende Druck-bzw.
Partialdruckzone hinzu-
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Räumen stattfinden lassen, die beide je an einem Gasgemischkreislauf beteiligt sind, oder-falls die hinzutretende Druckzone eine Zone niedrigeren Partialdruckes ist-zwischen zwei Räumen, von denen nur einer am Gasgemischkreislauf teilnimmt. Der erste dieser beiden Fälle, bei denen die Hinzunahme der dritten Druekzone die Erzeugung von Kälte bei möglichst tiefer Temperatur zum Zweck hat, ist durch Fig. 3 veranschaulicht.
Das im Austreiber 61 des Absorbersystems entwickelte gasförmige Arbeitsmittel fördert die arme Absorptionslösung in einem Steigrohr 62 in den Gasabseheideraum 6, j, von wo die Absorptionslösung durch eine Leitung 64 einem Absorber 65 zugeleitet wird. Die hier angereicherte Lösung tritt durch eine einen Flüssigkeitsverschluss bildende Leitung 66 oben in einen zweiten tiefer gelegenen Absorber 67 ein,
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strömt die verarmte Absorptionslösung durch die bereits erwähnte Leitung 71 der Stelle zu, wo das die Leitung 69 durchströmende Gas eintritt.
Das obere Ende des Absorbers 65 ist mit dem unteren Teil des Entgasers 77 durch eine Gasgemischumlaufleitung 78 verbunden, in welche mittels einer Düse 79 gasförmiges Arbeitsmittel eingeblasen wird, das im Resorber 73 nicht absorbiert wurde und daher überschüssig ist. Das obere Ende des Entgasers 77 steht mit dem unteren Teil des Absorbers 65 durch eine Gasgemischleitung 80, das obere Ende des Absorbers 67 mit dem unteren Teil des Entgasers 75 durch eine Gasgemisehleitung 81 in Verbindung. Vom oberen Ende des Entgasers 75 geht die Gasgemischleitung 82 aus, in welche mittels der Düse 70 vom Gasabscheider 63 kommendes Arbeitsmittel eingeblasen wird.
Der Gasgemischumlauf erfolgt in den beiden die Gefässe 65 und 77 einerseits und die Gefässe 67 und 75 anderseits enthaltenden Gasgemischumlaufsystemen in der durch die beigesetzten Pfeile angedeuteten Richtung.
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Durch eine in der Zwischenwand zwischen dem Absorber 67 und dem Entgaser 77 angebrachte Öffnung 8. 3 wird ein Druckausgleich zwischen den beiden Gasgemischsystemen ermöglicht. Die Öffnung 8. 3 dient gleichzeitig zur Rückführung von Absorptionslösung, die im Resorbersystem über-
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Die im Austreiber 61 durch Gasentwicklung verarmte Absorptionslösung wird, nachdem sie den Gasabscheider 63 durchlaufen hat, zunächst im Absorber 6. 5 durch Aufnahme von gasförmigem Arbeitsmittel aus dem vom Entgaser 77 kommenden Gasgemisch bei mittlerem Partialdruck und mittlerer Temperatur angereichert. Sie erfährt dann in dem einer niedrigeren Partialdruckzone angehörenden zweiten Absorber 67, der infolge des Wärmeaustausches mit dem Entgaser 77 auf eine wesentliche tiefere Temperatur herabgekühlt wird, eine weitere Anreicherung aus dem diesem Absorber vom Entgaser 75 her zuströmenden Gasgemisch.
Die Absorptionslösung des Resorbersystems gelangt, nachdem sie im Entgaser 75 einen Teil ihres Gehaltes an gasförmigem Arbeitsmittel bei sehr tiefer Temperatur und dementsprechend niedrigem Partialdruck an das dem Absorber 67 über die Leitung 82 zuströmende Gasgemisch abgegeben hat, durch die Leitung 76 in den zweiten Entgaser 77 und ist wegen des hier herrschenden höheren Druckes und der höheren Temperatur imstande, von neuem Arbeitsmittel abzugeben, das von dem Gasgemisch aufgenommen wird, welches dem Absorber 65 zuströmt, und damit zum zweitenmal Kälte zu leisten, die zur Kühlung des Absorbers 67 verbraucht wird.
