DE142330C

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Publication number: DE142330C
Application number: DENDAT142330D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Kälte zu industriellen Zwecken, dessen wesentliches Merkmal darin besteht, daß zur Kälteerzeugung die Fähigkeit der Flüssigkeiten benutzt wird, Gase bei einem geeigneten Überdruck zu absorbieren und dann nach teilweiser Druckentlastung unter Erzeugung von Kälte zu entlassen. Hierbei kann die Absorption der Gase von den Flüssigkeiten durch entsprechende Abkühlung der letzteren unterstützt werden, während durch eine mäßige Wärmezuführung zur gesättigten Absorptionsflüssigkeit das Entweichen der gelösten Gase aus letzterer begünstigt wird.

Das vorliegende Verfahren ist demnach folgendes :

Die mit einem Gase (ζ. Β. Ammoniakgas) in einem allseitig geschlossenen Räume, d. h.

im sogen. Absorber, unter Überdruck gesättigte, also gasreiche Absorptionsflüssigkeit (ζ. B. Wasser) gelangt infolge des auf ihr lastenden Überdruckes in einen anderen, ebenfalls allseitig geschlossenen Raum, d. h. in den Vergaser, in welchem. vermöge der Saugwirkung eines Kompressors oder sonstigen Vorrichtung eine teilweise Druckentlastung erzeugt wird. Auf dem Wege dorthin nimmt die Absorptionsflüssigkeit, wie weiter unten näher erläutert werden soll, etwas Wärme auf und wird dann im Vergaser infolge der Druckentlastung, sowie der Erwärmung von dem in ihr gelösten Gase verlassen, womit eine entsprechende Abkühlung der Flüssigkeit verbunden ist. Nachdem die abgekühlte, nunmehr gasarme Flüssigkeit zur Kühlung ausgenutzt ist, d. h. entweder dem umgebenden, zu kühlenden Raum oder einer geeigneten, nicht gefrierbaren Flüssigkeit Wärme entzogen hat, wird sie mittels einer Pumpe in den Absorber zurückgeführt und unterwegs durch die in entgegengesetzter Richtung zum Vergaser kontinuierlich nachströmende gasreiche Flüssigkeit abgekühlt bezw. die gasreiche Flüssigkeit etwas erwärmt, wie dies vorher bemerkt worden ist. Gleichzeitig wird das im Vergaser aus der gasreichen Flüssigkeit entweichende Gas mittels des Kompressors in das erste Gefäß zurück bezw. der dort eintretenden gasarmen Flüssigkeit entgegen gedrückt, so daß letztere unter dem im Absorber herrschenden Überdruck von neuem mit Gas gesättigt wird. Das soeben gekennzeichnete Spiel wiederholt sich fortwährend, so daß im Absorber unter Überdruck eine gasarme Flüssigkeit nach vorangegangener Abkühlung kontinuierlich mit Gas gesättigt und im Vergaser eine gasreiche Flüssigkeit nach entsprechender Wärniezuführung und teilweiser Druckentlastung ebenfalls kontinuierlich das vorher absorbierte Gas wieder entläßt und hierbei auf den umgebenden Raum oder auf eine nicht gefrierbare Lösung abkühlend wirkt. Das soeben gekennzeichnete Verfahren zur Kälteerzeugung unterscheidet sich von den bisherigen Maßnahmen, welche durch die heutigen Absorptions- und Kompressionsmaschinen angestrebt werden, dadurch, daß die Verflüssigung des Kälte erzeugenden Gases, welche be-

kamitlich nur unter sehr hohem Druck vor sich gehen kann und im Falle der Absorptionsmaschine durch Erhitzung der mit Gas gesättigten Flüssigkeit, im Falle der Kompressionsmaschine durch die Druckwirkung eines Kompressors zu erreichen ist, vermieden wird. Nach dem vorliegenden Verfahren ist durch den Kompressor nur derjenige Druck zu erzeugen, welcher notwendig ist, um die Absorption des Gases von der gasarmen Flüssigkeit zu bewirken, welcher Druck bekanntlich weit geringer ist als der Verflüssigungsdruck des Gases. Den Absorptionsmaschinen gegenüber wird ferner noch der andere Vorteil erreicht, daß der Heizkessel zum Heraustreiben des Gases aus der Absorptionsflüssigkeit und demnach auch eine besondere Wärmequelle dazu entbehrlich wird.

