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Bekanntlich ist die Kälteleistung der bisherigen Absorptionskältemasehinen stets erheblich. geringer als die zugeführte Wärmemenge. Die Erfindung ermöglicht es, die Kälteleistung wesentlich zu steigern, so dass die Kälteleistung selbst grösser werden kann als der Wärmeaufwand.
Die Austreibungswärme lässt sich zunächst dadurch verringern, dass die kalte Lösung nach ihrer Anreicherung mit Gas hinter der Pumpe erst im Gegenstrom durch den Absorber zurückgeführt wird. so dass die kalte reiche Lösung zunächst zur Kühlung des Absorbers beiträgt, bevor sie, u. zw. annähernd mit der Anfangstemperatur des Absorbers, diesen verlässt.
Die reiche Lösung kann dann im Temperaturwechsler zu einer höheren Temperatur erwärmt werden, als ohne diese Rückführung. Es ist jedoch zur besseren Dampftrocknung vorteilhaft, auch die heisse arme Lösung, bevor sie den Austreiber verlässt, erst im Gegenstrom durch den Austreiber zurückzuführen. Die reiche Lösung tritt dann aus dem Te111- peraturwechsler kälter in den Rektifikator ein, so dass gleichzeitig eine Verringerung der Austreibungswärme (durch die Rückführung im Absorber) und eine bessere Dampftrocknung (durch die Rückführung im Kessel) erzielt wird.
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durch die Pumpe e in die Rohrleitung ; gedrückt.
Die Lösung geht nun im Gegenstromwärmeaustausch durch den Absorber zurück, tauscht dann ihre Wärme mit der vom Austreiber b kommenden heissen armen Lösung im Temperaturwechsler p aus und tritt oben in den Austreiber b ein. Hier sinkt sie, durch die Entgasung schwerer werdend, allmählich nach unten,'um schliesslich bei q in das Rohr g einzutreten und durch dieses, zuerst durch den Austreiber zurückgehen, über 1) nach a zurückzugelangen. c ist der Kondensator, cl der Verdampfer,/ ;. die Heizspirale und i die KÜhlwasserspirale. J1 die Salzwasserspirale des Kälteträgers.
Hiebei ist nur eine geringe Entgasung vorausgesetzt, so dass ein besonderer Temperaturwechsler immer noch vorteilhaft bleibt. Der. Vorteil der Rückführung tritt indessen viel schärfer hervor, wenn man die Entgasung weiter treibt. Konstruktionen, die dies ermöglichen, sind bekannt. Es ist dabei nur noch die Rückführung vorzusehen.
Zunächst sei angenommen, dass die Entgasung gerade so weit getrieben wird, dass die Absorption der armen. aus dem Austreiber b kommenden Lösung im Absorber schon bei der Temperatur beginnen kann. bei der die reiche, aus dem Absorber a kommende Lösung im Austreiber Gas zu entwickeln anfängt. Mit andern Worten, die Anfangstemperatur des Austreibers sei annähernd gleich der Anfangstemperatur des Absorbers. Da nun bei der geschilderten Anordnung die Temperatur der reichen Lösung beim Verlassen des Absorbers annähernd gleich der Anfangstemperatur des Absorbers ist, so ist sie auch gleich der Anfangstemperatur des Austreibers, und umgekehrt verlässt die arme Lösung den Austreiber bereits auch mit der Anfangstemperatur des Absorbers, so dass also eine besondere Wärmeaustausch- vorrichtung überhaupt nicht mehr notwendig ist.
Fig. 2 stellt eine solche Absorptionsmaschine dar, bei der der Austreiber b und Absorber a in dieser Weise wirken. g und t stehen also nicht in wärmeleitender Verbindung miteinander.
Durch die angegebene Ausbildung des Austreibers und Absorbers ist es bereits möglich, das Wärmeverhältnis der Absorptionsmaschine wesentlich zu erhöhen. Es kann jedoch noch nicht über 1 steigen.
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Will man durch einen geringen Druckunterschied relativ starke Temperaturerniedrigungen erzielen, so ist dies nur dadurch möglich, dass man den Resorber durch einen Teil der im Verdampfer entstehenden Kälte unterkühlt. Die kälteste Resorbertemperatur liegt dann unter der höchsten Entgasertemperatur ; die Temperaturen greifen wieder über. Das Schema dieser Anordnung ist aus Fig. 3 ersichtlich.