Aus dem Gesagten geht hervor, dass von den beiden im Wärmeaustausch miteinander stehenden Räumen der eine an einem Gasgemischkreislauf teilnimmt, der den Temperaturbereich des Wärmeaustausches mit einem Bereich höherer Temperatur verbindet, während der andere Raum an einem andern Gasgemischkreislauf teilnimmt, der den Temperaturbereich des Wärmeaustausches mit einem Bereich tieferer Temperatur verbindet.
Die im Absorbersystem umlaufende Absorptionslösung durchströmt dabei ausser einem am Wärmeaustausch beteiligten Raum (Absorber 67), in welchem Arbeitsmittel in Gegenwart von neutralem Gas eine Aggregatzustandsänderung erfährt, zwei am Wärmeaustausch nicht beteiligte Räume (Austreiber 61 und Absorber 65), in denen einander entgegengesetzte Aggregatzustandsänderungen des Arbeitsmittels stattfinden.
Anderseits durchströmt die im Resorbersystem umlaufende Absorptionslösung ausser einem am Wärmeaustausch beteiligten Raum (Entgaser 77), in welchem Arbeitsmittel in Gegenwart von neutralem Gas eine Aggregatzustandsänderung erfährt, zwei am Wärmeaustausch nicht beteiligte Räume (Resorber 7. 3 und Entgaser 75), in denen einander entgegengesetzte Aggregatzustandsänderungen des Arbeitsmittels stattfinden.
Dabei sind die beiden Flüssigkeitssysteme durch die beiden getrennten Gasgemischkreisläufe in der Weise miteinander verknüpft, dass in dem am Wärmeaustausch beteiligten Raume des einen Systems (Absorber 67) von der im Absorb ? rsytem umlaufenden Absorptionslösung Arbeitsmittel aus dem einen Gasgemischkreislauf heraus aufgenommen wird und in dem am Wärmeaustausch beteiligten Raume (Entgaser 77) des andern Systems aus der im Resorbersystem umlaufenden Absorptionslösung Arbeitsmittel in den andern Gasgemischkreislauf hinein entwickelt wird.
Bei dem zuletzt beschriebenen Ausfilhrungsbaispiel wird die Absorptionslösung des Absorbersystems nacheinander durch zwei Absorber, die Absorptionslösung des Resorbersystems nacheinander durch zwei Entgaser hindurchgeführt. Im Absorbersystem wird dabei aus Gasgemisch heraus gasförmiges Arbeitsmittel zunächst in dem einen Absorber in einer mittleren Partialdruckzone, sodann in dem andern Absorber in einer niedrigen Partialdruckzone von der Absorptionslösung aufgenommen ; im Resorbersystem wird hingegen aus der Absorptionslösung gasförmiges Arbeitsmittel zunächst in dem einen Entgaser in der niedrigen Partialdruckzone, sodann in dem andern Entgaser in der mittleren Partialdruckzone in neutrales Gas hinein entwickelt.
Von den genannten Gefässen befinden sich der in der niedrigen Partialdruckzone arbeitende Absorber und der in der mittleren Partialdruekzone arbeitende Entgaser im Wärmeaustausch miteinander.
Man kann nun statt dessen den Wärmeaustausch auch so bewirken, dass man sowohl im Absorber-
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der Kälteerzeugung noch tiefere Temperaturen erzielen.
Während das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel eine Absorptionsmaschine veranschaulicht, mit der man imstande ist, mit gegebener Temperaturdifferenz besonders tiefe Temperaturen der Kälteerzeugung bzw. Kälteleistung bei verschieden tiefen Temperaturen zu erreichen, stellt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 eine Absorptionsmaschine dar, mit der bei gegebenem Wärmeaufwand eine bedeutend gesteigerte Kälteleistung erzielbar oder m. a. W. für eine gegebene Kälteleistung eine geringere Wärmemenge aufzuwenden ist.
