DE1900293B2

DE1900293B2 - Fluessige kaeltemittel/absorptionsmittel-zusammensetzung

Info

Publication number: DE1900293B2
Application number: DE19691900293
Authority: DE
Inventors: William Earl Powell Ohio Harlowejun William Walton San Antonio Tex Hensel jun (V St A )
Original assignee: Arkla Industries Inc
Current assignee: Arkla Industries Inc
Priority date: 1968-01-03
Filing date: 1969-01-03
Publication date: 1973-06-14
Also published as: GB1186326A; NL6817884A; NL150841B; DE1900293C3; BE726389A; US3524815A; DE1900293A1; FR1600017A

Description

mensetzuiigen einen mehrwertigen Alkohol in einer Menge bis zj 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Lösung.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine graphische Darstellung, in der die Kristallisationstemperatur gegen die Zusammensetzung *on verschiedenen Gruppen von LiJ-LiBr-Lösungen aufgetragen ist, wobei die Lösungen einer, jeden Gruppe den gleichen Dampfdruck aufweisen;

F i g. 2 ist eine graphische Darstellung, in der die Kristallisationstemperatur gegen die Zusammensetzung von zwei unterschiedlichen Gruppen von LiJ-LiBr-Lösungen aufgetragen ist, wobei die Lösungen einer jeden Gruppe die gleiche Gesamtkonzentration an Salz aufweisen.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß bestimmte Verhältnisse von LiJ zu LiBr in gemischten Salzlösungen eine minimale Kristallisationstemperatur ergeben, die beträchtlich niedriger ist als die Kristallisationstemperatür einer Lösung mit 100% LiJ oder 100% LiBr. Insbesondere ist zu beobachten, daß die Kurven A, B und C Minima haben, die nahe beieinander liegen, und ganz dicht bei 35% LiJ auftreten.

Wie bereits erläutert, besitzen alle Lösungen innerhalb jeder Gruppe in F i g. 1 den gleichen Dampfdruck, wobei der Dampfdruck von Gruppe zu Gruppe unterschiedlich ist. Die Lösungen der Gruppe A besitzen Dampfdrücke, die gleich dem Dampfdruck einer wäßrigen LiBr-Lösung mit einem Gehalt von 61,6 Gewichtsprozent LiBr sind. Die Lösungen der Gruppe B entsprechen bezüglich des Dampfdrucks einer Lösung mit 65 Gewichtsprozent LiBr, und die Lösungen der Gruppe C entsprechen bezüglich des Dampfdrucks einer Lösung mit 68 Gewichtsprozent LiBr. Da Lösungcn mit 61,6 und 68% LiBr typische praktische Salzlösungen für die Verwendung als Kühlmittel-Absorptionsmittel sind, sind die Lösungen der Gruppen A, B und C ebenfalls praktische Kältemittel/Absorptionsmittel.

Die Lösungen wurden dadurch hergestellt, daß die Salze in den gewünschten Verhältnissen eingewogen, und in Wasser aufgelöst wurden und daß die Gesamtkonzentration an Salz dadurch eingestellt wurde, daß Wasser abgedampft oder zugesetzt wurde, bis der gewünschte Dampfdruck erhalten war. Beispielsweise wurden die Lösungen der Gruppe B dadurch hergestellt, daß die verschiedenen gemischten Salze in gesonderten Wasserchargen aufgelöst i:nd dann eingedampft wurden, bis ein Siedepunkt von 170,6⁰C erreicht war, wobei dieser Siedepunkt demjenigen einer wäßrigen Lösung mit 65 Gewichtsprozent LiBr entspricht. Die Lösungen der Gruppen A und C wurden durch entsprechende Verfahren auf Dampfdrücke eingestellt, die den Dampfdrücken von wäßrigen Lösungen mit 61,6 bzw. 68% LiBr entsprachen, wobei die Gleichgewichtseinstellung bei 51.7 bzw 107,2⁰C erfolgte. Die Kristallisationstemperaturen wurden nach bekannten Methoden gemessen; sie sind diejenigen Temperaturen, oberhalb deren keine Kristalle vorhanden sind.