Während also die bisherigen Kälteerzeugungsverfahren darauf beruhen, daß Körper von bestimmten physikalischen Eigenschaften abwechselnd aus dem flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand und umgekehrt übergeführt werden, bildet die Grundlage des vorliegenden Verfahrens der Umstand, daß das zur Kälteerzeugung benutzte Gas abwechselnd bald von der Absorptionsflüssigkeit gelöst, bald von derselben entlassen bezw. zur Expansion gebracht wird, je nach dem Druck und der Temperatur, welcher die Absorptionsflüssigkeit ausgesetzt wird. Es ist klar, daß die Kälteerzeugung nicht allein bedingt ist durch die Stärke der Expansion, welcher das aus der gesättigten Absorptionsflüssigkeit entweichende Gas unterworfen wird, sondern auch durch die zwischen Absorptionsflüssigkeit und Gas bestehende chemische Affinität in hohem Grade beeinflußt wird, so daß je nach der Wahl dieser beiden Körper die Kälteerzeugung wesentlich begünstigt werden kann.

Es empfiehlt sich, für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens Flüssigkeiten bezw. Gase zu verwenden, welche bei atmosphärischem Druck und der gewöhnlichen Temperatür flüssig bezw. gasförmig sind (z. B. filtriertes Wasser und Ammoniakgas) und das zur Verwendung gelangende Gas in der die Auflösung des Gases bewirkenden Flüssigkeit vorher, d. h. bevor die Maschine zu arbeiten beginnt, unter dem erforderlichen Druck, welcher natürlich höher ist als der atmosphärische Druck, aufzulösen, weil auf diese Weise der Kälteerzeugungsprozeß leichter seinen Beharrungszustand erreicht, als wenn zu Beginn desselben eine gasfreie Flüssigkeit auf das zu absorbierende Gasgemenge zur Einwirkung gelangt.

Der zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens dienende Apparat ist auf beiliegender Zeichnung im Schnitt dargestellt und besteht aus dem Absorber 1, dem Vergaser 2, dem Temperaturweclisler 3, dem Kompressor 4 und der Pumpe 5 sowie aus den die genannten Teile bildenden Rohrleitungen 6, 7, 8, II, 12 bezw. 9, 10, in welchen die mehr oder minder gashaltigen Lösungen bezw. das Gas zirku-Heren.

Die Inbetriebsetzung und Wirkungsweise der vorliegenden Vorrichtung geht folgendermaßen vor sich:

Man füllt zuerst die drei Behälter 1, 2, 3 bis zu einem Viertel ihres Inhaltes mit natürlichem, gut filtriertem Wasser, und zwar vorzugsweise mit solchem, welches der Absorption des Ammoniakgases einen gewissen Widerstand entgegensetzt, so daß man einen verhältnismäßig hohen Druck anwenden muß, um 800 bis 1000 g Gas per kg Wasser absorbieren zu lassen. Nachdem man auf diese Weise zu hohem Druck vor den Saugventilen des Kompressors 4 gelangt ist, füllt man die Behälter 1, 2, 3 weiter mit käuflichem, unter Druck flüssigem Ammoniak, bis in denselben eine Mischung entsteht, die am besten 1 kg Ammoniak auf 1 kg Wasser enthält. Das Gasgemenge, welches für vorliegendes A^erfahren das günstigste ist, ist dasjenige, dessen Spannung bei io° C. 2,5 bis

3 Atm. beträgt. Es empfiehlt sich, die Pumpe 5 während der Füllung der Behälter 1, 2, 3 mit Ammoniak in Betrieb zu setzen, um in den Behältern sowie in den Verbindungsröhren 6, 7, 8,11 und 12 ein gleichmäßiges Gemisch von Gas und Wasser zu erhalten. Wenn nun dieses Gemisch durch das Kühlwasser, das eine mittlere Temperatur von 15⁰C. besitzt und durch Stutzen 28, Schale 27, Einlauf 13 in die Kühlschlange 21 des Absorbers 1 ein- und durch Stutzen 14 wieder austritt, abgekühlt wird, so enthalten die drei Behälter 1, 2, 3 eine Absorptionsflüssigkeit, welche sich bei der Temperatur von 15° C. unter dem Überdruck von

4 Atm. befindet. Nun wird der Regulierhahn 15 geschlossen, die Pumpe 5 abgestellt und der Kompressor 4 in Betrieb gesetzt. Der Druck und die Temperatur in dem Vergaser 2 werden alsdann sinken, wogegen der Druck in dem Absorber 1, dessen Temperatur durch die Kühlschlange konstant erhalten wird, steigt. Sobald die Manometer 16, 17 eine Druckdifferenz von 3 Atm. zwischen Absorber und Vergaser zeigen, wird die Flüssigkeitspumpe in Betrieb gesetzt und Hahn 15 geöffnet.