Zu diesem Zweck ist das Absorbersystem mit zwei bei verschiedenem Druck arbeitenden Austreibern, das Resorbersystem entsprechend mit zwei Resorbern verschiedenen Druckes versehen, wobei ein Wärmeaustausch zwischen dem Resorber der höheren Druckstufe und dem Austreiber der niedrigeren Druckstufe stattfindet.
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Die im Austreiber 91 der höheren Druckstufe verarmte Absorptionslösung gelangt über den Gasabscheider 92 und die Flüssigkeitsleitung 93 in den am Gasgemischkreislauf beteiligten Austreiber 94 der niedrigeren Druckstufe und von dort mittels der Leitung 95 in den Absorber 96. Von diesem strömt reiche Lösung durch eine mit den Leitungen 95 und 98 im Temperaturwechsel stehende Leitung 97 dem Austreiber 91 wieder zu. Das im Gasabscheider 92 abgeschiedene gasförmige Arbeitsmittel wird durch ein Rohr 98 einer Leitung 99 zugeführt, in der sich. die Absorptionslösung des Resorbersystems befindet, und gelangt mit dieser vermischt durch ein Steigrohr 100 in den als Schlangenrohr ausgebildeten, zwecks Wärmeaustausch in den Austreiber 94 eingebauten Resorber 101 der höheren Druckstufe.
An den Resorber 101 schliesst sich ein Gasabscheider 102 an, aus dem das nicht absorbierte Restgas mittels eines
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strömt vom Gasabseheider 102 zum Entgaser 106 und von diesem nach Abgabe eines Teiles des gasförmigen Arbeitsmittels an das Gasgemisch durch eine Leitung 107, die mit der Leitung 100 im Wärmeaustausch steht, in den am Gasgemischumlauf teilnehmenden Resorber 105 der niedrigeren Druckstufe und von dort in die bereits erwähnte Leitung 99. Eine Gasgemischleitung 108 verbindet den Austreiber 94 mit dem Resorber 105, eine zweite Gasgemischleitung 109 den Absorber 96 mit dem Entgaser 106. Zwischen
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es auch zur Ableitung im Resorber 105 etwa überschüssiger Flüssigkeitsmengen in das Absorbersystem dienen kann.
Die im Absorbersystem umlaufende Absorptionslösung durchströmt hier wieder-wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3-ausser einem am Wärmeaustausch beteiligten Raum (Austreiber 94), in dem Arbeitsmittel in Gegenwart von neutralem Gas eine Aggregatzustandsänderung erfährt, zwei am Wärmeaustausch nicht beteiligte Räume (Austreiber 91 und Absorber 96), in denen einander entgegengesetzte Aggregatzustandsänderungen des Arbeitsmittels stattfinden.
Dabei sind die beiden Flüssigkeitssysteme durch die beiden getrennten Gasgemisc. Iikreisläufe so miteinander verknüpft, dass in dem am Wärmeaustausch beteiligten Raum (Austreiber 94) aus der im Absorbersystem umlaufenden Absorptionslösung Arbeitsmittel in neutrales Gas hinein entwickelt wird, während in einem am Wärmeaustausch nicht beteiligten Raume (Absorber 96) von der im Absorbersystem umlaufenden Lösung aus Gasgemisch heraus Arbeitsmittel aufgenommen wird. Die am Wärmeaustausch nicht beteiligte dritte Druckzone ist hier eine Zone, in welcher der Partialdruck des gasförmigen Arbeitsmittels niedriger ist als der Druck bzw. Partialdruck in den beiden andern Zonen.
Die im Absorbersystem umlaufende Absorptionslösung macht einen Kreislauf durch, bei dem sie nacheinander folgende Räume durchströmt : erstens einen Raum 91, in dem Arbeitsmittel unter Wärmezufuhr von aussen bei hoher Temperatur ausgetrieben wird, zweitens einen Raum 94, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeaufnahme aus einem Raum der Maschine 101 bei mittlerer Temperatur aus der Absorptionslösung heraus in Gasgemisch hinein entwickelt wird, und drittens einen Raum 96, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeabgabe nach aussen bei niedrigerer Temperatur aus Gasgemisch heraus aufgenommen wird.