Aus dem Obigen geht hervor, daß eine jede Lösung in einer jeden Gruppe eine unterschiedliche Gesamtsalzkonzentration aufweist. Zwar verändert sich die Gesamtsaizkonzentration nicht sehr stark, aber es wurde für wünschenswert gefunden, die Kristallisationspunkte für einige Lösungen mit konstantem gesamtem Salzgehalt und mit variierender LiJ-Konzentration für Vergleichszwecke zu bestimmen. Die Resultate der Messungen, die mit zwei Gruppen von Lösungen mit konstantem Gesamtsalzgehalt ausgeführt wurden, sind in F i g. 2 gezeigt.

In F i g. 2 zeigt die unterste Kurve, daß für wäßrige Lösungen mit einem konstanten Salzgehalt an LiJ-LiBr von 60 Gewichtsprozent eine minimale Kristallisationstemperatur von ungefähr 1,7°C bei ungefähr 30% LiJ auftritt. Für wäßrige Lösungen mit einem gemischten Salzgehalt von 65 Gewichtsprozent tritt eine minimale Kristallisationstemperatur von ungefähr 25⁰C bei ungefähr 30% LiJ auf (vgl. oberste Kurve). Das Vorhandensein dieser beiden Minima bestätigt die obigen Schlußfolgerungen im Hinblick auf den optimalen Bereich des LiJ-Gehaltes in einer gemischten Salzlösung, obwohl die Kurven von F i g. 2 nicht direkt mit denen von F i g. 1 vergleichbar sind, und zwar auf Grund der Unterschiede in der Experimentiertechnik.

In F i g. 2 ist auch der Dampfdruck in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Lösungen für eine 65%-Gesamtsalzkonzentration aufgetreten. Es ist ersichtlich, daß der Dampfdruck der Lösung mit einer Abnahme des LiJ-Ge¹IaItS abnimmt. Dies stützt die Feststellung gemäß der vorliegenden Erfindung, daß die niedrigeren Jodidkonzentrationen bevorzugt werden, da ja die Kühlkapazität der Lösung um so größer ist, je niedriger der Dampfdruck ist.

Das folgende Beispiel zeigt, daß durch den Zusatz eines mehrwertigen Alkohols die Kristallisationstemperatur noch weiter gesenkt werden kann.

Beispiel

Ein trockenes Salzgemisch mit einem Gehalt von 63 Gewichtsprozent Lithiumbromid und 37 Gewichtsprozent Lithiumjodid wurde in Wasser aufgelört, um eine Grundlösung herzustellen. Es wurden Proben, 1, 2 und 3 hergestellt, indem gewogene Mengen der gemischten Salzlösung und Äthylenglykol durch Mischen hergestellt und durch Eindampfen konzentriert wurden, bis ihre Siedepunkte 170,6⁰C erreichten, was dem Siedepunkt einer wäßrigen Lösung mit 65 Gewichtsprozent L'Br entspricht. Die Kristallisationstemperatur der Grundlösung und der Proben wurden bestimmt. Die Resultate sind in der Tabelle angegeben.

	Gewichts	Gewichts	Gewichts	Dichte g/cm¹ bei 54,4 C	Viskosität cP bei 54,4°C	Kristallisations	Verhältnis
Probe	prozent Salz	prozent Wasser	prozent G '.vco I			temperatur C	von organischem StofT zu Salz
Grund	_		0			35,0	0
menge				1,818	80
1	63,0	28,1	8,9	1,800	11,3	26,1	0,14
2	61,1	25.7	13.2	1,752	12,5	19.4	0,215
3	59.0	23,9	17,1		11,1	0,39