Die Pumpe t fördert die entgaste Lösung in den Resorber c, in den sie an der Stelle gleicher Temperatur eintritt, um sodann durch die Rohrleitung m im Gegenstrom bis zu dessen warmen Ende hindurchzugehen und dort in ihn überzutreten. Die im Resorber angereicherte Lösung geht von seinem kalten Ende vermittels der Rohrleitung in den Entgaser und durch diesen bis zu dessen kaltem Ende im Gegenstrom hindurch, um dort in ihn überzutreten. Das Kühlwasser durchläuft in dem Rohre i nur den wärmeren Teil des Resorbers, der kältere erhält seineAbkühlung durch die wärmeleitende Verbindung mit dem Entgaser. Nutzbare Kälteleistung findet nur am kältesten Ende des Entgasers statt : die Kälte wird durch die in der Spirale n laufende Salzsole aufgenommen.
Resorber und Entgaser tauschen somit ihre Wärme zum Teil miteinander aus. Man kann auf diese Weise die tiefste Temperatur des Resorbers erheblich unter die Kühlwasseranfangstemperatur bringen und Tiefkühlung z. B. auch bei hohen Kühlwassertemperaturen erzielen, ohne mit dem Druck hochgehen zu müssen. Der Wärmeaustausch kann auch durch eine umlaufende Flüssigkeit vermittelt werden, z. B. kann das aus den Kühlräumen zurückkehrende Salzwasser, statt sogleich in den Verdampfer einzutreten, zunächst im Gegenstrom durch den kältesten Teil des Resorbers geführt werden, diesen unter die Kühl- wasseranfangstemperatur unterkühlend, um dann erst in den Entgaser, u. zw. nunmehr an seinem relativ warmen Ende, einzutreten.
Dieser Resorber und Entgaser lassen sich statt durch einen Austreiber und Absorber auch durch einen Kompressor betreiben.
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Der den Verdampfer deiner Absorptionsmasclúne (Fig. 5) verlassende Ammoniakdampf besitzt bei einer Verdampfertemperatur von beispielsweise -100 noch einen erheblichen Druck, der für reines Ammoniak etwa 3 Atmosphären beträgt. Lässt man dieses Gas, anstatt von dem Absorber s der Absorp- tionsmaschine von einem Resorber y absorbieren, so wird der zu diesem Zwecke gehörige Entgaser z bei dem Druck von etwa einer Atmosphäre ebenfalls noch etwa dieselbe Kältemenge liefern. Das diesen zweiten Verdampfer verlassende Gas wird nun mehr durch den Absorber a der Absorptionsmaschine mitgenommen.
Man kann, in derselben Weise fortfahrend, das aus dem zweiten Refrigerator kommende Gas noch ein drittes Mal resorbieren lassen und so noch eine dritte Stufe erzielen. Die mögliche Zahl der Stufen hängt vor allen Dingen von der Temperaturemiedrigung ab, die man erzielen will. also auch von der Temperatur des zur Verfügung stehenden Kühlwassers. Jede neue Stufe bringt, ohne einen erheblichen Mehraufwand von Wärme, noch annähernd dieselbe Kälteleistung hinzu, die die erste besitzt, so dass also das Wärme- verhältnis dieser mehrstufigen Absorptionsmaschine immer grösser wird, je mehr Stufen man verwendet. Wünschenswert ist hiebei ein wirksamer Rektifikator, der in Fig. 5 durch den Behälter a : angedeutet ist.
Um unter Benutzung der bisherigen Verbesserungen mit der Endtemperatur des Austreibers noch höher gehen zu können und damit die Wärmeausnutzung noch weiter zu vervollkommnen, ist folgender Weg einzuschlagen : Drei vollständig voneinander unabhängige Absorptionsmaschinen (Fig. 6), die aber bei verschiedenen Temperaturen arbeiten, sind so angeordnet, dass der Resorber c und der Absorber a der zweiten Maschine dut, eh das Wärmeaustauschrohr w in wärmeleitender Verbindung mit dem Austreiber b der ersten Maschine stehen. Die in a und c erzeugte Wärme geht sonach in den Austreiber der ersten Maschine iiber, wenn die Temperaturen richtig eingestellt sind.
Da nun die im Resorber und Absorber einer Absorptionsmaschine erzeugte Wärme stets um die Kälteleistung im Verdampfer grösser ist, als der Wärmeaufwand im Austreiber, so ist klar, dass der Wärmeanfwand im Austreiber der zweiten Maschine für dieselbe Kälteleistung im Verdampfer der ersten um ebensoviel kleiner ist. Diese Verwendung der Abwärme einer Absorptionsmaschine zur Heizung des Austreibers einer andern gestattet also wieder, das Wärmeverhältnis der Absorptionsmaschine über 1 zu bringen. Die Kälteleistung des Verdampfers d der zweiten Maschine kann, wie in der Zeichnung angedeutet, zur Kühlung des Resorbers der ersten verwendet werden, was zur Verringerung des Kühlwasserverbrauches beiträgt.