Die im Resorbersystem umlaufende Absorptionslösung macht dagegen einen Kreislauf durch, bei dem sie nacheinander folgende Räume durchströmt : erstens einen Raum 101, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeabgabe an einen andern Raum der Maschine 94 bei hoher Temperatur von der Absorptionslösung aufgenommen wird, zweitens einen Raum 106, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeaufnahme aus der Umgebung bei tiefer Temperatur aus der Absorptionslösung heraus in Gasgemisch hinein entwickelt wird, und drittens einen Raum 105, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeabgabe nach aussen bei mittlerer Temperatur aus Gasgemisch heraus von der Absorptionslösung aufgenommen wird.
Der Partialdruck des gasförmigen Arbeitsmittels in der dritten Druckzone-d. h. in der Zone, die am Wärmeaustausch nicht beteiligt ist-ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 niedriger als der Druck in den am Wärmeaustausch beteiligten beiden andern Zonen. Dieser Umstand ermöglicht es, auch bei Absorptionsmaschinen mit drei Druckzonen den Wärmeaustausch zwischen zwei Gefässen stattfinden zu lassen, von denen nur eines am Gasgemischkreislauf beteiligt ist. Man kann also, wie es Fig. 4 zeigt, die beiden Gefässe 94 und 101, zwischen denen der mit Aggregatzustandsänderung verbundene Wärmeaustausch vor sich geht, unmittelbar ineinanderlegen, wodurch der Wärmeverlust durch Strahlung auf ein Mindestmass verringert wird.
Die entgegengesetzte Anordnung, die beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 verwirklicht ist, dass nämlich die am Wärmeaustausch nicht beteiligte dritte Druckzone eine Zone höheren Druckes als die beiden am Wärmeaustausch beteiligten Partialdruekzonen ist, bietet wieder nach einer andern Richtung Vorteile. Vor allem gestattet sie, von der Maschine geleistete Kälte mässig tiefer Temperatur zur Kühlung eines Absorptionsgefässes 67 zu benutzen und dadurch in einem zweiten Kälteel"zeuger 75 Kälte von ganz besonders tiefer Temperatur zu leisten.
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Eine weitere Besonderheit, die die Absorptionsmaschine nach Fig. 4 von den durch Fig. 1-3 veranschaulichten Ausführungsbeispielen unterscheidet, besteht darin, dass das Arbeitsmittel, das im Entgaser 106, also in einem am Wärmeaustausch nicht beteiligten Raume, aus Absorptionslösung heraus in Gasgemisch hinein innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches und einer bestimmten Partialdruckzone verdampft, in einem andern am Wärmeaustausch ebenfalls nicht beteiligten Raume der
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druckzone von einer Absorptionslösung desselben Konzentrationsbereiches aus Gasgemisch heraus wieder absorbiert wird.
Diese mehrfache Berührung der Absorptionslösung mit dem Gasgemisch bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich, von denen die wichtigsten folgende sind :
Infolge der Beimischung neutralen Gases in einem Resorber (nicht nur, wie es früher üblich war, in einem Entgaser und einem Absorber) kann der Temperaturbereich, in dem die Absorptionswärme im Resorber abgegeben wird, willkürlich den gegebenen Verhältnissen und Bedingungen angepasst werden.
Denn dieser Temperaturbereich hängt nicht nur von dem Druck und der Konzentrationsänderung ab, sondern auch in erheblichem Grade von der Menge des im Resorber umlaufenden neutralen Gases und ist daher mit dieser in weiten Grenzen veränderlich.
Eine mehrfache Gasberührung einer und derselben Absorptionslösung findet übrigens bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 nicht nur im Resorbersystem, sondern auch im Absorbersystem statt.
Hier wird Arbeitsmittel, das im Austreiber 94 aus Absorptionslösung heraus in Gasgemisch hinein verdampft, im Absorber 96 innerhalb eines andern Temperaturbereiches und einer andern Partialdruckzone von einer Absorptionslösung desselben Konzentrationsbereiches aus Gasgemisch heraus wieder absorbiert. Der Unterschied gegenüber dem ähnlichen Vorgange im Resorbersystem ist nur der, dass in diesem Falle das eine der beiden Gefässe, nämlich der Austreiber 94, zugleich am Wärmeaustausch mit einer Absorptionslösung der entgegengesetzten Aggregatzustandsänderung (im Resorber 101) beteiligt ist.