Die obigen Zahlen zeigen, daß der Zusatz von Athylenglykol zu der Salzlösung die Kristallisationstemperatur der Lösung beträchtlich verringert. Insbesondere zeigen die Zahlen, daß die Kristallisationstemperatur von 35,0 auf 11,1°C verringert werden kann. In einer Air-Conditioning-Einheit kann die Temperatur des Systems, wenn die Einheit zeitweis abgeschaltet wird, leicht unter 35,0°C sinken. Durc! den Zusatz von Athylenglykol zu einer Lösung kam somit eine normalerweise ungeeignete Lösung brauch bar gemacht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

und verursacht so lange die Verdampfung des Kältemittels, bis seine Temperatur auf einen Wert fällt, bei Patentansprüche: dem der Kältemitteldampfdruck gleich dem Druck im Absorberabschnitt ist, d. h., die Kältemitteltemperatur

1. Flüssige Kältemittel/Absorptionsmittel - Zu- 5 ändert sich direkt mit dem Absorberdruck. Es ist dessammensetzung für ein Absorptionskühlsystem, halb klar, daß die Kühlkapazität des Kreislaufs direkt bestehend aus einer wäßrigen Lösung von Lithium- mit dem Absorberdruck zusammenhängt, und aus bromid und Lithiumiodid, dadurchgekenn- diesem Grunde ist es üblich, ein Absorptionsmittel zu zeichnet, daß der der Lithiumjodid-Gehalt verwenden, das bei der Arbeitstemperatur des Absor-10 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Ge- io berabschnitts einen niedrigen Dampfdruck aufweist, samtgewicht beider Salze, beträgt. In der Kältetechnik ist es allgemein bekannt, daß

2. Flüssige Kältemittel/Absorptionsmittel - Zu- man einen niedrigen Absorberdruck und eine große sammensetzung nach Anspruch 1, dadurch ge- Kühlkapazität dadurch erzielen kann, daß man eine kennzeichnet, daß der Lithiumjodidgehalt 30 bis hochkonzentrierte Salzlösung verwendet. Andererseits 40 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamt- 15 ist es auch bekannt, daß diese Maßnahme durch die gewicht beider Salze, beträgt. Tatsache beschränkt ist, daß hochkonzentrierte SaIz-

3. Flüssige Kältemittel/Absorptionsmittel - Zu- lösungen eine größere Kristallisationsneigung besammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch sitzen. Es ist somit klar, daß die maximale Konzentragekennzeichnet, daß sie zur Verringerung der tion durch die Löslichkeit des Salzes beschränkt ist. Kristallisationstemperatur einen mehrwertige» Al- 20 Aus der USA.-Patentschrift 3 296 814 ist es bekohol in einer Menge bis zu 20 Gewichtsprozent, kannt, LiJ-LiBr-Lösungen mit einem hohen LiJ-bezogen auf die Lösung, enthält. Gehalt, d. h. oberhalb 50% LiJ, in solchen Kühlsystemen zu verwenden. Diese hohen LiJ-Gehalte wurden deshalb verwendet, weil angenommen wurde,

25 daß die gewünschte niedrige Kristallisationstemperatur

nur bei hohen Jodidkonzentrationen besteht. Nach

sorgfältigen Versuchen wurde nunmehr jedoch gefun-

■j den, daß die optimale minimale Kristallisations-

Die Erfindung bezieht sich auf Absorptionskälte- temperatur des LiJ—LiBr—H₂O-Systems bei Jodid-

mittel für Absorptionskühlsysteme, bei denen eine 30 konzentrationen unter 50%, insbesondere im Bereich

wäßrige Salzlösung aus Lithiumbromid und Lithium- von 30 bis 40%, bezogen auf die gesamten Salze, er-

jodid spezieller Zusammensetzung verwendet wird. halten wird. Weiterhin wurde beobachtet, daß der

Da derartige Lösungen eine niedrige Kristallisations- Dampfdruck bei diesen Jodidkonzentrationen niedri-

temperatur aufweisen, sind sie als Kälte- und Absorp- ger ist als bei den höheren Jodidkonzentrationen, und

tionsmittel in mit Raumluft gekühlten Systemen ge- 35 dies ist ein weiterer Grund für die Auswahl niederer

eignet. Konzentrationen.