Die von der Pumpe 5 durch Leitung 6 und dem Vergaser angesaugte, schwach gesättigte Absorptionsflüssigkeit gelangt durch Leitung 7 in den Temperaturwechsler 3, woselbst sie das Schlangenrohr 23, in welchem die vom Absorber kommende gasreiche Flüssigkeit von oben nach unten zirkuliert, umspült und hierbei gekühlt wird bezw. die gasreiche Lösung entsprechend erwärmt. Hierauf verläßt dieselbe den Temperaturwechsler oben durch Leitung 8 und tritt bei 19 in den unteren Teil des Absor-

bers ein. Hier trifft die gasarme Flüssigkeit mit dem Gas zusammen, welches von dem Kompressor 4 aus dem oberen Teile des Vergasers 2 durch Leitung 9 angesaugt wird, durch Leitung 10 in den Absorber gelangt und durch die Perforierungen 20 des Rohres 10 der gasarmen Flüssigkeit entgegengeführt wird. Letztere wird bei dem im Gefäß 1 herrschenden Überdruck mit Gas ziemlich voll gesättigt, gelangt infolge der hierdurch bedingten Verringerung ihres spezifischen Gewichtes in den oberen Teil des Absorbers und wird aus diesem durch Leitung 11, Schlange 23 und Rohr 12 in den oberen Teil des Vergasers 2 gedrückt.

Dort entweicht infolge der durch den Kompressor verursachten Saugwirkung das absorbierte Gas aus der vorher im Schlangenrohr 23 erwärmten Flüssigkeit, um vom Kompressor durch Leitung 10 wieder zum Absorbed befördert zu werden, während die nunmehr gasarme Flüssigkeit infolge Vergrößerung ihres spezifischen Gewichtes nach unten sinkt, von wo sie durch Leitung 6 zur Pumpe 5 gelangt und in den unteren Teil des Absorbers gedrückt wird. Bevor jedoch die gasarme Flüssigkeit den Vergaser 2 verläßt, wird ihr Gelegenheit gegeben, kühlend zu wirken, d. h. im vorliegenden Falle der in dem Schlaiigenrohr 22 zirkulierenden, nicht gefrierbaren Lösung, welche durch Stutzen 25, Schale 18 und Einlauf 24 in das Schlangenrohr 22 gelangt bezw. letzteres durch Stutzen 26 verläßt, einen beträchtlichen Teil Wärme zu entziehen, so daß die nicht gefrierbare Lösung in üblicher Weise zu den verschiedenen Kühlzwecken benutzt werden kann. Bemerkt sei, daß der Beharrungszustand mit einem Druckunterschiede zwischen den Behältern ι und 2 eintritt, welcher durch den Regulierhahn 15 und die Veränderung der Pumpenleistung geregelt werden kann und von dem größeren oder geringeren Reichtum an. Ammoniak abhängt, den die Flüssigkeit im Absorber bezw. im Vergaser besitzt.

Es ist selbstverständlich, daß der Kompressor 4 auch durch eine andere gleichwertige Vorrichtung, z. B. durch einen Strahlapparat ersetzt werden kann, welcher durch die mittels der Pumpe 5 im Rohr 8 erzeugte Flüssigkeitsströmung zu betätigen ist, ohne daß dadurch das Wesen der vorliegenden Erfindung geändert bezw. berührt wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Kälte mittels unter bestimmtem Überdruck mit Gas gesättigter Absorptionsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß letztere aus dem Absorber (1) unter entsprechendem Überdruck in den Vergaser (2) gedrückt wird, welcher durch geeignete Mittel (z. B. einen Kompressor 4) unter geringeren Druck gesetzt ist, wobei die gasreiche Flüssigkeit, nachdem sie auf dem Wege zum Vergaser der zum Absorber zurückkehrenden Flüssigkeit Wärme entzogen hat, einen Teil des absorbierten Gases entläßt unter gleichzeitiger Kälteerzeugung, darauf als gasarme Flüssigkeit in dem Absorber zurückgepumpt und hier mit dem vom Kornpressor ebenfalls dorthin geschafften Gase von neuem gesättigt wird, zum Zwecke, die bei den bisherigen Absorptions- und Kompressionsmaschinen notwendige Verflüssigung der Gase zu vermeiden.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Absorbers (1) mittels einer Leitung (10, 9), in welcher ein Kompressor (4) eingeschaltet ist, mit dem oberen Gefäßraum des Vergasers (2) und durch eine zweite Leitung (8, 7, 6), in welche ein Kühlgefäß (3) und eine Pumpe (5) eingeschaltet ist, mit dem unteren Gefäßraum des genannten Vergasers in Verbindung steht, während zwischen dem oberen Gefäßraum des Vergasers (2) und demjenigen des Absorbers (1) durch die in letzteren einmündende Leitung (11), ferner durch die im vorher genannten Kühlgefäß angeordnete Kühlschlange (23) oder sonstige Kühleinrichtung und durch Leitung (12) eine Verbindung geschaffen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.