Der hauptsächlichste Vorteil der Beimischung neutralen Gases im Austreiber ist der, dass man durch Herabsetzung der Austreibertemperatur die in diesem Temperaturbereich zur Austreibung erforderliche Wärmemenge durch die bei der Absorption im Resorber 101 frei werdende Wärme deckt. Weitere Vorteile der Gasbeimischung auch im Resorber und Austreiber ergeben sich bei solchen Absorptionsmaschinen, die nicht zur Erzeugung von Kälte, sondern zur Erzeugung von Heizungswärme, d. h. von nutzbar abzugebender Wärme hoher Temperatur aus Wärme eines niedrigeren Temperaturbereiches verwendet werden.
Es genügt jedoch, auf diese Vorteile an dieser Stelle nur hinzuweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ebenfalls wie bei dem zuletzt beschriebenen neben dem Wärmeaustausch von der mehrfachen Gasgemischberührung der Absorptionslösungen Gebrauch gemacht wird, ist durch Fig. 5 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein ganz besonders günstiges Verhältnis der aufgewendeten Wärme zur geleisteten Kälte dadurch erzielt, dass im Gasgemischumlauf die Partialdruckzone der Entgasung bei tiefer Temperatur die Partialdruckzone der Absorption bei mittlerer Temperatur übergreift, wodurch in thermodynamischer Hinsicht analoge Vorteile erzielt werden wie bei dem bekannten Übergreifen der Temperaturen bei Absorptionsmaschinen bekannter Art.
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der bereits erwähnten Leitung 117 einen Temperaturwechsler bildende Leitung 126 zuströmt.
Die Absorptionslösung, die bereits bei höherem Druck und höherer Temperatur im Resorber 119 angereichert worden ist, ist wegen der sehr viel niedrigeren Temperatur, auf der der Resorber 125 gehalten wird, trotz des niedrigeren Partialdrucks des Arbeitsmittels in dem den Resorber 125 durchströmenden Gasgemisch imstande, aus diesem heraus noch weitere Mengen gasförmigen Arbeitsmittels zu absorbieren, so dass in den Austreiber 120 durch die Gasgemischleitung 123 verarmtes Gemisch zurückgelangt.
Das obere Ende des Resorbers 119 steht ausser mit der Flüssigkeitsleitung 126 noch durch ein aufrechtes Rohr 127 von verhältnismässig grossem Querschnitt mit dem oberen Teil der Gasgemischleitung 123 in Verbindung. Hiedurch wird erreicht, dass sich oberhalb des Resorbers 119 dauernd eine Flüssigkeitssäule von ausreichender Höhe befindet, um den für die Beschickung des Resorbers 125 erforderlichen Überdruck zu sichern. Im Resorber 119 etwa nicht absorbierte Gasreste können durch diese Flüssigkeitssäule hindurch in die Gasgemischleitung 123, durch diese in den Austreiber 120 und schliesslich über die Gasgemischleitung 124 zum Resorber 125 gelangen, wo sie von der Absorptionslösung des Resorbersystems wieder aufgenommen werden. Sie gehen daher der Kälteerzeugung nicht verloren.
Die vom Resorber 125 abströmende reiche Lösung gelangt durch ein Rohr 128 in den Entgaser 129, der durch eine Gasgemischleitung 130 mit dem Absorber 115 und durch eine zweite Gasgemischleitung 1. 31 mit dem Resorber 118 verbunden ist. Vom Resorber 118 führt eine Gasleitung 1 : 32 zum unteren Teile des Absorbers 115. Die im Entgaser 129 vom gasförmigen Arbeitsmittel grösstenteils befreite Absorptionslösung gelangt durch eine Leitung 733 zwecks erneuter Anreicherung mit gasförmigem Arbeitsmittel in den oberen Teil des Resorbers 118, aus dessen unterem Teile die angereicherte Lösung über die Leitung 117 dem unteren Ende des gasfreien Resorbers 119 zugeführt wird.