Absorptionskühlsysteme besitzen einen geschlosse- Gegenstand der Erfindung ist somit eine flüssige nen Kreislauf, der eine unter hohem Vakuum stehende Kältemittel/Absorptionsmittel-Zusammensetzung, bewäßrige Salzlösung enthält. Das Abkühlen wird durch stehend aus einer wäßrigen Lösung von Lithiumbromid Verdampfen von flüssigem Kältemittel (Wasser) inner- 40 und Lithiumjodid, welche dadurch gekennzeichnet ist, halb einer Verdampferschlange od. dgl. bewerkstelligt, daß der Lithiumjodid-Gehalt 10 bis 50 Gewichtsdie einen Teil des geschlossenen Kreislaufs bildet. Luft prozent, vorzugsweise 30 bis 40 Gewichtsprozent, be- oder ein anderes Medium wird über die Schlange ge- zogen auf das Gesamtgewicht beider Salze, beträgt, führt und wird dabei abgekühlt, während es dem Die Feststellungen gemäß der vorliegenden Erfin-Kältemittel Verdampfungswärme zuführt. Der ent- 45 dung, welche sich auf die optimale Jodidkonzentration standene Kältemitteldampf wird in einem Absorber beziehen, beruhen auf Versuchen, bei denen direkt der mit einem Strom eines Absorptionsmittels (eine wäß- Effekt der Änderung der Jodidkonzentration auf die rige Lösung von Lithiumchlorid, Lithiumbromid Kristaüisationstemperatur gemessen wurde. Bei den od. dgl.) kontaktiert und darin absorbiert. Die durch Versuchen wurde insbesondere die Kristallisationsden Absorptionsprozeß in Freiheit gesetzte Wärme 50 temperatur von Lösungen mit unterschiedlichen Salzwird durch Wärmeaustausch mit einem äußeren Kühl- konzentrationen, aber mit dem gleichen Dampfdruck medium entfernt. Die resultierende Lösung, die einen gemessen. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil alle Löhohen Kältemittelgehalt aufwein, wird in einen sungen die gleiche Kühlkapazität besitzen, da nämlich Generator geleitet, wo sie durch eine äußere Wärme- diese Eigenschaft vom Dampfdruck der Lösung abquelle erhitzt wird, um Kältemitteldampf (Wasser- 55 hängt. Als Resultat davon kann die gemessene Kridampf) auszutreiben. Die resultierende Lösung (Ab- stallisationslemperatur direkt mit einer jeden anderen sorptionsmittel), die einen niedrigen Kältemittelgchalt verglichen werden, ohne daß irgendwelche Umrech-(Wassergehalt) aufweist, wird zum Absoiber zurück- nungen oder zusätzliche Versuche erforderlich sind,
geführt. Der Kältemitteldampf (Wasserdampf) wird Gemäß der Erfindung wurde weiterhin festgestellt, durch Wärmeaustausch mit einem äußeren Kühl- 60 daß es möglich ist, die Kristallisaiionstemperatur von medium kondensiert und tritt wieder in den Verdamp- wäßrigen, salzhaltigen Kältemittel/Absorptionsmittelfer ein. Zusammensetzungen herabzusetzen, wenn der Lösung

Der Betrieb eines Absorplionskrcislaufs hängt unter ein mehrwertiger Alkohol, wie z. B. Äthylenglykol

anderem von der Verringerung des Dampfdrucks des oder Glycerin, zugesetzt wird. Dies ermöglicht es,

Kältemittels (Wasser) ab, wenn es im Absorptions- 65 höherkonzentrierte KältcmiUel/Absorptionsmiltel-Zu-

mittel (konzentrierte Salzlösung) absorbiert wird. Der sammcnsctzungen in einem Kühlsystem zu verwenden.

niedrige Druck, der im Absorberabschnitt erzeugt Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthal-

wird. wird auf den Verdampferabschnitl übertragen ten die obigen KälteiniUel/Absorptionsmittel-Zusam-