Der Verdampfer der dritten Maschine ist dagegen zweckmässigerweise durch die weitere Ausnutzung der Heizflüssigkeit zu erwärmen, was durch den Verlauf des Heizrohres h angedeutet ist. Weiterhin steht auch der Resorber und Absorber dieser dritten Maschine in derselben wärmeleitenden Verbindung mit dem Austreiber der zweiten wie vorher, so dass eine weitere Verringerung desWärmeau-wandes für dieselbe Kälteleistung stattfinden muss.
Man hat es nun ganz in der Hand, die Grössen der Maschinen so auszugleichen, dass die Wärmeerzeugung der einen zur Heizung des Austreibers der andern gerade genügt oder auch kleiner ist. damit zur weiteren Ausnutzung der Abgewärme noch ein gewisser Wärmebedarf übrig bleibt.
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Maschine ist, so sind, da die Temperaturen gleich sind, offenbar auch die Konzentrationen gleich und man kann die entsprechenden Behälter einfach zusammenlegen, wodurch die Abmessungen bei gleicher Leistung erheblich verringert werden. Der Absorber der zweiten Maschine fällt dann überhaupt fort, und der Austreiber der ersten ist nur noch etwa halb so gross. Ebenso fällt für.
Kälteerzeugung der Entgase''det zweiten
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kommenden Dämpfen gespeist wird, um diese nach ihrer Entspannung an den Absorber a abzugeben. Die in diesem angereicherte Lösung geht vermittels der Pumpe e in die Rohrleitung f, aus der sie nur zum Teil in den zugehörigen Austreiber b, zum Teil in den zweiten Austreiber b1 usw. übertritt, Die entgaste
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hältnismässig arme Lösung gelangt ebenfalls nur zum Teil in den zugehörigen Resorber, zum andern Teil in einen zweiten Resorber, der unter dem dem zweiten Austreiber entsprechenden Druck steht usw.
Die
Lösungen aus den verschiedenen Behältern sind hiebei jedoch entweder getrennt zu führen, oder der hohe
Druck der höher temperierten Gefässe muss durch Zwischenregelventile an den geeigneten Stellen stufen- weise abgedrosselt werden. (In der Zeichnung fortgelassen.) Die in den letzten beiden Austreibern erzeugten
Gase gehen in die zugehörigen Resorber und werden hier wieder absorbiert. Der zweite Resorber steht mit dem ersten Austreiber in Wärmeaustausch, so dass die Absorptionswärme im zweiten Resorber ganz oder zum Teil die Austreibungswärme für den ersten Austreiber liefert.
Bei Fig. 7 ist jedoch zu beachten, dass bei Krafterzeugung der dem ersten Austreiber b entsprechende Resorber zum Entgaser d-wird, dessen Erwärmung nach der Zeichnung durch das erwärmte Kühlwasser des Absorbers bestritten wird. Die Heiz- spirale t ist diesmals beispielsweise nur durch den letzten Austreiber gelegt.
Auf diese Weise kann man zu sehr hohen Temperaturen und zu hoher Wärmeausnutzung gelangen.
Diese Anordnungen wären daher schon von hohem Wert, wenn man auch nur Maschinen der alten Bauart dazu verwenden wurde. Bei Rückführung der Lösungen im Gegenstrom nach dem Grundgedanken der
Erfindung erhöht sich aber noch der Vorteil.
Das dargelegte Prinzip der reversiblen Absorptionsmaschine mit ihren Erweiterungen und ihren Umkehrungen beschränkt sich nicht auf Maschinen mit wässeriger Ammoniaklösung als Arbeitsflüssigkeit.
Es kann vielmehr ohne Änderung auf Maschinen mit einem beliebigen anderen Gemisch als Arbeitsfiüssig- keit übertragen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur ununterbrochenen Erzeugung von Kälte und Wärme oder auch von Arbeit mittels der Absorptionsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die heisse Lösung nach ihrer Entgasung erst im
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erst im Gegenstrom (Spirale f) durch den Absorber (a) zurückgeführt wird, bevor sie den Austreiber bzw. den Absorber verlässt.