Somit führt die im Resorbersystem umlaufende Absorptionslösung einen Kreislauf durch, bei dem sie nacheinander folgende Räume durchströmt : erstens einen Raum 119, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeabgabe an einen andern Raum der Maschinen 120 bei hoher Temperatur von der Absorptionslösung aufgenommen wird, zweitens einen Raum 125, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeabgabe nach aussen bei mittlerer Temperatur aus Gasgemisch heraus von der Absorptionslösung aufgenommen wird, drittens einen Raum 129, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeaufnahme aus der Umgebung bei tiefer Temperatur aus der Absorptionslösung heraus in Gasgemisch hinein entwickelt wird, und viertens einen Raum 118,
in dem Arbeitsmittel-unter Wärmeabgabe nach aussen bei mittlerer Temperatur aus Gasgemisch heraus von der Absorptionslösung wieder aufgenommen wird.
Im Absorbersystem dagegen macht die Absorptionslösung einen Kreislauf durch, bei dem sie nacheinander folgende Räume durchströmt : erstens einen Raum 120, in dem Arbeitsmittel unter Wärmeaufnahme aus einem andern Raum der Maschine 119 bei mittlerer Temperatur und mittlerem Partialdruck aus der Absorptionslösung entwickelt und an neutrales Gas abgegeben wird, zweitens einen Raum 111, in dem weiteres gasförmiges Arbeitsmittel unter Wärmezufuhr von aussen bei höherer Temperatur aus der Absorptionslösung ausgetrieben wird, und drittens einen Raum 115, in dem bei tieferer Temperatur und niedrigem Partialdruck unter Wärmeabgabe nach aussen gasförmiges Arbeitsmittel von der Absorptionslösung aufgenommen wird.
Dabei sind die beiden Flüssigkeitssysteme durch die beiden getrennten Gasgemischumläufe in der Weise miteinander verknüpft, dass bei den Aggregatzustanclsänderungen, die in den am Wärmeaustausch nicht beteiligten Räumen in Gegenwart von neutralem Gas vor sich gehen, Arbeitsmittel, welches in einem Entgaser 129 bei tiefer Temperatur aus einer Absorptionslö. sung heraus in Gasgemisch hinein entwickelt wird, in einem Absorber 115 aus dem Gasgemisch heraus bei gleichem Partialdruck und mittlerer Temperatur von einer Lösung absorbiert, wird, aus der heraus es in einem Austreiber 120 bei höherem Partialdruck des Arbeitsmittels und höherer Temperatur in Gasgemisch hinein entwickelt wird.
Von der Gasleitung 116 zweigt ein Gasrohr 1. 34 ab, das innerhalb der Gasgemischleitung 1. 31 in einer Düse 138 endigt. Das aus dieser Düse ausströmende Gas dient dazu, den Gasgemisehumlauf in dem den Resorber 118, den Absorber 115 und den Entgaser 129 enthaltenden Gasgemisehumlaufsystem zu bewerkstelligen. In ähnlicher Weise wird durch ein von dem Gasrohr 134 abzweigendes Rohr 135, das in einer Düse 736 endigt, der Gasgemisehumlauf durch den Resorber 125 und den Austreiber 120 hindurch bewirkt.
Um zu vermeiden, dass zwischen den beiden Gasgemischumlaufsystemen schädliche Druekunterschiede sieh ausbilden können, ist der Resorber 118 mit dem Austreiber 120 durch eine Ausgleichleitung 1. 37 verbunden. Diese Leitung ist so angebracht, dass sie auch zur Rückführung im Resorber 118 etwa überschüssigen Flüssigkeitsmengen ins Absorbersystem dienen kann.
Bei den bisher beschriebenen und durch die Fig. 1-5 veranschaulichten Ausführungsbeispielen ist angenommen, dass bei dem Wärmeaustausch, der innerhalb der Maschine zwischen zwei Räumen
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gehen, in dem einen Raum ebensoviel Wärme verzehrt wird, wie in dem andern frei wird. Es wird also hiebei Wärme weder von aussen aufgenommen noch nach aussen abgegeben.
