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Verfahren und Vorrichtung zur Kälteerzeugung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kälteerzeugung mittels in einem geschlossenen Kreisprozess intermittierend stattfindender Destillation und Absorption von Ammoniakgas oder dgl. Es wurden bereits Kältemaschinen mit einem liegenden, mit den Kühlschlangen in Verbindung stehenden heizbaren Zylinder zur Aufnahme der reichen Lösung mit mehreren, stehend darüber angeordneten Zylindern vorgeschlagen, wobei vom unteren Zylinder zu den oberen Steigrohre führen, die einerseits über der Oberfläche der in den oberen Zylindern befindlichen Flüssigkeit münden und andererseits vom Boden bzw. aus dem Inneren des oberen Zylinders zum Mantel des liegenden unteren Zylinders führen, an dessen höchster Erzeugenden sie angeschlossen sind.
Hiedurch ist aber keine Gewähr für vollkommene Zirkulation gegeben, das Ammoniak entweicht bei der Destillation mit Wasserdampf gemischt unmittelbar über den Wasserspiegel der oberen Zylinder und die Maschinen sind im Betriebe nicht zuverlässig hinsichthch Gleichmässigkeit ihrer Wirkungsweise oder nicht genügend sicher gegen Explosionen.
Nach der Erfindung wird die Zirkulation zwischen den Flüssigkeitskörpern der übereinander angeordneten Behälter, welche infolge der Erhöhung der Temperatur im unteren Behälter bei der Destillation und Absorption eintritt, derart geführt, dass sie vollständig innerhalb der Flüssigkeitskörper vor sich geht, wodurch ein möglichst wasserfreies Amnu'niakgas erhalten wird und auch die Kühlwirkung erhöht wird infolge einer möglichsten Herabsetzung des Rückdruckes über dem oberen Flüssigkeitsspiegel und gleichmässiger Verteilung und Absorption des rückströmenden Ammoniaks in der gesamten Wassermenge.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Einrichtung mit mehreren zur Aufnahme von Ammoniakwasser dienenden geschlossenen Behältern, die in verschiedener Höhenlage angeordnet sind, zeigt nach der Erfindung in besonderer Weise verlaufende Zirkulationsrohre, indem nämlich Steigrohre des unteren Behälters tief unter dem Flüssigkeitsspiegel des oberen Behälters münden und Fallrohre von den unteren Flüssigkeitsschichten des letzteren zu den unteren Schichten des unteren Behältern fuhren, so dass bei der Destillation alle in den oberen Behälter gelangenden Dampfblasen und bei der Absorption alle in den oberen Behälter gelangenden Ammoniakgase tief unter dem Flüsaigkeitsspiegel aus dem Steigrohr austreten.
Eine Vorrichtung zui Ausführung des angegebenen Verfahrens ist auf der Zeichnung in Fig. 1 in Oberansicht, in Fig. 2 in Seitenansicht und in Fig. 3 in einem senkrechten Querschnitt durch einen der oberen und durch den unteren Behälter und durch die Zirkulationarohre dargestellt. Der untere, horizontal angeordnete Kessel 7 besitzt. zweckmässig einen gegenüber seiner Länge ziemlich kleinen Durchmesser. Unter ihm befindet sich eine Heizvorrichtung 5. Der obere Behälter kann in zwei oder mehr kleinere Behälter unterteilt sein, wodurch die Strahlungsfläche verhältnismässig gross wird. Im vorliegenden Falle kommen drei solche Behälter 8 zur Anwendung.
Sie sind ebenfalls wagereoht gelagert und laufen zueinander parallel und quer zu dem längeren unteren Kessel. Jeder dieser Behälter 8 ist mit dem unteren Kessel durch Umlauirohre verbunden. Über den Behältern 8 liegt das Rohr 15. Ungefähr von der halben Höhe des unteren
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ganze Floasigkeitakörper mit Ammoniak gesättigt ist. Hierauf werden die Ventile 24 und 10 wieder gesclomea, zugleich als Vorbereitung für die niehte Beheizung der Flüssigkeit.
Die Einrichtung kann auch von Personen mit wenig Fehkenntnia bedient werden. Die Sicherheit des Betriebes beruht darauf, dass in dem geheizten Behälter die Anhäufung von Dampf oder Ammoniak vermieden ist, die Zuverlässigkeit wird erzielt durch das wasserfreie Ammoniakgas und die vollkommene Absorptionsfähigkeit der abgekühlten Gesamtwassermenge. Es wird nämlich das Ammoniakwaser zu den Destillationazeiten derart behandelt, dass im wesentlichen
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über dem Ammoniakwasser das in der Zeit zwischen Destillation und Absorption durch Kühlung erhaltene teilweise Vakuum solange zu erhalten, bis das Wasser gesättigt ist,
wodurch ein besserer Rüekftuss des Ammoniakgasea und eine kräftigere Kühlung ermöglicht wird.
Nach der Erfindung findet also sowohl bei der Destillation als auch bei der Absorption eine Zirkulation zwischen den Behältern statt, deren Schnelligkeit zunächst durch die Temperaturunterschiede in den Behältern und deren einzelnen Teilen bestimmt wird. Sie wird aber vergrössert bzw. beschleunigt durch zwei Kräfte, die während der Destillations-und Absorptions- periode wirksam sind und deren Ursachen in örtlichen Druckunterschieden in den beiden Behältern liegen. Der erste dieser Druckunterschiede wird durch die Dämpfe und Gase hervorgerufen, die rasch entstehen, wenn der untere Behälter von aussen beheizt wird, und der zweite Druckunterschied entsteht durch die Hitze, die im unteren Behälter abgegeben wird, wenn das Ammoniak von dem Wasser absorbiert wird.
Unterstützend wirkt hiebei das teilweise Vakuum mit, das über der Flüssigkeit im oberen Behälter vor und im wesentlichen während der Absorptionsperiode erzeugt und erhalten wird.
Die beschriebene Zirkulation der Flüssigkeit beschleunigt das Freiwerden von Ammoniak- gas aus dem Ammoniakwasser, wenn der untere Behälter beheizt wird, und verhindert gleich- zeitig das Zustandekommen gefährlicher Temperaturen oder Drücke. Wenn die heisse Flüssigkeit aus dem unteren Behälter emporsteigt, ist ihre Temperatur in der Regel hoch genug, um die
Bildung von Dampfblasen zuzulassen. Bei der Zirkulation durch die Rohre jedoch und beim
Eintritt unmittelbar'in das kühlere Wasser des oberen Behälters wird ein grosser Teil dieser Hitze abgegeben und der Dampf unmittelbai kondensiert, so dass er nicht mit dem Ammomakgas über den Flüssigkeitsspiegel treten kann. Hieraus ergibt sich aber die Zuverlässigkeit und Wirksamkeit dieses Verfahrens, weil das Gas, das gebildet bzw. destilliert wird, im wesentlichen wasserfrei ist.
In gleicher Weise bedingt die Zirkulation der Flüssigkeit während der Absorptionsperiode die rasche Zerstreuung oder Strahlung der durch die Absorption entstehenden Hitze und die
Zurückhaltung freien Gases im Wasser, bis die Absorption vollendet ist. Dabei spielt die Ober- flächenabsorption von Gas durch das Wasser in den oberen Behältern keine oder nur eine geringe
Rolle, es ist im Gegenteil äusserst wichtig, dass das Gas unter Wasser gehalten wird, bis es ab- sorbiert ist, zu dem Zweck, ein möglichst grosses Vakuum während der ganzen Absorptionspenode aufrecht zu erhalten.
Werden diese Bedingungen eingehalten, so kann die Reabsorption des
Ammoniaks über eine sehr betlächtliche Periode verlängert werden und die Expansion des Gases im Verdampfer wird nicht durch einen erheblichen Rückdruck in den Behältern schädlich be- einfluss. Um die beschriebene Kondensation von Dampf während des Destillationsvorganges zu erhalten und um das teilweise Vakuum in den oberen Behältern nach der Destillation und während der Absorptionspenode zu schaffen und zu erhalten, ist dafür gesorgt, dass das freie Entweichen von Ammoniakwasser, Dampf oder Gas in den oberen Teil des oberen Behälters über die Ober- fläche der dann enthaltene Flüssigkeit vermieden wird. Mit anderen Worten, die Zirkulation wird auf und innerhalb der Flüssigkeitskörper beschränkt.
Wenn die Flüssigkeit durch die Absorption gesättigt ist, so verursacht der weitere Rück- fluss expandiert. en Gases eine Anhäufung von überschüssigem Gas in den Behältern und das
Vakuum wird zerstört. Nach der Erfindung findet aber eine Zerstörung des Vakuums durch An- häufung von Gas im oberen Teile des oberen Behälters selten vor im wesentlichen vollständiger
Sättigung des Wassers statt und kann tatsächlich nur dann eintreten, wenn das Aufnahme- behälterventil soweit geöffnet ist, dass das Gas zu den Behältern in solcher Menge zurückfliessen kann, dass es eine hohe Temperatur darin erzeugt und dadurch die Absorptionsfähigkeit des
Wassers wesentlich verringert.
Die Zerstörung des Vakuums lässt daher normalerweise das Ende der Kühlperiode erkennen, um so mehr, als weiteres Gas aus der Kühlschlange in der Folge nicht mehr wirksam absorbiert wird. Bei normalen Abmessungen einer solchen Vorrichtung dauert die Absorption einige Stunden, wogegen die Destillation in einer bei weitem kürzeren Zeit voll- I endet werden kann.
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