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Erfolgt der Wärmeaustausch in einem Temperaturbereich, der unterhalb des Temperaturbereiches der Wärmeabgabe an die Umgebung liegt, also z. B. unterhalb der Temperatur der von einem am Wärme- austausch nicht beteiligten Absorber an ein Kühlmittel abgeführten Wärme, so kann es zweckmässig sein, in dem Wärme aufnehmenden Raum mehr Kälte zu erzeugen, als der Menge der von dem andern
Raum abgegebenen Wärme entspricht. Es dient dann von der im Temperaturbereich des Wärmeaustausches erzeugten Kälte nur ein Teil zur Kühlung eines andern Teiles der Maschine, während der andere Teil der Kälte in Form von nutzbarer Kälteleistung nach aussen abgeführt werden kann.
Diese nach aussen abführbar Kälteleistung lässt sieh zweckmässig in folgender Weise verwenden : Der eigentliche Kälteerzeuger der Absorptionsmaschine, also der am Wärmeaustausch nicht beteiligte Entgaser oder Verdampfer, wird in einem Kühlraum untergebracht und von dem übrigen Teil dieses Kühlraums durch eine die Wärme schlecht leitende Schicht getrennt. Der Kühlraum selbst wird dann mittels der Kälte gekühlt, die von dem am Wärmeaustausch beteiligten Kälteerzeuger im Überschuss erzeugt wird und daher nach aussen abgegeben werden kann.
Es gelingt auf diese Weise, innerhalb des Kühlraumes, dessen Temperatur auf einer verhältnismässig niedrigen, aber doch noch oberhalb des Gefrierpunktes liegenden Höhe gehalten wird, eine Stelle zu haben, an welcher sich dauernd eine sehr niedrige, weit unter dem Gefrierpunkt liegende und daher z. B. zur Eiserzeugung geeignete Temperatur aufrechterhalten lässt, u. zw. wird dieser Erfolg durch Verwendung der angegebenen Mittel mit dem denkbar geringsten Wärmeaufwand erreicht.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die vorstehend beschriebenen Absorptionsmaschinen nicht nur zur Kälteerzeugung, sondern ebensogut zur Wärmeleistung bei hoher Temperatur verwendbar sind. Führt man beispielsweise bei mittlerer Temperatur einem Gefäss der Maschine, in dem aus einer Absorptionslösung gasförmiges Arbeitsmittel entwickelt wird, Wärme zu, während in einem andern Gefäss der Maschine bei tieferer Temperatur Entgasung der Absorptionslösung unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebung stattfindet, so kann man die bei der Aufnahme von gasförmigem Arbeitsmittel durch die Absorptionslösung frei werdende Wärme als Nutzwärme höherer Temperatur abführen und z. B. zum Betriebe einer Raumheizung benutzen.
Das über Wärmeaustausch zwischen Räumen einander entgegengesetzter Aggregatzustandsänderung vorstehend Gesagte gilt dann sinngemäss auch für derartige der Wärmeleistung dienende Absorptionsmaschinen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Absorptionsmaschine mit neutralem Hilfsgas und mit einem Wärmeaustausch zwischen zwei Gefässen, die von dem in der Absorptionsmaschine zirkulierenden Arbeitsmittel nacheinander durchlaufen werden und in denen das Arbeitsmittel zueinander entgegengesetzte Aggregatzustandsänderungen erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der beiden am Wärmeaustausch beteiligten Gefässe eine Entwicklung von Arbeitsmitteldampf aus einer Absorptionslösung heraus in das neutrale Gas hinein stattfindet und dass diese Entwicklung von Arbeitsmitteldampf innerhalb einer Partialdruckzone vor sich geht, die von der Druck-oder Partialdruckzone des Arbeitsmitteldampfes, der in dem andern am Wärmeaustausch beteiligten Gefäss die entgegengesetzte Aggregatzustandsänderung durchläuft, verschieden ist.
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